EP0427663A1 - Hydraulisches Bohrgerät und Verfahren zum Betreiben des Gerätes - Google Patents

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EP0427663A1 EP90810755A EP90810755A EP0427663A1 EP 0427663 A1 EP0427663 A1 EP 0427663A1 EP 90810755 A EP90810755 A EP 90810755A EP 90810755 A EP90810755 A EP 90810755A EP 0427663 A1 EP0427663 A1 EP 0427663A1
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B19/08—Apparatus 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
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    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/01—Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drilling device, which consists of a hydraulically driven hammer drill and a hydraulic feed unit with a control of the hydraulics.
  • Hydraulic drilling rigs are used to drill mounting holes and blast holes in the rock. A preferred area is mining. An overview of the status of the hydraulic drilling rigs can be found in the article "Hydraulic Rockdrills" by Joffrey Pearse (Mining Magazine - March 1985, pages 221 to 231, Mining Journal Ltd., 60 Worshipstreet, London EC2A 2HD), in which the products of various manufacturers and their application are described. Telescopic cylinders for generating the feed and retraction movement are known for hand-operated rotary hammers and for drilling equipment on carriages, hydraulic feed and retraction devices on rotary hammers so far as elements of closed ones hydraulic circuits can be operated with oil or with water emulsions.
  • the invention provides a remedy here. It solves the task of reducing the number of flexible supply lines and flexible internal connecting lines of a hydraulic drilling device to a minimum and the location of the supply device within wide limits, e.g. in mining on the surface of the earth.
  • the object is achieved by using the cooling and rinsing water for the drill bit as an energy source for all movements carried out by the drilling device, by using a single hydraulic supply line from outside the drilling unit as an energy source for driving the feed unit, as well as for the drive and rinsing the drill bit to the Control is performed on the device, and by installing only a single hydraulic supply line to the hammer drill from the hydraulic feed unit with control, which transmits the drive power for the hammer drill and the flushing fluid for the drill bit.
  • the missing geodetic gradient for the operation of the drilling device is generated by pressure booster pumps somewhere between the water reservoir and the drilling machine and after the pump, the flushing water network is designed to be more powerful in accordance with the pressure increase.
  • the drilling device is equipped with a minimum of supply lines, which simplifies handling, and that, by using rinsing water as an energy source for drilling, no further electric motors or combustion engines with their necessary infrastructure on site or below Days are necessary.
  • a hydraulic drilling device which consists of a hydraulically driven hammer drill 1, which is pivotally attached to a hydraulic feed unit 10 and a hydraulic feed unit 10 with a control 14 of the hydraulic system, with cooling and rinsing water according to the invention for the drill bit 3 is used as an energy source for all movements carried out by the drill.
  • a single hydraulic supply line 6 with coupling piece 4 is guided from outside the drill as an energy source for driving the feed unit 10 and for driving and rinsing the drill bit 3 to the control 14 and is only a single hydraulic supply line 5 with coupling pieces 4 from the hydraulic feed unit 10 with controller 14 to the hammer drill 1, which transmits the drive power for the hammer drill 1 and the flushing air liquid for the drill bit 3.
  • the rotary hammer 1 with handle 2 and with inserted drill bit 3 is connected to an intermediate piece 7 of the feed unit 10 via a transmission piece 8 by hinge bolts 17, 18.
  • a connecting web 23 of the transmission piece 8 is fixed via a retaining screw 16 between a damping disk 19 and a damping device 9.
  • the feed and retraction movement is transmitted via a foot 15 supported on the floor by an actuating cylinder 12 with a piston struck on both sides via a guided piston rod 11 to the housing of the control part 14 and through the intermediate piece 7 and that Transfer piece 8 passed to the hammer drill 1.
  • the piston surfaces are pressurized by channels in the hollow piston rod 11 on the side towards the support foot 15 and on the other side towards the cylinder cover 13.
  • a rotary valve 20 which can be rotated between two end positions via an actuating lever 22, the reversal between the feed movement and the retracting movement is carried out on the one hand by rotating over a neutral locking angle and on the other hand the hydraulic feed line 5 with energy and flushing water to the hammer drill 1 is blocked as soon as the rotary valve 20 is turned from the feed area into the neutral locking angle.
  • the maximum feed speed is predetermined by changing a throttle point, in that the setpoint is set by turning a feed setting 21, which for operational reasons is preferably built on the rotary slide 20 itself.

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Abstract

Ein hydraulisches Bohrgerät, das aus einem hydraulisch angetriebenen Bohrhammer (1), der schwenkbar an einer hydraulischen Vorschubeinheit (10) befestigt ist, und aus einer hydraulischen Vorschubeinheit (10) mit einer Steuerung (14) der Hydraulik besteht, benutzt das Spülwasser für den Bohrmeissel (3) als Energieträger für sämtliche vom Bohrgerät ausgeführten Bewegungen. Eine hydraulische Versorungsleitung (6) zur Steuerung (14) der Vorschubeinrichtung (10) und eine Zuleitung (5) von der Steuerung (14) zum Bohrhammer (1) genügen, um das System im offenen Kreislauf zu betreiben. Ein Drehschieber (20) steuert gleichzeitig die Vorschub- und Rückzugsbewegung sowie die Betriebszustände Bohren und nicht Bohren. Die Sollwertverstellung (22) für die Vorschubgeschwindigkeit ist auf dem Drehschieber (20) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bohrgerät, das aus einem hydraulisch angetriebenen Bohrhammer und aus einer hydraulischen Vorschubeinheit mit einer Steuerung der Hydraulik besteht.
  • Hydraulische Bohrgeräte werden beim Bohren von Befesti­gungslöchern und von Sprenglöchern im Gestein eingesetzt. Ein bevorzugtes Gebiet ist der Bergbau. Eine Uebersicht über den Stand der hydraulischen Bohrgeräte finden sich im Artikel "Hydraulic Rockdrills" von Joffrey Pearse (Mining Magazine - March 1985, Seite 221 bis 231, Mining Journal Ltd., 60 Worshipstreet, London EC2A 2HD), in dem die Produkte verschiedener Hersteller und ihre Anwendung beschrieben sind. Teleskopzylinder zur Erzeugung der Vor­schub- und Rückzugsbewegung sind für handbetätigte Bohr­hammer und für Bohrgeräte auf Lafetten bekannt, wobei hydraulische Vorschub- und Rückzugseinrichtungen an Bohr­hämmern bisher als Elemente von geschlossenen hydraulischen Kreisläufen mit Oel oder mit Wasseremulsio­nen betrieben werden. Beim Bohren mit diesen Geräten be­steht eine grosse Abhängigkeit in der maximalen Distanz zur Oel- resp. Flüssigkeitsversorgung, die den Flüssig­keitsströmen die notwendige Leistung abgibt. Neben den Spülleitungen für den Bohrmeissel werden Bohrantrieb und Vorschubregelung oft über getrennte Druckleitungen ver­sorgt, so dass zusammen mit den Rücklaufleitungen eine Vielzahl von mehr oder weniger flexiblen Leitungen im Bedienungsbereich des Bohrgerätes liegt. Diese Leitungen behindern die Bewegungsmöglichkeiten; sie dürfen nicht verletzt werden und sie müssen sich entsprechend dem Vor­trieb nachziehen lassen. Bisher sind geschlossene Kreis­läufe wegen der Entflammbarkeit oder wegen der Kosten bei mit Schmierzusätzen versehenen Energieträgern notwendig. Die hydraulische Versorgungseinheit muss wegen der Druck­verluste aus erhöhter Viskosität, sowie wegen der Aufwen­dungen für die Antriebsflüssigkeit in einem möglichst geringen Abstand von maximal wenigen hundert Metern zum Bohrgerät, z.B. auf der gleichen Sohle eines Bergwerks, aufgestellt werden.
  • Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Sie löst die Aufgabe, die Anzahl von flexiblen Zuleitungen und an flexiblen internen Verbindungsleitungen eines hydraulischen Bohr­gerätes auf ein Minimum zu reduzieren und den Standort des Versorgungsgerätes in weiten Grenzen, z.B. im Bergbau an der Erdoberfläche, wählen zu können.
  • Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, indem das Kühl- und Spülwasser für den Bohrmeissel als Energie­träger für sämtliche vom Bohrgerät durchgeführten Bewe­gungen verwendet wird, indem eine einzige hydraulische Versorgungsleitung von ausserhalb des Bohrgerätes als Energieträger für den Antrieb der Vorschubeinheit, sowie für den Antrieb und das Spülen des Bohrmeissels zu der Steuerung am Gerät geführt ist, und indem von der hydrau­lischen Vorschubeinheit mit Steuerung nur eine einzige hydraulische Zuleitung zum Bohrhammer installiert ist, die die Antriebsleistung für den Bohrhammer und die Spül­flüssigkeit für den Bohrmeissel überträgt. Das für den Betrieb des Bohrgerätes fehlende geodätische Gefälle wird durch Druckerhöhungspumpen irgendwo zwischen Wasser­reservoir und Bohrgerät erzeugt und nach der Pumpe wird das Spülwassernetz entsprechend der Druckerhöhung stärker ausgelegt.
  • Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass das Bohrgerät mit einem Minimum von Versorgungsleitungen aus­gestattet ist, was die Handhabung erleichtert, und dass durch die Verwendung von Spülwasser als Energieträger für das Bohren keine weiteren Elektromotoren oder Verbren­nungsmotoren mit ihrer notwendigen Infrastruktur vor Ort oder unter Tage notwendig sind.
  • Für das Bohren vor Ort sind unter Tage keine Aufwendungen für elektrischen Kraftstrom oder für Abluftleitungen von Verbrennungsmotoren notwendig.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausfüh­rungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines hydrau­lischen Bohrgerätes mit Bohrhammer und Vorschubeinheit;
    • Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt der Seitenan­sicht von Fig. 1 mit der Aufhängung zwischen Bohrhammer und Vorschubeinheit und
    • Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt oder Drauf sicht auf die Vorschubeinheit mit Steuerung von der Bedienungsseite aus.
  • In den Figuren ist ein hydraulisches Bohrgerät gezeigt, das aus einem hydraulisch angetriebenen Bohrhammer 1 be­steht, der schwenkbar an einer hydraulischen Vorschubein­heit 10 befestigt ist und aus einer hydraulischen Vor­schubeinheit 10 mit einer Steuerung 14 der Hydraulik, wobei erfindungsgemäss Kühl- und Spülwasser für den Bohrmeissel 3 als Energieträger für sämtliche vom Bohr­gerät durchgeführte Bewegungen verwendet wird. Im weite­ren ist eine einzige hydraulische Versorungsleitung 6 mit Kupplungsstück 4 von ausserhalb des Bohrgerätes als Energieträger für den Antrieb der Vorschubeinheit 10 sowie für den Antrieb und das Spülen des Bohrmeissels 3 zu der Steuerung 14 geführt und ist nur eine einzige hydraulische Zuleitung 5 mit Kupplungsstücken 4 von der hydraulischen Vorschubeinheit 10 mit Steuerung 14 zum Bohrhammer 1 installiert, die die Antriebsleistung für den Bohrhammer 1 und die Spülluftflüssigkeit für den Bohrmeissel 3 überträgt.
  • Der Bohrhammer 1 mit Haltegriff 2 und mit eingesetztem Bohrmeissel 3 ist über ein Uebertragungsstück 8 durch Scharnierbolzen 17, 18 mit einem Zwischenstück 7 der Vor­schubeinheit 10 verbunden.
  • Ein Verbindungssteg 23 des uebertragungsstückes 8 ist über eine Halteschraube 16 zwischen einer Dämpfungs­scheibe 19 und einer Dämpfungseinrichtung 9 fixiert. Die Vorschub- und Rückzugsbewegung wird über einen am Boden abgestüzten Fuss 15 durch einen Stellzylinder 12 mit einem beidseitig beauf schlagten Kolben über eine geführte Kolbenstange 11 auf das Gehäuse vom Steuerteil 14 über­tragen und durch das Zwischenstück 7 und das Uebertragungsstück 8 an den Bohrhammer 1 weitergegeben. Die Kolbenflächen werden durch Kanäle in der hohlen Kolbenstange 11 einmal auf der Seite zum Abstützfuss 15 und zum anderen auf der Seite zum Zylinderdeckel 13 hin mit Druck beaufschlagt.
  • Mit einem Drehschieber 20, der über einen Betätigungs­hebel 22 zwischen zwei Endlagen gedreht werden kann, wird zum einen über einen neutralen Sperrwinkel hinwegdrehend die Umsteuerung zwischen Vorschubbewegung und Rückzugs­bewegung vorgenommen und zum anderen die hydraulische Zuleitung 5 mit Energie- und Spülwasser zum Bohrhammer 1 gesperrt, sobald der Drehschieber 20 aus dem Vorschub­bereich in den neutralen Sperrwinkel hineingedreht wird. Die maximale Vorschubgeschwindigkeit wird durch Verände­rung einer Drosselstelle vorgegeben, indem der Sollwert durch Verdrehen einer Vorschubeinstellung 21 eingestellt wird, die aus Bedienungsgründen vorzugsweise auf dem Drehschieber 20 selbst aufgebaut ist.

Claims (6)

1. Hydraulisches Bohrgerät, bestehend aus einem hydrau­lisch angetriebenen Bohrhammer (1) und einer hydrauli­schen Vorschubeinheit (10) mit einer Steuerung (14) der Hydraulik, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige hydraulische Versorungsleitung (6) von ausserhalb des Bohrgerätes als Energieträger für den Antrieb der Vor­schubeinheit (10) sowie für den Antrieb und das Spülen eines Bohrmeissels (3) zu der Steuerung (14) geführt ist, und dass von der hydraulischen Vorschubeinheit (10) mit Steuerung (14) nur eine einzige hydraulische Verbindungs­leitung (5) zum Bohrhammer (1) installiert ist, die die Antriebsleistung für den Bohrhammer (1) und die Spül­flüssigkeit für den Bohrmeissel (3) überträgt.
2. Hydraulisches Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbare Verbindung zwischen Bohrhammer (1) und Vorschubeinheit (10) eine in Vorschub- und Rückzugsrichtung unterschiedlich einstellbare Dämp­fung (19, 9) mit federnden Elementen aufweist.
3. Hydraulisches Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steue­rung (14) einen zentralen Drehschieber (20) aufweist, der einerseits zwischen zwei Endstellungen seines Betäti­gungshebels (22) die Vorschub- und Rückzugsbewegung der Vorschubeinheit (10) sowie den Betrieb und den Nicht­betrieb des Bohrhammers (1) steuert und auf dem anderer­seits eine einstellbare Sollwertverstellung (21) für die Regulierung der Vorschubbewegung angebracht ist.
4. Hydraulisches Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass keine Rücklaufleitung vom Bohrgerät zur hydraulischen Versorung installiert ist.
5. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bohr­gerätes nach den Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, dass Kühl- und Spülwasser für den Bohrmeissel (3) als Energieträger für sämtliche vom Bohrgerät durch­geführten Bewegungen verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung mit Energie- und Spülwasser im offenen Kreislauf vorgenomen wird.
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