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Hydraulische Vorschubanlage für Gesteinsbohrmaschinen Die Erfindung
betrifft eine hydraulische Vorschubanlage für Gesteinsbohrmaschinen mit einer Pumpe,
einem Arbeitszylinder und einem Steuerglied.
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Es sind Vorschubanlagen für Gesteinsbohrmaschinen bekannt, die ihr
Druckmittel aus einem durch ortsfeste Druckmittelquellen gespeisten Netz erhalten
und, wenn es verbraucht ist, ins Freie abströmen lassen. Die Beweglichkeit der Anlage
ist dabei durch die Zuleitungsschläuche beschränkt; auch ist der Druck in den meist
langen Zuleitungen begrenzt, und es kann nur Wasser oder Luft verwendet werden.
Außerdem sind die gewöhnlich benutzten lose hängenden, zu den eigentlichen Vorschubzylindern
führenden Schlauchleitungen durch den rauhen Betrieb, Druckstöße usw., gefährdet
und in Gefahr, undicht zu werden, abzureißen oder zu platzen.
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Es ist zwar bekannt, die losen Leitungen zwischen einer druckmittelbetriebenen
Pumpe und einem Steuerglied durch Einbau beider Teile in einen Teil des Bohrgestelles
zu vermeiden; Verbindungen des die Pumpe antreibenden Druckmittels zu einem festen
Netz sind aber dabei immer
noch Schläuche, und - es sind dazu besondere,
wenn auch kurze Schläuche zu dem Vorschubzylinder selbst notwendig.
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Außerdem sind bei den bekannten Vorschubeinrichtungen keinerlei Vorkehrungen
dagegen getroffen, daß Luft in den Umlauf der Druckflüssigkeit eindringen kann,
was bei den ständig stark erschütterten Leitungsanschlüssen, besonders in Augenblicken
kurzzeitiger Entlastung, leicht vorkommen kann. Dadurch wird aber die Vorschubkraft
stark vermindert.
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Bei stationär aufgestellten Bohrmaschinen ist es bekannt, einen flüssigkeitsgefüllten
Metallbalg zur Übertragung einer Steuerkraft auf ein Drosselventil zu verwenden.
Er kann aber nicht zum Speiehern des Druckmittels oder zurrt Aufrechterhalten' des
Leistungsdruckes verwendet werden; das Rohrnetz ist vielmehr mit einem besonderen,
offenen Behälter versehen, der in die Maschine eingebaut ist. Ein solcher ist für
die transportabel ausgebildeten Gesteinsbohranlagen zu schwer und zu groß; auch
wird das darin befindliche Druckmittel zu leicht verunreinigt.
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Diese Nachteile werden nach der Erfindung vermieden durch die gemeinsame
Verwendung einiger Maßnahmen, nämlich dadurch, daß mindestens die Pumpe und das
Steuerglied in einem Block vereinigt und nebst dem Arbeitszylinder am Träger der
Bohrmaschine befestigt sowie durch fest verlegte, insbesondere durch Gehäusebohrungen
gebildete Leitungen in geschlossenem System untereinander und mit einem Vorratsbehälter
verbunden sind, der aus einem Gehäuse veränderlichen Rauminhalts besteht, mit von
einer Feder zusammengedrückten, von dem eingeleiteten Druckmittel aber auseinandergehaltenen
Wänden, wobei das Druckmittel unter Überdruck der mit. hoher Drehzahl laufenden
Förderpumpe zuführbar ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i ein erstes, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in schematischer
Darstellung, Fig. 3 einen Teil des zweiten Ausführungsbeispiels im Schrägbild.
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Ein Gehäuse i (Fig. 3) enthält einen Vorratsbehälter, der im wesentlichen
aus einem zusammendrückbaren Balg 2 besteht. Dieser ist mit einem unteren Ende an
einem festen Zwischenboden 3 (Fig. i) befestigt, mit seinem oberen Ende an einem
beweglichen Boden 4, der von einer Feder 5 nach unten gedrückt wird. Im unteren
Teil des Vorratsbehälters ist durch ein Siebfilter 6 ein Bodenraum 7 abgeteilt mit
einem Einfüllsieb 8, das eine Einfüllöffnung 9 umgibt. Letztere ist mit einer Schraube
io verschlossen.
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Vom Bodenraum 7 führt eine Saugleitung ii zu einem Hohlraum 12, aus
dem eine Pumpe 13 die zu fördernde Flüssigkeit durch Öffnungen 1.4 entnimmt. Die
Pumpe 13 wird von einem nicht dargestellten Motor über die Welle 15 und Zahnräder
16 und 17 angetrieben; das Zahnrad 17 dreht eine Welle 18, auf welcher eine
Nockenscheibe i9 sitzt. Auf dieser läuft eine Rolle 2o; die in einem Bügel 2r gehalten
wird, der seinerseits gleitend und nicht drehbar in dem Gehäuse i geführt ist. In
dem Bügel 21 sitzt drehbar, aber nicht verschiebbar der Schaft 22 eines Pumpenkolbens
23; dieser Schaft trägt eine Verzahnung 24. Der Kolben 23 weist eine schräge Steuerkante
25 auf; wie sie` insbesondere von Einspritzpumpen her bekannt ist. Die Verzahnung
24 greift in den verzahnten Teil 26 einer Regelstange 27. Letztere ist an ihrem
einen Ende mit einer Scheibe 28 versehen, auf welche sich eine Druckfeder 29 stützt;
diese wird von einer am Gehäuse i befestigten Kappe 30 mit einer bestimmten
Vorspannung festgehalten und gegen die Regelstange 27 "gedrückt. Das andere Ende
der letzteren gleitet flüssigkeitsdicht in einer Bohrung 31 des Gehäuses i.
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Der Kolben 23 gleitet in einem Zylinder 32,, von dem über ein Rückschlagventil
33 eine Leitung 34 zu einem Drehschieber- 35 und zu einem Arbeitszylinder 36 führt
(Fig. i). Letzterer enthält einen Arbeitskolben 37 mit Durchlässen 38, der an einer
Kolbenstange 39 sitzt. Mit dieser wirkt er auf eine nicht dargestellte mechanische
Vorschubeinrichtung ein, welche eine Gesteinsbohrmaschine trägt. Eine Zweigleitung
4ö führt von der Druckleitung 34 in die Bohrung 3-i nahe an deren Boden, während
eine Entlastungsleitung 41 von einer weiter außen liegenden Stelle der Bohrung 31
zu dem Hohlraum 12 führt.
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Der Drehschieber 35 sitzt drehbar, aber nicht verschiebbar in einer
Bohrung 42. Sein äußeres Ende ist mit einem Handgriff 43 versehen. Das innere Ende
der Bohrung 42 ist über eine Entlastungsleitung 44 mit dem Hohlraum 12 verbunden.
Der Drehschieber 35 enthält eine Ringnut 45 und eine an diese anschließende Längsnut
46. Von dem im Bereich der Ringnut 45 liegenden Teil der Bohrung 42 führt eine Leitung
47 in den Balg 2 des Vorratsbehälters, wo sie oberhalb des Siebfilters 6 mündet.
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Zum Antrieb der Pumpe dient ein Kurzschlußläufermotor, der mit Drehstrom
hoher Frequenz betrieben wird, so daß er etwa mit 18 ooo U/min umläuft; das Getriebe
.ist so ausgelegt, daß die Pumpe etwa 6ooo Hübe/min macht.
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Ist der Vorratsbehälter mit Öl gefüllt, so strömt dieses unter dem
Druck der Feder 5 in den Hohlraum 12. Der Kolben 23 der Pumpe saugt aus diesem Hohlraum
Öl durch die Öffnungen 14 in den Zylinder 32 und drückt es in die Leitung 34. Bei
der in Fig. i gezeichneten Lage des Drehschiebers 35 fließt das öl zum Arbeitszylinder
36 und durch die Durchlässe 38 des Arbeitskolbens 37 in den rechten Teil des Arbeitszylinders;
es drückt den Arbeitskolben nach links und schiebt über die Kolbenstange 39 die
Gesteinsbohrmaschine vor.
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Der Kolben 23 hat stets den gleichen Hub. Ein Teil des angesaugten
Öls fließt am Anfang eines jeden Förderhubs wieder durch eine der Öffnungen 14 in'den
Hohlraum 12 zurück, bis die Schrägkante 25 diese Öffnung verdeckt. Die Fördermenge
ist also von der Lage dieser Schrägkante zu der Öffnung
abhängig,
d. h., sie wird durch Verdrehen des Kolbens eingestellt. In der dargestellten Lage
der Regelstange 27 hat das geförderte Öl einen solchen Druck, daß es über die Zweigleitung
40 mit einer Kraft auf die Regelstange einwirkt, die der Feder 29 das Gleichgewicht
hält. Steigt der Förderdruck, so verschiebt er die Regelstange entgegen der Kraft
der Feder 29; letztere dreht mit den Verzahnungen 26 und 24 den Kolben so, daß die
Schrägkante 25 einen größeren Teil des Öls zurückfließen läßt, die Fördermenge wird
also vermindert. Fällt der Förderdruck, so geschieht das Umgekehrte. Steigt der
Förderdruck auf einen bestimmten Höchstwert, so wird die Regelstange 27 so weit
zurückgedrückt, daß die Entlastungsleitung 41 geöffnet wird und das Drucköl über
die Abzweigleitung 40, Bohrung 31 und Entlastungsleitung 41 in den Hohlraum 12 zurückfließen
kann. Durch entsprechende Auswahl und Einstellung der Feder 29 kann somit der Vorschubdruck
der Anlage je nach Bedarf auf eine bestimmte Höhe eingestellt werden. Die Kappe
30 ist zu diesem Zweck leicht abnehmbar an dem Gehäuse i befestigt, so daß
die Feder 29 je nach der vorzunehmenden Arbeit ausgewechselt werden kann.
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Wird der Drehschieber 35 mit Hilfe des Handgriffes 43 gewendet, so
kommt er in eine Lösestellung, bei welcher die Längsnut 46 die Leitung 34 mit der
Ringnut 45 und der Leitung 47 verbindet. Das von der Pumpe 13 geförderte
01 fließt nunmehr auf diesem Wege zu dem Vorratsbehälter zurück. Wird die
mit der Anlage verbundene Gesteinsbohrmaschine zurückgeschoben, so drückt sie den
Arbeitskolben 37 wieder in den Arbeitszylinder 36 hinein; das dadurch verdrängte
Öl fließt ebenfalls durch die Leitungen 34 und 47 in den Vorratsbehälter zurück.
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Ist der Förderdruck außerordentlich gering, wie z. B. wenn der Bohrwiderstand
plötzlich nachläßt, so bleibt die Fördermenge der Pumpe dadurch begrenzt, daß der
Antriebsmotor der Pumpe auch bei Entlastung seine Drehzahl nur wenig und bis zu
einem bestimmten Höchstwert steigert, der durch das Drehfeld des Motors gegeben
ist. Dadurch werden die Gesteinsbohrmaschine und das Bohrwerkzeug geschont.
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Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 2 und 3) sind der Vorratsbehälter,
die Pumpe und die Leitungen zwischen ihnen dieselben wie oben beschrieben, ebenso
die Anordnung der Gesteinsbohrmaschine. Die Leitung 34 führt jedoch nicht unmittelbar
zu dem Arbeitszylinder 36, sondern nur zu der Bohrung 4a. In dieser sitzt ein Drehschieber
48, der an der Mündungsstelle der Leitung 34 eine Ringnut 49 besitzt mit einer anschließenden
Längsnut So. Im Bereich der letzteren geht von der Bohrung 42 eine Leitung 51 zu
dem rechten Ende des Arbeitszylinders 36; eine weitere Leitung 52 verbindet die
Bohrung 42 mit dem linken Ende des Arbeitszylinders. Ein Arbeitskolben 53 ist flüssigkeitsdicht
in diesem Zylinder geführt. Der Drehschieber 48 enthält eine weitere Ringnut 54
und eine sich daran anschließende Längsnut 55; die Rücklaufleitung 47 ist ebenso
wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet. Ein Handgriff 56 ist an dem aus dem
Gehäuse i herausragenden Teil des Drehschiebers 48 befestigt.
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Die Pumpe und der Vorratsbehälter sind in das Gehäuse i mit parallelen
Achsen eingesetzt, wobei ein Teil des Vorratsbehälters in einer auf das Gehäuse
i aufgesetzten Haube 57 untergebracht ist. Die Achsen des Drehschiebers 48 und der
Regelstange 27 stehen senkrecht zueinander und zur Achse der Pumpe. Dadurch werden
alle diese Teile auf kleinem Raum zweckmäßig zusammengefaßt, und die Verbindungsleitungen
zwischen ihnen sind kurz. Das Gehäuse i ist an der Vorrichtung befestigt, welche
die Gesteinsbohrmaschine trägt.
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In der gezeichneten Stellung verbinden die Nuten 49 und 5o die Leitungen
34 und 51, das von der Pumpe kommende Drucköl fließt also zum rechten Ende des Arbeitszylinders
36 und drückt den Arbeitskolben 53- nach links. Die Gesteinsbohrmaschine wird dabei
vorgeschoben, der Kolben 53 verdrängt das im linken Teil des Arbeitszylinders befindliche
Öl. Dieses fließt durch die Leitung 52, die Nuten 55 und 54 und die Leitung 47 zum
Vorratsbehälter. Der Vorschubdruck wird dabei auf die im ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Art geregelt.
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Legt man den Drehschieber mit Hilfe des Handgriffes 56 um, so verbindet
die Nut So die Leitungen 34 und 52, das Drucköl wird also dem linken Teil des Arbeitszylinders
36 zugeführt. Es schiebt den Arbeitskolben 53 nach rechts, dieser zieht die mit
ihm verbundene Gesteinsbohrmaschine zurück. Die Längsnut 55 des Drehschiebers 48
verbindet nunmehr die Leitungen 51 und 47, so daß das im rechten Teil des Arbeitszylinders
36 verdrängte 01
auf diesem Weg in den Vorratsbehälter zurückfließt.
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Außer den beschriebenen Leitungen können auch noch Leitungen zur Rückführung
von Lecköl und zur Schmierung des Pumpenantriebs vorgesehen werden; auch ist es
zweckmäßig, in dem Gehäuse i Entlüftungs- und Olablaßschrauben vorzusehen.