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Dokumentenidentifikation DE60021649T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001052294
Titel Vorrichtung zum Abstechen
Anmelder Nippon Steel Corp., Tokio/Tokyo, JP;
Yamamoto Rock Machine Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP;
Nittetsu Plant Designing Corp., Kitakyushi, Fukuoka, JP
Erfinder Gotou, Manabu, Tobata-ku, Fukuoka, JP;
Morimitsu, Keisuke, Tobata-ku, Fukuoka, JP;
Kawakami, Hiromi, Hiba-gun, Hiroshima, JP;
Iwasaki, Tuneomi, Hiba-gun, Hiroshima, JP;
Haga, Kazuo, Hiba-gun, Hiroshima, JP;
Yatagi, Yoshiichi, Hiba-gun, Hiroshima, JP;
Hontani, Manpei, Hakata-ku, Fukuoka, JP;
Takao, Hiroyuki, Tobata-ku, Fukuoka, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 60021649
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.05.2000
EP-Aktenzeichen 001091875
EP-Offenlegungsdatum 15.11.2000
EP date of grant 03.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse C21B 7/12(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse F27D 3/15(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B25D 9/14(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung, die zur Verwendung als Stichlochöffnungsmaschine für einen Hochofen o. ä. Ofen in einem Hüttenwerk geeignet ist.

Breite Anwendung als Stichlochöffnungsmaschine für einen Hochofen o. ä. Ofen findet allgemein ein hydraulischer Schlagbohrer mit einem Zylinder zum gleitenden Halten eines Kolbens, der sich hin- und herbewegt, und einer Muffe zum Halten einer an einem vorderen Abschnitt des Zylinders befestigten Schaftstange, so daß der Kolben durch den zum Zylinder geführten hydraulischen Druck vorbewegt wird, um die Schaftstange schlagen zu lassen. Eine Bohrstange ist mit einem Ende der Schaftstange verbunden, und eine Krone ist an einem Ende der Bohrstange befestigt, um das Bohren durchzuführen. Während des Bohrvorgangs wird dem Schlagbohrer ein Vorschub durch eine Zustelleinheit verliehen, die auf einer Trageinheit vorgesehen ist, die den Schlagbohrer trägt. Ist das Bohren bis auf eine gewünschte Tiefe erfolgt, wird der Schlagbohrer zurückbewegt, um die Bohrstange und die Krone aus dem Loch herauszuziehen, das gebohrt wurde. Hierbei kommt es aber oft zu einer Störung, d. h. zu sogenanntem Blockieren, wobei sich die Krone nicht ohne weiteres herausziehen läßt, da das Stichloch mit den zerkleinerten Bruchstücken auf der Rückseite der Krone vollgestopft ist.

Um die Krone und die Stange trotz einer solchen Störung leicht herauszuziehen, wurde bereits eine hydraulische Bohrvorrichtung entwickelt, die mit einer Rückwärtsschlageinheit ausgerüstet ist, um der Stange einen Rückwärtsschlag zu verleihen (JP-A-2-613538). Die mit der Rückwärtsschlageinheit ausgestattete Bohrvorrichtung fand breiten Einsatz zur Stichlochöffnung eines Hochofens, da sie ermöglicht, die Stange relativ leicht herauszuziehen, indem die Rückwärtsschlageinheit betätigt wird, wenn die Stange nicht herausgezogen werden kann. Am Arbeitsplatz dieser Art unterliegt der Arbeitsbereich aber starken räumlichen Beschränkungen, und gefordert wurde, eine kompaktere Bohrvorrichtung bereitzustellen. Außerdem erfordert diese herkömmliche Bohrvorrichtung mindestens fünf dicke Hydraulikschläuche zum Betreiben der Bohrvorrichtung, d. h. einen Hydraulikschlauch zum Vorwärtsschlagen, einen Hydraulikschlauch zum Rückwärtsschlagen, einen Hydraulikschlauch zum Vorwärtsdrehen, einen Hydraulikschlauch zum Rückwärtsdrehen und einen Rücklaufhydraulikschlauch für Vorwärts- und Rückwärtsschläge, was zu einem komplizierten Außenaufbau führt und die Betriebsfähigkeit einschränkt.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Bohrvorrichtung bereitzustellen, die eine kompakte Größe hat und eine verringerte Anzahl von Schläuchen als Ergebnis einer Verbesserung der o. g. herkömmlichen vorwärts/rückwärts schlagenden Bohrvorrichtung verwendet.

Diese Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen festgelegten Merkmale gelöst werden. Zur Lösung dieser Aufgabe nutzt die Erfindung insbesondere den im folgenden dargestellten Aufbau. Die Bohrvorrichtung der Erfindung führt das Bohren durch Hin- und Herbewegen unter Verwendung einer Zustelleinheit und eines Schlagbohrers durch, der mit einer Vorwärtsschlageinheit, einer Rückwärtsschlageinheit und einer Dreheinheit ausgerüstet ist; wobei

Zylinder, die einen zylindrischen Schlagkolben enthalten, vor und hinter einem Schlagbohrerkörper vorgesehen sind und einen Abstand relativ zueinander beibehalten;

eine Schaftstange mit einem als einheitlichen Aufbau gebildeten Schlagabschnitt mit großem Durchmesser mit Schlagflächen, die an seinem vorderen und hinteren Abschnitt gebildet sind, und stangenartigen Abschnitten mit kleinem Durchmesser, die über den Schlagabschnitt hinaus nach vorn und hinten vorstehen, in Axialrichtung des Schlagbohrerkörpers so vorgesehen ist, daß der Schlagabschnitt zwischen dem vorderen Zylinder und hinteren Zylinder positioniert ist und daß die Abschnitte mit kleinem Durchmesser auf beiden Seiten durch die zylindrischen Schlagkolben der jeweiligen Seiten eingepaßt sind; und

Ventile in den Außenumfangsabschnitten des vorderen und hinteren Zylinders vorgesehen sind, um hydraulischen Druck in die Zylinder zu führen.

Die Dreheinheit kann vorzugsweise in relativ kompakter Größe aufgebaut sein, wenn ein Keil im Außenumfangsabschnitt des Schlagabschnitts der Schaftstange gebildet ist und wenn ein Futter, das die Drehung überträgt, indem es mit dem Schlagabschnitt verkeilt ist, durch die Dreheinheit gedreht wird, die auf dem Außenumfangsabschnitt des Schlagbohrerkörpers vorgesehen ist.

Ferner ist eine Schaltventileinheit vorzugsweise auf dem Außenumfangsabschnitt des Schlagbohrerkörpers vorgesehen, um den hydraulischen Druck zum Schlagen zum Ventil zum Vorwärtsschlagen oder zum Ventil zum Rückwärtsschlagen selektiv umzuschalten, und wird durch den zur Zustelleinheit geführten hydraulischen Druck so umgeschaltet, daß der hydraulische Druck dem Ventil zum Vorwärtsschlagen durch den hydraulischen Druck zum Vorwärtsbewegen der Zustelleinheit zugeführt wird und daß der hydraulische Druck dem Ventil zum Rückwärtsschlagen durch den hydraulischen Druck zum Rückwärtsbewegen der Zustelleinheit zugeführt wird. Dann werden der Vorwärtsschlag und der Rückwärtsschlag in Abhängigkeit von der Umschaltung der Zustellung automatisch umgeschaltet.

Vorzugsweise ist eine Schaltventileinheit zum selektiven Umschalten des hydraulischen Drucks zur Drehung zum Ventil zur Vorwärtsdrehung oder zum Ventil zur Rückwärtsdrehung auf dem Außenumfangsabschnitt des Schlagbohrerkörpers zwecks Verkürzung der Leitungen und Verringerung der Größe vorgesehen.

In dieser Bohrvorrichtung sind ein Ventil zum Umschalten des gesamten oder eines Teils des hydraulischen Drucks, der zur Schlageinheit, Dreheinheit und Zustelleinheit geführt wird, und ein Ventil zum Steuern von Durchfluß und Druck in einem wärmebeständigen Gehäuse eingebaut, und eine Kühleinheit zum Zwangskühlen des Inneren des wärmebeständigen Gehäuses durch Luftspülung als Einrichtung zum Kühlen des wärmebeständigen Gehäuses ist eingebaut. Mit der Ventileinheit, die nahe einer Führungszelle zum Bewegen des Schlagbohrers eingebaut ist, kann das Ventilsystem in kompakter Größe aufgebaut sein. Auf ähnliche Weise sind in einem ähnlichen wärmebeständigen Gehäuse ein Ventil zum Umschalten des gesamten oder eines Teils des hydraulischen Drucks, der zur Schlageinheit, Dreheinheit, Zustelleinheit und zum Schaltventil, das die Richtung der Schlageinheit und der Dreheinheit umschaltet, geführt wird, und ein Steuerventil zum Steuern von Durchfluß und Druck eingebaut.

Erfindungsgemäß ist sie zwecks kompakter Anordnung der Hydraulikleitungen vorzugsweise ferner so aufgebaut, daß ein hydraulischer Rücklaufdruck von der Vorwärtsschlageinheit und der Rückwärtsschlageinheit mit einem hydraulischen Rücklaufdruck von der Dreheinheit und/oder der Zustelleinheit über die Ventileinheit zusammenkommt, so daß der hydraulische Rücklaufdruck zu einem Medientank über einen gemeinsamen Hydraulikschlauch zurückgeführt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine senkrechte Schnittansicht eines Schlagbohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die einen Abschnitt davon in expandierter Draufsicht zeigt;

2 eine Draufsicht auf 1;

3 eine Seitenansicht von 1;

4 eine Rückansicht von 1;

5 eine Schnittansicht an der Linie X-X von 2;

6 eine schematische Darstellung von Hydraulikleitungen;

7 eine schematische Darstellung von Hydraulikleitungen, die sich von denen in 6 unterscheiden;

8 eine schematische Darstellung von Hydraulikleitungen, die sich von denen in 6 weiter unterscheiden;

9 eine schematische Ansicht des Betriebsprinzips eines Kolbens;

10 eine schematische Ansicht des Betriebsprinzips des Kolbens;

11 eine schematische Ansicht des Betriebsprinzips des Kolbens;

12 eine schematische Ansicht des Betriebsprinzips des Kolbens;

13 eine schematische Ansicht des Betriebsprinzips des Kolbens;

14 eine Draufsicht auf ein Beispiel für die Verwendung einer Bohrvorrichtung der Erfindung als Stichlochöffnungsmaschine; und

15 eine Seitenansicht von 14.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung konkret beschrieben. Die Zeichnungen veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, in der gemäß 1 ein Hauptkörper 2 eines Schlagbohrers 1 der Bohrvorrichtung mit einem Zylinder 3 zum Vorwärtsschlagen und einem Zylinder 4 zum Rückwärtsschlagen versehen ist, die in einem vorbestimmten Abstand in Reihe angeordnet sind. Buchsen 6 und 7 sind sowohl an einem vorderen als auch hinteren Ende des Zylinders 3 zum Vorwärtsschlagen vorgesehen, und eine hintere Hohlkappe 5 in Form eines Sacks ist durch Bolzen am hinteren Abschnitt des Zylinders 3 befestigt. Eine Buchse 9 ist in der Innenfläche der hinteren Kappe 5 vorgesehen.

Ein Zwischenzylinder 10 ist zwischen dem Zylinder 3 zum Vorwärtsschlagen und der Rückwärtsschlageinheit vorgesehen. Ein Futtertreiber 13 mit einer auf seiner Außenumfangsfläche gebildeten Zahnfolge 13a ist durch eine Buchse im Innenumfang des Zwischenzylinders 10 drehbar gelagert, und ein Futter 15 ist in den Futtertreiber eingepaßt. Das Futter 15 ist in zwei Futterstücke 15a, 15b mit annähernder Fächerform aufgeteilt, und eine Keilnut 15c ist in der Innenfläche jedes der Futterstücke 15a, 15b gebildet. Auf der Innenfläche des Futtertreibers 13 sind Vorsprünge 13a, 13a gebildet, die in Durchmesserrichtung vorstehen, und die Futterstücke 15a, 15b mit annähernder Fächerform, die in den Futtertreiber eingepaßt sind, sind damit in Kontakt gebracht, um gekoppelt und befestigt zu sein.

Buchsen 16, 17 sind sowohl an einem vorderen als auch hinteren Ende des Zylinders 4 zum Rückwärtsschlagen vorgesehen, der mit der Vorderseite des Zwischenzylinders 10 verbunden ist, und ein vorderer Kopf 19 mit Buchsen 18, 19, die in seiner Innenflächenseite vorgesehen sind, ist an der Vorderseite des Zylinders angebracht.

Eine stangenartige Schaftstange 20 ist im Hauptkörper 2 des Schlagbohrers 1 eingesetzt. Die Schaftstange 20 ist mit einem Verbindungsabschnitt 22 mit großem Durchmesser versehen, der einen Innengewindeabschnitt 22a hat, und ist ferner mit einem Schlagabschnitt 23 mit großem Durchmesser an ihrem Zwischenabschnitt und mit einem Gleitabschnitt 24 an ihrem hinteren Ende versehen. Ein Spaltabschnitt 20a zwischen dem Verbindungsabschnitt 22 und dem Schlagabschnitt 23 sowie ein Spaltabschnitt 20b zwischen dem Gleitabschnitt 24 und dem Schlagabschnitt haben die Form einer Rundstange mit kleinem Durchmesser.

Der Schlagabschnitt 23 der Schaftstange 20 ist annähernd in Form einer Trommel ausgebildet, bei der sowohl die Vorderfläche 23b als auch die Rückfläche 23a als Schlagflächen dienen. Ein Keil 25 ist auf dem Außenumfang des Schlagabschnitts 23 gebildet und in die Keilnut 15c des Futters eingepaßt.

Ein zylindrischer Kolben 30 zum Vorwärtsschlagen ist auf den Rundstangenabschnitt 20b auf der Rückseite der Schaftstange 20 aufgepaßt, und ein zylindrischer Kolben 33 zum Rückwärtsschlagen ist auf den Rundstangenabschnitt 20a der Vorderseite aufgepaßt. Ein kleiner Spalt t bleibt zwischen diesen Kolben und dem Rundstangenabschnitt gewahrt, so daß sich die Kolben frei hin- und herbewegen können.

Der Kolben 30 zum Vorwärtsschlagen und der Kolben 33 zum Rückwärtsschlagen sind gleich groß, aber zueinander entgegengesetzt gerichtet. Ferner haben die Zylinder 3 und 4, die diesen vorderen und hinteren Kolben enthalten, die gleiche Form und die gleiche Größe, sind aber zueinander entgegengesetzt gerichtet. Ventileinheiten 40, 43 zum Betätigen der Kolben sind auf den Außenumfängen des Zylinders 3 zum Vorwärtsschlagen und des Zylinders 4 zum Rückwärtsschlagen angeordnet.

Eine Schaltventileinheit 45 zum Schlagen ist auf der Oberseite auf dem Außenumfang des Zwischenzylinders 10 des Schlagbohrers 1 angeordnet, und eine Drehschaltventileinheit 47 zum Umschalten der Drehung auf die Vorwärtsrichtung oder die Rückwärtsrichtung ist auf seiner Seitenfläche angeordnet. In 1, die das Betriebssystem zeigt, ist die Drehschaltventileinheit 47 in einer expandierten Draufsicht der Klarheit halber dargestellt, weshalb die beiden Schaltventilvorrichtungen 45 und 47 einander überlappend gezeigt sind. Eine Dreheinheit 50 ist auf der Seitenfläche des Zwischenzylinders 10 auf der Gegenseite zur Schaltventileinheit 47 vorgesehen. Die Dreheinheit 50 weist einen Hydraulikmotor 51 und ein Vorgelege 52 auf, wobei das Vorgelege in die Zahnfolge 13a des Futtertreibers 13 eingreift, so daß die Drehung des Hydraulikmotors 51 zum Futtertreiber 13 über das Vorgelege 52 übertragen wird.

Als nächstes werden die Wirkungsweisen der Schaltventileinheiten 45, 47 auf der Grundlage der Betriebssystemdarstellung beschrieben. Beim Vorwärtsschlagen tritt zunächst ein Hochdruckmedium in die Schaltventileinheit 45 zum Schlagen durch einen Anschluß Pa ein, wenn sich der Schlagbohrer 1 nach vorn bewegt, und tritt in die Ventileinheit 40 zum Vorwärtsschlagen ein, wobei sie einen Anschluß Pf durchläuft, um den Kolben 30 zum Vorwärtsschlagen zu betätigen. Das Rücklaufmedium wird zu diesem Zeitpunkt zum Medientank durch einen Anschluß Pg, Anschluß Ph und Anschluß Pc zurückgeführt.

Beim Rückwärtsschlagen tritt das Hochdruckmedium in die Schaltventileinheit 45 zum Schlagen durch den Anschluß Pa ein, wenn sich der Schlagbohrer 1 nach hinten bewegt. In diesem Fall wirkt das Druckmedium auf den Schaltanschluß Pd von einem Rückstellkreis zum Zurückbewegen des Schlagbohrers 1. Überwindet das Druckmedium die Schubkraft einer Feder 59, wird ein Ventil 60 umgeschaltet, und das Druckmedium vom Anschluß Pa tritt in die Ventileinheit 43 zum Rückwärtsschlagen ein, wobei es einen Anschluß Pi durchströmt, um den Kolben 33 zum Rückwärtsschlagen zu betätigen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Rücklaufmedium durch einen Anschluß Pj, den Anschluß Ph und Anschluß Pc zurück zum Medientank geführt.

Beim Vorwärtsdrehen tritt das Hochdruckmedium in die Schaltventileinheit 47 zur Drehung durch einen Anschluß Pb während des Bohrens ein und erreicht einen Vorwärtsdrehanschluß P1 des Hydraulikmotors 51 über einen Anschluß Pk, um die Schaftstange 20 vorwärts zu drehen. In diesem Fall tritt das Rücklaufmedium in einen Anschluß Pn von einem Rückwärtsdrehanschluß Pm des Hydraulikmotors 51 ein, trifft auf das Rücklaufmedium vom Schlagrücklaufanschluß Ph und wird durch den Anschluß Pc zum Medientank zurückgeführt.

Die Rückwärtsdrehung dient zum Entfernen der Stange, die in den Gewindeabschnitt des Verbindungsabschnitts der Schaftstange 20 eingepaßt ist. In diesem Fall tritt das Hochdruckmedium in die Schaltventileinheit 47 zur Drehung am Rückstellende durch den Anschluß Pb ein, und zugleich wirkt das Medium, das ausreichend hoch druckbeaufschlagt ist, um die Schubkraft einer Feder 61 zu überwinden, auf einen Schaltanschluß Pe über den Schaltanschluß Pd, wodurch ein Ventil 65 umgeschaltet wird, so daß das Druckmedium am Rückwärtsdrehanschluß Pm des Hydraulikmotors 51 über den Anschluß Pb und den Anschluß Pn eintrifft, um dadurch die Schaftstange 20 rückwärts zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt tritt das Rücklaufmedium in den Anschluß Pk vom Vorwärtsdrehanschluß P1 des Hydraulikmotors 51 ein, tritt in den Schlagrücklaufanschluß Ph ein und wird durch den Anschluß Pc wieder zum Medientank zurückgeführt.

6 bis 8 sind Darstellungen von Hydraulikleitungen zum Betreiben der Bohrvorrichtung, wobei sich lokale Aufbauten zeichnungsabhängig leicht unterscheiden. Zu den Zeichnungen dieser Leitungen gehören nicht die Leitungen zum Schwenken, Auf- und Abbewegen oder Auf- und Abzentrieren der Führungszelle, auf der der Schlagbohrer angeordnet ist. Darstellungsgemäß ist die Bohrvorrichtung mit drei dicken Hydraulikschläuchen versehen, d. h. einem Hydraulikdruckschlauch (Schlag EIN) Hi zum Schlagen und Drehen des Schlagbohrers, einem Hydraulikdruckschlauch zur Drehung (Drehung EIN) Hr und einer Rücklaufleitung (T-Leitung) Ht, die von der Schlageinheit und Dreheinheit zurückführt. Ferner sind mit der Zustelleinheit zum Vor- und Zurückbewegen des Schlagbohrers zwei Hydraulikschläuche verbunden, d. h. ein Hydraulikschlauch Ha zum Vorstellen und ein Hydraulikschlauch Hb zum Rückstellen.

Im Leitungsbeispiel von 6 ist ein enger Schaltschlauch Hp zum Umschalten des Vorwärts-/Rückwärtsschlags mit der Leitung zum Rückstellen verbunden, wodurch ein Schaltdruck von der Rückstelleitung auf ein Schaltventil Vp zum Umschalten des Vorwärts-/Rückwärtsschlags so wirkt, daß beim Zurückbewegen der Schlag automatisch auf den Rückwärtsschlag umgeschaltet wird. Gewöhnlich erfolgt die Drehung in Vorwärtsrichtung. Ist die Rückwärtsdrehung erforderlich, wird ein Vorwärts/Rückwärts-Magnetumschaltventil Vs der in einem Ventilgestell vorgesehenen Ventileinheit eingeschaltet, wodurch man die Drehung in Rückwärtsrichtung erhält.

7 zeigt ein Beispiel für Leitungen, die sich vom vorstehenden Beispiel unterscheiden. In diesem Leitungsbeispiel ist ein enger Schaltschlauch Hp von der Leitung zur Rückstellung mit dem Ventil Vs zum Umschalten der Drehung und mit dem Schaltventil Vp zum Umschalten des Vorwärts-/Rückwärtsschlags so verbunden, daß bei Lastausübung während der Rückstellung der Schlag automatisch vom Vorwärtsschlag auf den Rückwärtsschlag umgeschaltet und die Drehung von der Vorwärtsdrehung auf die Rückwärtsdrehung umgeschaltet wird. Im allgemeinen ist der Rückwärtsschlag beim Herausziehen der Stange (Metallstange) oder beim Ausüben der Last während der Rückstellung erforderlich. Um zu verhindern, daß sich Schrauben an Kopplungspunkten lösen, wird der Schlagbohrer vorwärts gedreht. Ein gewisser Grad an Druck wird auf den Kreis zur Vorwärtsdrehung ausgeübt, und zudem erzeugt eine Ventilfeder Sp eine Kraft. Daher wird die Vorwärtsdrehung nicht auf die Rückwärtsdrehung durch den Schaltdruck im Rückstellkreis umgeschaltet. Der Schlagbohrer muß zu der Zeit rückwärts gedreht werden, zu der der Betrieb beendet ist und die Stange (Metallstange) entfernt werden muß. In diesem Fall wird die Zustellung zur Rückstellgrenze geführt, und der Schlagbohrer wird in einem Zustand gedreht, in dem das Magnetventil zur Rückwärtsbewegung eingeschaltet ist (in einem Zustand, in dem der Druck auf den Rückstellkreis ausgeübt wird); d. h. der Schlagbohrer wird in Rückwärtsrichtung gedreht. Das Verfahren von 7 minimiert die Anzahl von Leitungen zwischen dem Ventilgestell und dem Schlagbohrer.

8 veranschaulicht ein weiteres unterschiedliches Beispiel für die Leitungen. In diesem Beispiel für die Leitungen wird das Schaltventil zum Umschalten des Vorwärts-Rückwärts-Schlags/der Vorwärts-Rückwärts-Drehung durch ein elektromagnetisches Ventil im Ventilgestell betätigt. Gemäß diesem Verfahren werden die einzelnen Betriebsarten unter Zugrundelegung der Kombinationen von Operationen der elektromagnetischen Ventile ausgewählt. Dann können der Vorwärts-/Rückwärtsschlag und die Vorwärts-/Rückwärtsdrehung beliebig ausgewählt und durchgeführt werden.

Als nächstes wird der Schlagbetrieb des Schlagbohrers 1 anhand der Zeichnungen beschrieben. 9 bis 13 zeigen die Rückwärtsschlageinheit. In 9 erreicht der Kolben 33 den oberen Totpunkt (vordere Endposition), und das Hochdruckmedium wirkt auf eine hintere Kolbenkammer S1 aus einem Hochdruckanschluß D1. Es besteht eine Beziehung M1 > M2 zwischen der Druckaufnahmefläche M1 der hinteren Kolbenkammer S1 und der Druckaufnahmefläche M2 einer vorderen Kolbenkammer S2. Kommuniziert die Hochdruckleitung mit der hinteren Kolbenkammer S1, wird daher eine auf den hinteren Teil des Kolbens wirkende Kraft größer als eine auf den vorderen Teil des Kolbens wirkende Kraft, und der Kolben tritt in den Schlaghub ein und bewegt sich nach vorn (bewegt sich nach rechts in der Zeichnung).

In 10 bewegt sich der Kolben 33 weiter nach vorn, und in dieser Periode liefert ein Speicher A die fehlende Menge von Betriebsmedium. Der Kolben bewegt sich weiter, und ein Abschnitt 33a mit großem Durchmesser öffnet einen Ventilumschaltanschluß D3, so daß er mit einem Anschluß D2 einer Niederdruckleitung LP kommuniziert. Danach sinkt der Druck in einer Ventilumschaltkammer S4, und ein Ventil V beginnt umzuschalten.

In 11 erreicht der Kolben 33 einen Rückwärtsschlagpunkt, überträgt die kinetische Energie, die er während des Rückwärtsschlaghubs gewonnen hat, auf die Schaftstange 20, die dann die Rückwärtsschlagenergie auf die Krone überträgt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Ventil V vollständig umgeschaltet, wodurch die Anschlüsse (D1, D2, D3) alle mit der Niederdruckleitung LP kommunizieren, die auf den vorderen Teil des Kolbens 33 wirkende Kraft größer als die auf den hinteren Teil des Kolbens wirkende Kraft wird und der Kolben in den Rückwärtsbewegungshub eintritt. Wenn sich der Kolben weiter vorwärts über den Rückwärtsschlagpunkt hinaus ohne Last bewegt, verschließt der Kolben einen Anschluß D5, kommt zum Stillstand, während er eine Dämpfungskammer S3 bildet, und beginnt dann, sich rückwärts zu bewegen.

In 12 bewegt sich der Kolben 33 weiter nach hinten, und der Abschnitt 33a mit großem Durchmesser öffnet einen Ventilumschaltanschluß D4, so daß er mit dem Anschluß D5 der Hochdruckleitung HP kommuniziert. Danach wird der Druck in der Ventilumschaltkammer S4 erhöht, und das Ventil V beginnt umzuschalten.

In 13 bewegt sich der Rückwärtsschlagkolben 33 weiter rückwärts, und das Ventil V wird weiter umgeschaltet. Dann kommuniziert der Anschluß D1 mit der Hochdruckleitung HP, und das Hochdruckmedium tritt in die hintere Kolbenkammer ein. Infolge der Trägheitsenergie, die der Kolben während des Rückwärtsbewegungshubs erlangt hat, bildet die hintere Kolbenkammer eine Dämpfungskammer in der Hochdruckleitung, und der hydraulische Druck wird im Speicher A gespeichert. Wenn das Ventil V vollständig umgeschaltet ist und der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, an dem er durch die Dämpfung gestoppt wird, ist der Ausgangszustand von 7 wieder hergestellt.

Die vorstehende Beschreibung betraf den Betrieb der Rückwärtsschlageinheit. Gleiches gilt aber auch für den Fall der Vorwärtsschlageinheit (umgekehrte Richtung), der daher hier nicht beschrieben wird.

14 und 15 veranschaulichen ein Beispiel für die Verwendung der Bohrvorrichtung als Stichlochöffnungsmaschine für einen Hochofen F, wobei der Schlagbohrer 1 der Bohrvorrichtung an einer Führungszelle 71 so angebracht ist, daß er sich hin- und herbewegt. Der Basisabschnitt der Führungszelle 71 wird durch einen Arm 73, der von einer Schwenkbasis 72 abgehängt ist, über eine Achse 74 so gehalten, daß er frei nach oben und unten drehen kann, und ein Zwischenabschnitt davon wird durch eine Hubeinheit 75 abgestützt. Die Bezugszahl 77 bezeichnet einen Hydraulikzylinder zum Heben. Beim Aus- und Einfahren des Hydraulikzylinders 77 dreht sich die Führungszelle mit der Achse 74 als Mitte nach oben und unten. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 79 eine Fünf-Wege-Schwenkvorrichtung für Luft und Wasser, und 80 bezeichnet eine Auf/Ab-Zentriereinheit zum Zentrieren der Führungszelle in Auf- und Abwärtsrichtung. Die Position des Endes der Führungszelle wird in Auf- und Abwärtsrichtung durch Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung eines pneumatischen Motors 81 zum Erreichen der Zentrierung in Auf- und Abwärtsrichtung eingestellt.

In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 85 einen hydraulischen Zustellmotor, der eine Zustelleinheit bildet, die an der Führungszelle 71 angebracht ist. Wird der hydraulische Zustellmotor 85 vorwärts oder rückwärts gedreht, dreht sich ein an der Drehwelle des Motors befestigtes Kettenrad und eine um die Zähne gewickelte Kette, die am vorderen Ende und hinteren Ende der Führungszelle befestigt ist, bewegt sich hin und her. Ein Wagen 87 ist an der Kette befestigt, und der Schlagbohrer 1 ist auf dem Wagen angeordnet. Daher bewegt sich der Schlagbohrer 1 hin und her und begleitet die Bewegung der Kette. Die Bezugszahl 90 bezeichnet eine Pumpeneinheit, 91 bezeichnet eine Ventileinheit (die einen kleinen elektromagnetischen Verteilerblock enthält) für den Schlagbohrer, 92 bezeichnet eine Ventileinheit, die einen elektromagnetischen Ventilblock für die Hubeinheit zum Heben und Senken der Führungszelle 71 enthält, die Bezugszahl 93 bezeichnet ein Ventilgestell, an dem eine Ventileinheit zum Schwenken angeordnet ist, 95 bezeichnet einen Sicherheitshaken, der durch einen Luftzylinder 95a gedreht wird, die Bezugszahl 96 bezeichnet einen elektromagnetischen Luftventilkasten, und 97 bezeichnet einen Geber zum Detektieren der Tiefe des Lochs.

Die Ventileinheit 91 für den Schlagbohrer ist die, in der das Ventil zum Umschalten des gesamten oder eines Teils des zur Schlageinheit, Dreheinheit und Zustelleinheit geführten hydraulischen Drucks und das Ventil zum Steuern von Durchfluß und Druck in einem auf der Führungszelle angeordneten wärmebeständigen Gehäuse eingebaut sind, und ist mit einer Kühleinrichtung zum Zwangskühlen des Inneren des wärmebeständigen Gehäuses durch Luftspülung oder ein ähnliches Verfahren versehen. Die im Gehäuse mit Wärmebeständigkeit enthaltenen Ventile sind vor hohen Temperaturen geschützt, wenn die Vorrichtung zur Stichlochöffnung des Hochofens verwendet wird, und außerdem ist die Vorrichtung in kompakter Größe realisiert. Ferner ist erwünscht, daß das o. g. wärmebeständige Gehäuse das Ventil zum Umschalten des gesamten oder eines Teils des hydraulischen Drucks, der zum Schaltventil geführt wird, das die Richtungen der Schlageinheit und der Dreheinheit umschaltet, sowie das Ventil zum Steuern von Durchfluß und Druck enthält.

Zur Verwendung der Bohrvorrichtung als Stichlochöffnungsmaschine wird eine Bohrstange R mit der Schaftstange 20 des Schlagbohrers 1 verbunden, und eine Krone wird am Ende der Bohrstange befestigt. Die Richtung und Neigung des Schlagbohrers 1 werden so eingestellt, daß die Krone mit einem gewünschten Bohrabschnitt in Kontakt kommt, die Zustelleinheit wird betätigt, um die Krone in die Bohrposition zu führen (z. B. Stichloch Fa des Hochofens), und die Vorwärtsschlageinheit sowie die Dreheinheit werden betätigt. Dadurch wird der Bohrbetrieb nach Bedarf durchgeführt.

Nachdem das Bohren bis auf eine vorbestimmte Tiefe erfolgt ist, wird der Schlagbohrer 1 zurückbewegt, um die Krone und die Stange aus dem gebohrten Loch herauszuziehen. Hierbei wird die Zustelleinheit auf die Rückwärtsbewegung umgeschaltet, wodurch die Schaltventileinheit 45 arbeitet, und die hydraulische Druckzufuhr zum Schlagen wird vom Ventil zum Vorwärtsschlagen auf das Ventil zum Rückwärtsschlagen umgeschaltet. Dadurch erfolgt die Schlagumschaltung vom Vorwärtsschlag, der die Stange in Vorwärtsrichtung schlägt, auf den Rückwärtsschlag, der in Rückwärtsrichtung schlägt. Auch wenn die Krone nicht herausgezogen werden kann, da sich Reste und Bruchstücke aus dem Bohrvorgang im Loch auf der Rückseite der Krone befinden, trägt der Schlag in Rückwärtsrichtung dazu bei, die Krone leicht herauszuziehen.

Der hydraulische Druck kann von der Hydraulikpumpe zum Schlagbohrer 1 geführt werden, indem der Hydraulikschlauch zum Vorwärtsschlagen und der Hydraulikschlauch zum Rückwärtsschlagen verwendet werden, und das Rücklaufmedium von der Schlageinheit und das Rücklaufmedium von der Dreheinheit werden zum Medientank durch den gemeinsamen Hydraulikschlauch zurückgeführt, wodurch sich die Anzahl dicker Hydraulikschläuche verringern läßt, die sich an der Außenseite entlang erstrecken, und die Vorrichtung in kompakter Größe und mit einfachem Betrieb realisiert wird. Im dargestellten Schlagbohrer ist ferner der Stangenverbindungsabschnitt der Schaftstange mit Innengewinde versehen, wodurch das Außengewinde der Bohrstange direkt darin eingeschraubt und verbunden werden kann. Verglichen mit der bekannten Technik, die eine Kupplungsmuffe verwendet, kann daher die Schlagkraft wirksam übertragen werden. Gleichwohl kann dieser Abschnitt ähnlich wie im Stand der Technik aufgebaut sein.

Gemäß der zuvor beschriebenen Bohrvorrichtung der Erfindung wird die Schaftstange, die in ihrem Zwischenabschnitt einen Schlagabschnitt mit Schlagflächen auf seiner Vorder- und Rückseite hat, als Schaftstange des Schlagbohrers verwendet, und zylindrische Kolben sind an die Vorder- und Rückseite des Schlagabschnitts angepaßt, um Vorwärts-/Rückwärtsschläge durch die Kolben auf seine Vorder- und Rückseite auszuüben. Daher ist die Gesamtlänge reduziert, um die Vorrichtung in kompakter Größe zu realisieren. Außerdem ist das Schaltventil zum Umschalten des Vorwärtsschlags und des Rückwärtsschlags vorgesehen. Wenn die Zustellvorrichtung für den Schlagbohrer auf die Rückwärtsbewegung umgeschaltet wird, wird das Schaltventil so betrieben, daß es den Vorwärtsschlag auf den Rückwärtsschlag umschaltet. Somit kann der Hydraulikdruckschlauch (EIN) gemeinsam für den Vorwärtsschlag und für den Rückwärtsschlag verwendet werden. Ferner sind die Rücklaufkreise für Schlag und Drehung als T-Leitung ausgebildet, und die Rücklaufmedien für Schlag und Drehung werden durch den gemeinsamen Rücklaufschlauch zum Tank zurückgeführt. Daher sind nur drei dicke Schläuche erforderlich, was zur Vereinfachung des Außenaufbaus und zur Verbesserung der Betriebsfähigkeit beiträgt.


Anspruch[de]
  1. Bohrvorrichtung zum Bohren durch Hin- und Herbewegen unter Verwendung einer Zustelleinheit, eines Schlagbohrers (1), der mit einer Vorwärtsschlageinheit, einer Rückwärtsschlageinheit und einer Dreheinheit ausgerüstet ist, wobei:

    Zylinder, die einen zylindrischen Schlagkolben (30, 33) enthalten, vor und hinter einem Schlagbohrerkörper in einem Abstand relativ zueinander vorgesehen sind;

    eine Schaftstange (20) mit einem als einheitlichen Aufbau gebildeten Schlagabschnitt (23) mit großem Durchmesser mit Schlagflächen (23a, 23b), die an seinem vorderen und hinteren Abschnitt gebildet sind, und stangenartigen Abschnitten (20a, 20b) mit kleinem Durchmesser, die über den Schlagabschnitt (23) hinaus nach vorn und hinten vorstehen, in Axialrichtung des Schlagbohrerkörpers so vorgesehen ist, daß der Schlagabschnitt (23) zwischen dem vorderen Zylinder (4) und hinteren Zylinder (3) positioniert ist und daß die Abschnitte (20a, 20b) mit kleinem Durchmesser auf beiden Seiten durch die zylindrischen Schlagkolben (30, 33) der jeweiligen Seiten eingepaßt sind; und

    Ventile (45, 47) in den Außenumfangsabschnitten des vorderen und hinteren Zylinders (3, 4) vorgesehen sind, um hydraulischen Druck in die Zylinder (3, 4) zu führen.
  2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Futter, das die Drehung überträgt, indem es mit dem Schlagabschnitt verkeilt ist, durch die Dreheinheit gedreht wird, die auf dem Außenumfangsabschnitt des Schlagbohrerkörpers vorgesehen ist.
  3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Schaltventileinheit auf dem Außenumfangsabschnitt des Schlagbohrerkörpers vorgesehen ist, um den hydraulischen Druck zum Schlagen zum Ventil zum Vorwärtsschlagen oder zum Ventil zum Rückwärtsschlagen selektiv umzuschalten.
  4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Schaltventileinheit auf dem Außenumfangsabschnitt des Schlagbohrerkörpers vorgesehen ist, um den hydraulischen Druck zum Drehen zum Ventil zum Vorwärtsdrehen oder zum Ventil zum Rückwärtsdrehen selektiv umzuschalten.
  5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Schaltventil die Zufuhr von hydraulischem Druck zum Schlagen selektiv umschaltet, indem der zur Zustelleinheit geführte hydraulische Druck so genutzt wird, daß der hydraulische Druck dem Ventil zum Vorwärtsschlagen durch den hydraulischen Druck zum Vorwärtsbewegen der Zustelleinheit zugeführt wird und daß der hydraulische Druck dem Ventil zum Rückwärtsschlagen durch den hydraulischen Druck zum Rückwärtsbewegen der Zustelleinheit zugeführt wird.
  6. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Endabschnitt der am Schlagbohrer (1) befestigten Schaftstange (20) mit Innengewinde versehen ist und der Basisabschnitt einer sich vom Schlagbohrer erstreckenden Bohrstange in den Innengewindeabschnitt eingeschraubt und damit verbunden ist.
  7. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Ventil zum Umschalten des gesamten oder eines Teils des hydraulischen Drucks, der zur Schlageinheit, Dreheinheit und Zustelleinheit geführt wird, und ein Ventil zum Steuern des Durchflusses und Drucks in einem wärmebeständigen Gehäuse eingebaut sind und eine Ventileinheit, die mit einer Kühleinrichtung zum Zwangskühlen des Inneren des wärmebeständigen Gehäuses versehen ist, nahe einer Führungszelle angeordnet ist, die den Schlagbohrer bewegt.
  8. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Ventil zum Umschalten des gesamten oder eines Teils des hydraulischen Drucks, der zur Schlageinheit, Dreheinheit, Zustelleinheit und zu einem Schaltventil zum Umschalten der Richtungen der Schlageinheit und der Dreheinheit geführt wird, sowie ein Ventil zum Steuern des Durchflusses und Drucks in einem wärmebeständigen Gehäuse eingebaut sind und eine Ventileinheit, die mit einer Kühleinrichtung zum Zwangskühlen des Inneren des wärmebeständigen Gehäuses versehen ist, nahe einer Führungszelle angeordnet ist, die den Schlagbohrer bewegt.
  9. Bohrvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein hydraulischer Rücklaufdruck von der Vorwärtsschlageinheit und der Rückwärtsschlageinheit auf einen hydraulischen Rücklaufdruck von der Dreheinheit und/oder der Zustelleinheit durch die Ventileinheit so trifft, daß der hydraulische Rücklaufdruck durch einen gemeinsamen Hydraulikschlauch zu einem Medientank zurückgeführt wird.
Es folgen 12 Blatt Zeichnungen






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