DE938364C - Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine - Google Patents

Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine

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DE938364C
DE938364C DES24103A DES0024103A DE938364C DE 938364 C DE938364 C DE 938364C DE S24103 A DES24103 A DE S24103A DE S0024103 A DES0024103 A DE S0024103A DE 938364 C DE938364 C DE 938364C
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DE
Germany
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spindle
drilling machine
drilling
drive
motor
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Expired
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DES24103A
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English (en)
Inventor
Karlheinz Dipl-Ing Bretthauer
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E21B19/081Screw-and-nut feed mechanisms

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine. Der Ausdruck »Gestein« wird hier im weiteren Sinne verstanden; er erfaßt z. B. auch Kohle, Salze u. dgl.
  • Eine Gesteinshammerbohrmaschine, bei der die Bohrstange mit einem zu ihr in der Längsrichtung festen Antriebskopf längs einer Spindel oder einem sonstigen Antriebsorgan geführt ist und mit diesem hinsichtlich Vorschub und Umsetzantrieb in Antriebsverbindung steht, ist bereits bekannt. Die eigentliche Schlagarbeit wird dabei von einem Antriebsorgan geleistet, das im Antriebskopf eingebaut ist und sich somit mit der Spindel verschiebt (vgl. die deutsche Patentschrift 217 2,65). Es ist hierdurch weiterhin bekannt, daß sich die Bohrstange an dem Betriebskopf, dieser sich an die Spindel und die Spindel sich wiederum an dem Bohrgestell abstützt.
  • Die Spindel dieser bekannten Gesteinshammerbohrmaschine ist teils unbelastet, teils auf Druck und Torsion beansprucht. Hierbei handelt es sich jedoch nur um kleine Kräfte, die nur eine Hilfsfunktion ausüben; denn das Umsetzen wie auch das Andrücken der Bohrstange erfolgt nicht -während des eigentlichen Bohrvorganges. Bei einer Gesteinsdrehbohrmaschine hingegen beeinflussen die genannten Kräfte den eigentlichen Bohrvorgang und sind demgemäß erheblich größer.
  • Die neue Drehbohrmaschine hat gegenüber den bekannten Drehbohrmaschinen den Vorteil, daß das mechanische Antriebsorgan, z. B. die Spindel, auf dem einen Teil ihrer Länge auf Zug bzw. Druck und auf dem anderen Teil ihrer Länge auf Torsion beans rucht wird.-Hierdurch wird erreicht daß- das p Antriebsorgan kleiner dimensioniert werden kann als es notwendig wäre, wenn es gleichzeitig mehr als eine spezifische Kraft au - fnehmen muß. Das Wesen der neuen Drehbohrmaschine besteht' in der Kombination der folgenden Merkmale: a) daß die Bohrstange mit einem zu einer in der Längsrichtung festen Antriebskopf längs einer Spindel oder eines sonstigen mechanischen Antriebsorgans geführt ist und mit diesem hinsichtlich Vorschub und Bohrantrieb in Antriebsverbindung steht; b) daß die Bohrstange sich an dem Antriebskopf, dieser sich an der Spindel od. dgl. und die Spindel wiederum mit ihrem - in der Arbeitsrichtung gesehen - - vorderen Ende an dem Bohrgestell abstützt, so daß das mechanische Antriebsorgan, z. B. die Spindel, auf dem einen Teil ihrer Länge auf Zug und auf dem anderen Teil ihrer Länge nur auf Torsion beansprucht ist.
  • Der Vorschub und die Drehbewegung der Bohrwelle werden also bei der neuen Lösung von einem einzigen Antrieb abgeleitet. Dieser Antrieb steht zum Bohrgestell still und nimmt somit an der Vorschubbewegung nicht teil. Das hat den Vorteil, -daß das Gewicht der in der Vorschubrichtung-beweglichen Teile klein bleibt. Durch die gewählte Art der Kräfteaufteilung wird erreicht, daß dieSpindel, über die die Vorschubbewegung und die Drehung der Bohrwelle eingeführt wird, teils nur auf Zug und teils nur auf Torsion beansprucht wird. Infolgedessen kann auch die Spindel in ihrem Durchmesser klein gehalten werden. Es ergibt sich so insgesamt eine Bohrmaschine, die ein verhältnismäßig geringes Gewicht und eine kurze Baulänge besitzt und ferner den Vorteil hat, daß nur ein einziger Antriebsmo.tor notwendig ist; dieser nimmt zudem nicht an der Vorschubbewegung teil, so daß die zur Durchführung der Energie an den Motor dienenden Leitungen (z. B. elektrische Leitungen oder Druckluftleitungen) während des Bohrvorganges nicht mitwandern müssen.
  • Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung Bezug genommen; es zeigt Fig. i den grundsätzlichen Aufbau der neuen Bohrmaschine in einem Längsschnitt, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in Seitenansicht bzw. in einem Längsschnitt, , Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig.:2.
  • Bei der Ausführung nach Fig. i wird die gesamte Drehbohrmaschine von dem Bohrgestell i getragen; dieses kann, wie an sich-bekannt, in der verschiedenartigsten Weise ausgebildet sein. Das dargestellte Bohrgestell enthält bei i, ein Führungsbett für den Antriebskopf:2 und den Antriebsmotor 3. Für den Antriebsmotor kann insbesondere ein Elektromotor v erwendet werden.
  • Die Vorschubbewegung und die Bohrbewegung werden in den Antriebskopf 2 durch die Spindel 4 eingeführt. Sie ist an der Vorderwand lb des Bohrgestells drehbar und stützt sich an dieser Vorderwand zugleich mit Hilfe eines Längslagers 4" ab. Ein Bund 4b, der nur bei Rüc - klauf des.Antriebskopfes 2 Kräfte aufzunehmen hat, sichert die Spinde14 in ihrer Lage zur VorderwandIb des Bohrgestells. Die Spindel 4 ist in Fig. i der einfacheren Darstellung halber unmittelbar mit dem Motor 3 gekuppelt. Es kann ein Übersetzungs- oder Untersetzungsgetriebe zwischen dem Motor 3 und der Spindel 4 vo#ge§ehen und gegebenenfalls auch in den Motor selbst eingebaut sein. Um klar zu zeigen, daß die zum Bohren erforderliche Andruck-.kraft nicht auf den Motor 3 abgestützt wird, sind in Fig. i zwischen dem Motor 3 und dem Führungsbett i, Rollen,34 angeordnet. Bei der praktischen Ausführung kann auf solche Rollen verzichtet werden, da ohnehin der mit der Spindel 4 verbundene Teil des Motors ein gewisses Spiel in der Längsrichtung hat, durch das eine Aufnahme von Kräften in der Längsrichtung durch den Motor verhindert wird.
  • Am Antriebskopf 2 ist die Bohrwelle 5 drehbar gelagert. Sie stützt sich mit einem Längslager 6 an der rückwärtigen Wand des Antriebskopfes ab. Ein Bund 7, der sich an der Vorderwand des Antriebskopfes 2 abstützt, sichert die Lage der Bohrwelle 5 bezüglich des Antriebskopfes :2 in - der Längsrichtung. Die Bohrwelle 5 trägt vorn die Bohrschneide 8. Die Bohrbewegung wird von der Spindel 4 über ein von ihr mitgenommenes Zahnrad 9 und -ein auf der Bohrwelle 5 sitzendes Zahnrad io auf die Bohrwelle 5 übertragen. Das Zahnrad 9 führt sich über eine Paßfeder in der Längsnut 4, der Spindel 4; das Zahnrad 9 nimmt also an der Drehbew egung der Spinde14 teil. In der Längsrichtung wird das Zahnrad 9 an der Vorschubbewegung des Antrieb.skopfes 2 beteiligt, was bei der Darstellung nach Fig. i durch die beiden Anschläge 2" erzwungen wird. Auf der Spindel 4 ist ferner- eine Wandermutter ii geführt, die mit dem Antriebskopf 2 fest verbunden ist.
  • Die Wirkungsweise ist folgende: Soll in die mit B bezeichnete Uohrfront ein Loch gebohrt werden, so wird die - Bohrmaschine entsprechend angesetzt, wie das in Fig. i gezeigt ist. Wird der Motor3 eingeschaltet, so dreht sich mit einer bestimmten Drehzahl, die gegebenenfalls einstellbar sein kann, die Spinde14. Diese Drehbewegung der Spindel 4 hat - zur - Folge, daß, entsprechend der Steigung der Spindel-, über die Mutter ii dem Antriebsko pf:2-und den an ihm gelagerten Teilen die Vorschubbewegung erteilt wird. Ferner nimmt die Spinde14 das Zahnrad9 mit, das seinerseits über das Zahnrad io- die Bohrwelle 5 antreibt und dadurch auf diese die zum Bohren erforderliche Drehbewegung überträgt. Sobald die Bohrschneide 8 auf die Bohrfront B auftrifft, stü&t sich die Bohrwelle 5 über'-das Längslager 6 am rückwärtigen Ende des Antriebskopfes:2 ab. Dieser wiederum stützt sich über- die mit ihm verbundene Wandermutter i i an der Bohrspindel 4 ab und diese schließlich über das Längslager 4" an der Vorderwand ib des Bohrgestells i. Man sieht, daß hierbei die Spindel 4 auf ihrem -vorderen Teil von der Vorderwand Ib bis zur Wandertriutter i i nur auf Zug beansprucht wird. Der andere Teil der Spinde14 wird wiederum nur auf Torsion beansprucht, da ja infolge der oben angegebenen Nachgiebigkeit des Motors 3 in der Längsrichtung hier irgendwelche Längskräfte nicht aufgenommen werden.
  • Beim Bohren bewegt sich der Antriebskopf 2 auf der Führungsbahn i" entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit.
  • In der Regel wird es erwünscht sein, der Art des zu bohrenden Gesteins die Vorschubgeschwindigkeit anpassen zu können. Es ist der übersichtlichkeit halber davon abgesehen, dem genannten Zweck dienende Zusatzeinrichtungen darzustellen. Es ist aber für den Fachmann deutlich, daß solche Zusatzeinrichtungen anwendbar sind. Um eine Möglichkeit anzudeuten, sei erwähnt, daß z. B. die Wandermutter ii zwar in der Längsrichtung zum Antriebskopf 2 unbeweglich, aber drehbar zu ihm angeordnet werden kann. Die Wandermutter ii wird dann in der Drehrichtung zum AntriebskOpf 2 festgestellt oder es wird auf sie zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit eine Drehbewegung übertragen. Diese Drehbewegung kann von der Bohrwelle 5 abgeleitet werden, etwa mit Hilfe eines Schieberades, das zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit in Eingriff mit der Wandermutter ii gebracht wird. Hiermit ist dann zugleich die Sperre od. dgl. zu lösen, durch die bis dahin die Wandermutter i i zum Antriebskopf 2 in der Drehrichtung festgestellt war.
  • Die Vorteile der neuen Drehbohrmaschine sind schon in der Einleitung angegeben worden. Man überzeugt sich nach der obigen, näheren Bes-chreibung an Hand der Zeichnung, daß die neue Lösung zu einer günstigen Gewichtsverteilung zwischen beweglichen und unbeweglichen Teilen der Bohrmaschine führt, daß sich ferner ein geringes Gesamtgewicht ergibt und schließlich ein einziger Motor ausreicht, der zudem relativ zum Bohrgestell feststeht.
  • In den Fig. 2 und 3 ist eine Bohrmaschine dargestellt, die in dem grundsätzlichen Aufbau mit der Bohrmaschine nach Fig. i übereinstimmt, in den Einzelheiten aber noch mehr einer praktischen Ausführung entspricht. Das Grundgestell der Bohrmaschine nach Fig. 2 und 3 umfaßt als wesentlichenTeil ein Führungsbett, das aus zwei U-Schienen 21 und 22 zusammengesetzt ist, die durch mehrere Stege 23 zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Das aus den Teilen 21 bis 23 bestehende Grundgestell kann von einem beliebigen Halter getragen sein. Im Ausführungsbeispiel ist eine Halterung nach Art einer Parallelogrammführung angenommen. Von ihr sind in Fig. 2, der mit dem Grundgestell 21, 22, 23 verbundene Tragkopf:24 und die beiden Stangen 25 der Parallelogrammführung sichtbar. Die Stangen 25 führen zu einem Haltekopf, der in an sich bekannterWeise an einem Ständer oder einemWagen, dem sogenannten Bohrwagen, befestigt ist. Die U-Schienen 21 und 22 sind vorn mit einem Endstück:26 verbunden, das seinerseits einen Abstützkopf 27 und ferner ein Lager 28 für die Bohrwelle:29 trägt. Auf das vordere Ende der Bohrwelle 29 ist die Bohrschneide 30 aufgeschraubt. Mit ihrem rückwärtigen Ende ist die Bohrstange 29 über die Kupplung 3 1 mit der Verlängerung 32 der Bohrstange verbunden. Diese Verlängerung 32 der Bohrstange ist im wesentlichen innerhalb des Antriebskopfes 33 gelagert und im folgenden der besseren Unterscheidung halber als'Bohrwelle bezeichnet.
  • An dem aus den Teilen 21 bis 23 bestehenden Grundgestell ist drehbar, aber nicht längs verschiebbar, die Gewindespindel .34 gelagert; sie wird vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes 35 über eine Gelenkwelle A von einem Motor 37 angetrieben. Dieser Motor 37 ist - vorzugsweise leicht lösbar - an dem Traggestell 21 bis '23 unbeweglich gehaltert. Das Getriebe 35 bewirkt lediglich eine über- bzw. Untersetzung zwischen der Welle 36 und der Spindel 34.
  • In dem Gehäuse des Getriebes 35 kann noch eine handbetätigte Bremse angebracht sein, die es gestattet, die Drehzahl unter Ausnutzung der Motorcharakteristik beliebig herabzusetzen. Der Antriebskopf 33 ist, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, an den U-förmigen Schienen 21 und 22 geführt. Der Vorschub des Antriebskopfes 33 und der über ihn angetriebenen Bohrstange 29 erfolgt durch Drehen der Spindel 34. Diese entspricht der Spindel 4 der Ausführung nach Fig. i. Es kann insoweit auf Fig. i hingewiesen werden.
  • Bei der Ausführung nach Fig.:2 und 3 ist der Motor 37 mit dem Führungsbett 21 bis 23 fest verbunden. Dennoch gilt wie oben zu Fig. i auch hier, daß der Motor 37 Längskräfte nicht aufnimmt und daß die Spindel 34 auf ihrem vorderen Teil nur auf Zug und auf ihrem anderen Teil nur auf Torsion beansprucht ist; denn die Spindel 34 ist mit dem Getriebe 35 verbunden, und in diesem Getriebe 35 hat das auf die Spindel 34 gesetzte Rad ein gewisses Spiel in der Längsrichtung.
  • Wie ersichtlich, können die beschriebenen Anordnungen in derWeise umgekehrt werden, daß der Antrieb für die Spinde14 - in der Bohrrichtung gesehen - vorn an der Spindel 4 angreift und diese in der Längsrichtung mit ihrem rückwärtigenEnde am Bohrgestell abgestützt wird. Alsdann ist die Spindel 4 auf ihrem einen Teil auf Druck (statt auf Zug wie bei den dargestellten Ausführungen) und auf ihrem anderen Teil wiederum nur auf Torsion beansprucht. Bei einer solchenAnordnung wechseln die Teile 9 und i i im Antriebskopf 2 ihre Lage zueinander, in der Längsrichtung gesehen. Auch diese Ausführung, bei der also die Spindel 4 teils nur auf Druck und teils nur auf Torsion beansprucht wird, fällt in den Rahmen der Erfindung. Entsprechendes gilt für die Ausführung nach Fig. 2 und 3.

Claims (1)

  1. PATENTANSPROCHE: i. Drehbohrmaschine, insbesondere Gesteinsdrehbohrmaschine, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) daß die Bohrstange mit einem zu ihr in der Längsrichtung festen Antriebskopf (.2) längs einer Spindel (4) oder eines sonstigen mechanischen Antriebsorgans geführt ist und mit diesem hinsichtlich Vorschub und Bohrantrieb in Antriebsverbindung steht; b) daß die Bohrstange sich an dem Antriebskopf, dieser sich an der Spindel od. dgl. und die Spindel wiederum mit ihrem - in der Arbeitsrichtung gesehen - vorderen Ende an dem Bohrgestell abstützt, so daß das mechanische Antriebsorgan, z.. B. die Spindel, auf dem einen Teil ihrer Länge auf Zug und auf dem anderen Teil ihrerLänge nur auf Torsion beansprucht ist. 2,. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß - in der Angriffsrichtung gesehen - der Motor an dem rückwärtigen Ende des mechanischen Antriebsorgans, z. B. der Spindel, angreift, so daß dieses auf dem vorderenTeil nur auf Zug und auf dem hinteren Teil nur auf Torsion beansprucht ist. 3. Einrichtung nachAnspruch i oder:2, dahin abgeändert, daß die Spindel (oder das sonstige mechanische Antriebsorgan) - in der Arbeitsrichtung gesehen - am vorderen Ende an den Motor angeschlossen ist und mit ihrem hinteren Ende sich an dem Bohrgestell abstützt, so daß sie teils auf Druck und teils nur auf Torsion beansprucht ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. .217265; USA.-Patentschrift Nr. 2344o65; Zeitschrift »Kali«, 1921, Heft 6, S. 2 ff.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE217265C (de) *
US2344065A (en) * 1941-06-27 1944-03-14 Goodman Mfg Co Cutting or drilling device

Patent Citations (2)

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