Erweiterungsbohrer für Großloch-, Schacht-und Tunnelbohrmaschinen
Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Vorrichtung, die bei Großlochbohrungen
als Erweiterungsbohrer und bei Schacht- und Tunnelbohrmaschinen als Bohrkopf Verwendung
finden kann. Großloch-, Schacht- und Tunnelbohrmaschinen dienen zur Herstellung
von Bohrungen mit verhältnismäßig großem Durchmesser. Solche Bohrungen können wirtschaftlich
nicht in einem Arbeitsgang durchgeführt werden, weil die Anforderungen an den Antrieb
und den Verschleiß zu groß werden. Es ist bei derartigen Maschinen deshalb bekannt,
den gewünschten Bohrdurchmesser durch Abbohren verschiedener Stufen hintereinander
oder auch in derselben Ebene liegend herzustellen. Die Bohrwerkzeugantriebe sind
hierbei fest miteinander verbunden. Das hat zur Folge, daß sich die- erzeugte Vorschubkraft
gleichmäßig auf die einzelnen Antriebsebenen verteilt. In den einzelnen Arbeitsebenen
kann also eine Anpassung an die Größe der zu bearbeitenden Flächen oder an unterschiedliche
Gesteinshärten nicht erfolgen. Dieser Umstand hat den Nachteil zur Folge, daß der
Bohrvorgang unter starkem Verschleiß der Werkzeuge vor sich geht. Nachteilig ist
auch, daß der Verschleiß sich unregelmäßig auswirkt. da er sich in der Regel auf
einzelne Werkzeuge konzentriert. Es wurde nun herausgefunden, daß es zweckmäßig
ist, den Vorschubdruck bei den Bohrwerkzeugen variabel zu gestalten. Die Erfindung
besteht demgemäß darin, daß sich der Vorschubdruck in Abhängigkeit von der zu bearbeitenden
Fläche und dem Gesteinswiderstand auf die Bohrwerkzeuge verteilt. Durch eine derartige
Ausbildung wird erreicht, daß bei Unterschieden in der Arbeitsfläche und in der
Gesteinshärte der entsprechend größere Anpreßdruck der Werkzeuge dort entsteht,
wo eine relativ größere Bohrarbeit erforderlich ist. Diese individuelle Anpassung
an den Widerstand führt zu einer entsprechenden Beschleunigung des Bohrvorganges,
der bei den bekannten Bohrvorrichtungen dort gehemmt wurde, wo ein größerer Widerstand
auftrat.Extension drill for large hole, shaft and tunnel boring machines
The invention relates to the design of a device that is used in large hole bores
Use as an extension drill and in shaft and tunnel drilling machines as a drill head
Can be found. Large hole, shaft and tunnel boring machines are used for production
of holes with a relatively large diameter. Such holes can be economical
cannot be carried out in one operation because of the demands on the drive
and the wear and tear become too great. It is therefore known in such machines
the desired drilling diameter by drilling off different stages one after the other
or to produce lying in the same plane. The drill drives are
here firmly connected to each other. This has the consequence that the feed force generated
evenly distributed over the individual drive levels. In the individual working levels
can therefore be adapted to the size of the surfaces to be processed or to different ones
Rock hardening does not take place. This fact has the disadvantage that the
Drilling process is going on with heavy wear of the tools. Is disadvantageous
also that the wear and tear has an irregular effect. since he is usually on
individual tools concentrated. It has now been found to be useful
is to make the feed pressure on the drilling tools variable. The invention
is accordingly that the feed pressure depends on the to be processed
Area and the rock resistance distributed over the drilling tools. By such a
Training is achieved that with differences in the work surface and in the
Rock hardness the correspondingly greater contact pressure of the tools is created there,
where a relatively larger drilling work is required. This customization
to the resistance leads to a corresponding acceleration of the drilling process,
which was inhibited in the known drilling devices where there is greater resistance
occurred.
Es ist ein Erweiterungsbohrer bekannt, bei dem die Schneidwerkzeuge
in Gruppen zusammengefaßt sind, die ausgehend von der Spitze des Gerätes stufenweise
einen sich jeweils vergrößernden Querschnitt bearbeiten. Diese Vorrichtung wurde
erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die Werkzeuge hydrostatisch gelagert sind.
Durch diese Verbesserung wird eine stufenlose Anpassung an wechselnde Gesteinshärte
erreicht.There is an extension drill known in which the cutting tools
are grouped together, starting from the top of the device in stages
edit an increasing cross-section. This device was
improved according to the invention in that the tools are hydrostatically supported.
This improvement enables a stepless adjustment to changing rock hardness
achieved.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Bohrwerkzeuge
gruppenweise an Tauchkolben angeordnet; deren Durchmesser sich entsprechend der
größeren Arbeitsbahn der Bohrwerkzeuge vergrößert, wobei die Tauchkolben in Zylindern
geführt sind, die von den Werkzeughaltern der nächsten Gruppe gebildet sind. Auch
können erfindungsgemäß die Träger der Arbeitswerkzeuge gegeneinander verschiebbar
sein, wobei sie sich gegenseitig entsprechend der zugehörigen Arbeitsfläche im Vorschubdruck
beeinflussen. Schließlich können erfindungsgemäß die Druckräume mit Speichern in
Verbindung stehen.In a further embodiment of the invention, the drilling tools are
arranged in groups on plungers; whose diameter varies according to the
Larger working path of the drilling tools enlarged, with the plungers in cylinders
are performed, which are formed by the tool holders of the next group. Even
According to the invention, the carriers of the work tools can be displaced relative to one another
be, whereby they are mutually corresponding to the associated working area in the feed pressure
influence. Finally, according to the invention, the pressure chambers can be provided with accumulators in
Connected.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
Diese Zeichnung zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einem
Bohrkopf, der für eine senkrechte Großlochbohrung angesetzt ist. Hierbei wird der
Bohrkopf mittels eines Gestänges gezogen, das durch ein bereits vorgebohrtes Loch
führt. Jedoch kann die dargestellte Vorrichtung ohne Gestänge auch bei Schacht-
und Tunnelbohrmaschinen Verwendung finden.This drawing shows the application of the inventive concept to a
Drill head, which is attached for a vertical large hole drilling. Here the
Drill head pulled by means of a rod that passes through a pre-drilled hole
leads. However, the device shown can also be used with shafts without rods.
and tunnel boring machines are used.
In der Zeichnung besteht der Erweiterungsbohrer, der an dem Gestänge
14 hängt, aus Erweiterungsabschnitten 1, 2 und 3, die entsprechend angeordnete Werkzeuggruppen
l a, 2 a und 3 a aufweisen. Jeder der Erweiterungsabschnitte
1, 2, 3 besitzt dazugehörige Tauchkolben 4, 5 und 6. Diese Tauchkolben sind
in Zylindern geführt, die jeweils von dem nächstfolgenden Erweiterungsabschnitt
gebildet werden. Die Tauchkolben sind gegen die Führungszylinder abgedichtet durch
Dichtungen 7, 8 und 9. Der gesamte Bohrkopf wird von dem als Zylindergehäuse ausgebildeten
Kopfstück 10 mit Querhaupt 11 und dem Verbindungsgehäuse 12, das zugleich zur übertragung
des Drehmomentes vom Antrieb her dient. zusammengehalten, wobei dessen unteres Ende
13 mit dem Bohrgestänge 14 als Kraftübertragung gekoppelt ist. In der Zeichnung
wurde das Verbindungsgehäuse teilweise weggeschnitten und nur seine Umgrenzung wurde
gestrichelt dargestellt. Die jeweils
gebildeten Zylinderräume
21, 22, 23 sind mit Druckspeichern 15 verbunden, die etwaige Leckverluste
des Drucköls od. dgl. ausgleichen können. Die Tauchkolben 4, 5, 6 sind in den dazugehörigen
Körpern 2, 3, 10 der Erweiterungsabschnitte -beweglich, insbesondere pendelnd; gelagert,
jedoch sind konstruktive Einzelheiten nicht dargestellt, damit die übersicht gewahrt
bleibt.In the drawing, the extension drill, which hangs on the rod 14, consists of extension sections 1, 2 and 3, which have correspondingly arranged tool groups la , 2a and 3a. Each of the extension sections 1, 2, 3 has associated plungers 4, 5 and 6. These plungers are guided in cylinders which are each formed by the next following extension section. The plunger pistons are sealed against the guide cylinder by seals 7, 8 and 9. The entire drill head is formed by the cylinder housing head 10 with crosshead 11 and the connecting housing 12, which also serves to transmit the torque from the drive. held together, the lower end 13 of which is coupled to the drill rod 14 as a power transmission. In the drawing, the connection housing has been partially cut away and only its outline has been shown in dashed lines. The cylinder chambers 21, 22, 23 formed in each case are connected to pressure accumulators 15 , which can compensate for any leakage losses in the pressurized oil or the like. The plunger pistons 4, 5, 6 are movable, in particular oscillating, in the associated bodies 2, 3, 10 of the extension sections; stored, but structural details are not shown so that the overview is preserved.
Der über das Gestänge 14 übertragene Anpreßdruck wird über
das Verbindungsgehäuse 12 und das Querhaupt 11 auf das Kopfstück
10 übertragen. Dieser Anpreßdruck bewirkt ein Vordringen der Stufe 3, das
sich über den Kolben 5 der Stufe 2 mitteilt, die wiederum über den Kolben 4 den
Anpreßdruck auf die Stufe 1 überträgt. Durch eine entsprechende Bemessung der jeweiligen
Druckflächen an den Kolben 4, 5, 6 ergaben sich diejenigen hydrostatischen
Drücke, die dem optimalen Anpreßdruck zum Bearbeiten der jeweiligen zur Erweiterungsstufe
gehörenden Arbeitsfläche entsprechen. Dadurch tritt die gewünschte Andruckregelung
im Verhältnis zur zu bearbeitenden Fläche ein. Zwischen den Erweiterungsstufen auftretende
Unterschiede in der Gesteinshärte bewirken automatisch, daß sich die Zugkraft jeweils
maximal der Erweiterungsstufe mit dem größten Gesteinswiderstand zuwendet. Dabei
können Härteunterschiede des Gesteins, die in der jeweiligen Arbeitsebene auftreten,
noch durch die bereits erwähnte, bewegliche Lagerung der Tauchkolben 4, 5,
6 in den Arbeitsstufen 2, 3, 10 ausgeglichen werden.The contact pressure transmitted via the linkage 14 is transmitted to the head piece 10 via the connecting housing 12 and the crosshead 11 . This contact pressure causes stage 3 to advance, which is communicated via piston 5 to stage 2, which in turn transmits the contact pressure to stage 1 via piston 4. Appropriate dimensioning of the respective pressure surfaces on the pistons 4, 5, 6 resulted in those hydrostatic pressures which correspond to the optimal contact pressure for processing the respective working surface belonging to the extension stage. This results in the desired pressure regulation in relation to the area to be processed. Differences in rock hardness occurring between the expansion stages automatically cause the tensile force to be directed at the maximum of the expansion stage with the greatest rock resistance. Differences in the hardness of the rock that occur in the respective working level can be compensated for by the already mentioned movable mounting of the plunger pistons 4, 5, 6 in the working stages 2, 3, 10.
Hierbei entsteht also ein abgestufter Bohrquerschnitt, der am Gestänge
mit dem Vorbohrloch 16
beginnt und sich in erweiterten Bohrstufen 17, 18 und
19 fortsetzt.This creates a stepped drilling cross-section which begins on the rod with the pilot hole 16 and continues in extended drilling stages 17, 18 and 19 .
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet die Vorrichtung
als echter Erweiterungsbohrer, der die Aufgabe hat, ein bereits bestehendes Vorbohrloch
zu erweitern.In the illustrated embodiment, the device works
as a real extension drill that has the task of drilling an already existing pilot hole
to expand.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist bei Fortfall eines derartigen
Vorbohrloches geeignet, als Bohrkopf bei Schacht- und Tunnelbohrmaschinen eingesetzt
zu werden, und zwar in Verbindung mit einem an sich bekannten Vorbohrer, der zunächst
eine Öffnung kleineren Durchmessers bohrt, die von der nachfolgenden Vorrichtung
genauso wie ein Vorbohrloch erweitert wird. Als Arbeitswerkzeuge können alle bekannten
Werkzeuge Verwendung finden, die bei Großloch-, Schacht- und Tunnelbohrmaschinen
Verwendung finden.The device according to the invention is such if such a thing is omitted
Suitable for pilot holes, used as a drill head in shaft and tunnel boring machines
to be, in conjunction with a pre-drill known per se, which initially
drills a hole of smaller diameter to be used by the following device
just like widening a pilot hole. All known tools can be used as working tools
Tools are used in large hole, shaft and tunnel boring machines
Find use.