Bohrstütze für einen Bohrhammer

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Bohrstütze für einen Bohrhammer, mit der zumindest ein Teil des Anpressdrucks des Bohrhammers erzeugt werden kann.

[0002] Eine solche Bohrstütze ist ausgebildet mit einem Fuss zum Aufsetzen auf den Boden, einer Halterung für den Bohrhammer, an der der Bohrhammer angeordnet ist, und einem teleskopierbaren Hydraulikzylinder, mit dem die Halterung relativ zum Fuss in Axialrichtung verschiebbar ist, wobei im teleskopierbaren Hydraulikzylinder mindestens ein Druckraum angeordnet ist, der zum Ausfahren des teleskopierbaren Hydraulikzylinders mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

[0003] Solche Bohrstützen, teilweise auch als Bohrsäulen bezeichnet, sind beispielsweise aus der US 2 754 804 und AT 226174 bekannt. Sie werden unter anderem im Untertagebergbau bei der Herstellung von Sprenglöchern eingesetzt und dienen dazu, zumindest einen Teil des Anpressdrucks des Bohrhammers zu erzeugen, und gegebenenfalls den Bohrhammer abzustützen. US 2 754 804 offenbart eine Bohrstütze für einen Bohrhammer, mit der zumindest ein Teil des Anpressdrucks des Bohrhammers erzeugt werden kann, mit einem Fuss zum Aufsetzen auf den Boden, einer Halterung für den Bohrhammer, an der der Bohrhammer angeordnet sein kann, und einem teleskopierbaren pneumatischen Zylinder, mit dem die Halterung relativ zum Fuss in Axialrichtung verschiebbar ist, wobei im teleskopierbaren pneumatischen Zylinder mindestens ein Druckraum angeordnet ist, der zum Ausfahren des teleskopierbaren pneumatischen Zylinders mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei die Bohrstütze zumindest eine Federeinrichtung zum axialen Abfedern der Halterung gegenüber dem Fuss aufweist.

[0004] AT 227174 offenbart eine Bohrstütze für einen Bohrhammer, mit der zumindest ein Teil des Anpressdrucks des Bohrhammers erzeugt werden kann, mit einem Fuss zum Aufsetzen auf den Boden, einer Halterung für den Bohrhammer, an der der Bohrhammer angeordnet sein kann, und einem teleskopierbaren pneumatischen Zylinder, mit dem die Halterung relativ zum Fuss in Axialrichtung verschiebbar ist, wobei im teleskopierbaren pneumatischen Zylinder mindestens ein Druckraum angeordnet ist, der zum Ausfahren des teleskopierbaren pneumatischen Zylinder mit Druckluft beaufschlagbar ist.

[0005] Es sind sowohl pneumatisch betriebene als auch hydraulisch, insbesondere wasserhydraulisch betriebene Bohrstützen bekannt, wobei die Wahl des Betriebsfluids für die Bohrstütze davon abhängen kann, mit welcher Energieform der Bohrhammer betrieben wird.

[0006] In Versuchen hat sich gezeigt, dass die Bohrleistung, die bei Verwendung von hydraulisch betriebenen Bohrstützen erzielt werden kann, unter Umständen geringer sein kann als die Bohrleistung, die bei Verwendung von vergleichbaren pneumatisch betriebenen Bohrstützen erzielt werden kann, und zwar insbesondere bei niedrigen Anpresskräften (wobei unter der

[0007] Bohrleistung insbesondere der pro Zeiteinheit erzielbare Vortrieb verstanden werden kann).

[0008] Die US 20070215368 A1 und die EP 0 391 613 A2 beschreiben Handhabungsvorrichtungen für Presslufthämmer. Die FR 2 894 303 A1 und die FR 1 045 365 A betreffen modifizierte Hydraulikzylinderanordnungen.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrstütze anzugeben, mit der bei besonders einfachem Aufbau und besonders hoher Zuverlässigkeit eine besonders gute Bohrleistung erzielt werden kann.

[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Bohrstütze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0011] Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, im Kraftverlauf zwischen der Halterung für den Bohrhammer und dem Fuss eine Federeinrichtung vorzusehen, die mit dem Hydraulikzylinder zusammenwirkt. Diese Federeinrichtung kann in Axialrichtung gerichtete Längenänderungen der Bohrstütze zwischen Halterung und Fuss elastisch aufnehmen. Die Erfindung hat erkannt, dass die erhöhte Bohrleistung, die bei pneumatischen Bohrstützen beobachtet wurde, auf einer Federwirkung beruhen kann, die sich bei pneumatischen Bohrstützen aufgrund der Kompressibilität des gasförmigen Betriebsfluids einstellt. Diese Federwirkung hat zur Folge, dass die Reaktionszeit verglichen mit einer hydraulischen Bohrstütze geringer sein kann, was wiederum mit höheren Bohrleistungen einhergehen kann, insbesondere bei niedrigen Anpresskräften. Demgegenüber sind hydraulische Bohrstützen aufgrund des Fehlens von Kompressibilität des Betriebsfluids häufig träger als pneumatische Bohrstützen, und daher bei niedrigen Anpresskräften langsamer. Auf dieser Erkenntnis baut die Erfindung auf und sieht vor, zusätzlich zum hydraulischen Antrieb eine Federeinrichtung anzuordnen. Aufgrund dieser zusätzlichen Federeinrichtung können mit hydraulischen Bohrstützen Reaktionszeiten erreicht werden, die mit den Reaktionszeiten pneumatischer Bohrstützen konkurrieren können. Infolgedessen können mit der Erfindung auch besonders hohe Bohrleistungen erzielt werden, ohne dass das besonders robuste und zuverlässige hydraulische Antriebskonzept aufgegeben werden müsste.

[0012] Besonders bevorzugt ist es, dass die Federeinrichtung in Reihe mit dem Druckraum angeordnet ist und/oder wirkt. Gemäss dieser Ausführungsform addieren sich eine durch Expansion des Federelements bewirkte Längenänderung und eine durch Expansion des Druckraums bewirkte Längenänderung. Bei einer solchen Reihenschaltung wird eine besonders gute Reaktionszeitverkürzung erzielt.

[0013] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung zumindest eine Festkörperfeder, insbesondere eine Metallfeder aufweist. Dies kann im Hinblick auf den konstruktiven Aufwand vorteilhaft sein. Zum Beispiel kann die Festkörperfeder eine Metallfeder sein. Insbesondere kann die Festkörperfeder eine Spiralfeder oder eine Tellerfeder sein.

[0014] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung zumindest eine Gasdruckfeder aufweist. Bei einer solchen Gasdruckfeder wird ein Gas, insbesondere Luft, zur Bereitstellung der Federkraft genutzt. Eine solche Gasdruckfeder kann einen besonders günstigen Kraftverlauf zur Verfügung stellen. Darüber hinaus kann eine Gasdruckfeder besonders zuverlässig sein, insbesondere im Langzeitbetrieb.

[0015] Soweit eine Gasdruckfeder vorgesehen ist, ist es besonders zweckmässig, dass die Gasdruckfeder ein Federgasvolumen aufweist, das sich ausserhalb des Hydraulikzylinders und/oder des Druckraums des Hydraulikzylinders befindet. Demgemäss kann die Gasdruckfeder ein Federgehäuse aufweisen, in dem sich das Federgasvolumen befindet, und das über eine Leitung mit dem Druckraum in Fluidverbindung steht. Eine solche Anordnung kann im Hinblick auf den Wartungsaufwand vorteilhaft sein, da Gasdruckfeder und Hydraulikzylinder separat gewartet werden können.

[0016] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Gasdruckfeder ein Federgasvolumen aufweist, das sich im Druckraum des Hydraulikzylinders befindet. Hierdurch kann eine besonders kompakte Anordnung erhalten werden.

[0017] Die Erfindung betrifft auch eine Bohrvorrichtung mit einer erfindungsgemässen Bohrstütze und einer Druckquelle zum Beaufschlagen des Druckraums des Hydraulikzylinders mit Druckflüssigkeit. Die Druckflüssigkeit kann vorzugsweise Wasser, grundsätzlich aber auch Hydrauliköl sein. Der Hydraulikzylinder ist geeigneterweise ein doppeltwirkender Zylinder, so dass dieser hydraulisch sowohl aus- als auch eingefahren werden kann.

[0018] Zweckmässigerweise weist die Bohrvorrichtung einen Bohrhammer auf, der an der Halterung der Bohrstütze angeordnet ist. Der Bohrhammer kann beispielsweise einen elektropneumatischen Antrieb aufweisen.

[0019] Die Federeinrichtung ist vorzugsweise an der Bohrstütze angeordnet, wodurch eine besonders einfache und kompakte Anordnung erhalten wird.

[0020] Weiterhin ist es zweckmässig, dass zumindest ein Ventil vorgesehen ist, mit dem eine Strömung von Druckflüssigkeit zwischen der Druckquelle und dem Druckraum beeinflussbar ist. Mittels eines solchen Ventils kann das Ausfahren der Bohrstütze in besonders einfacher Weise gesteuert werden. Dabei ist es bevorzugt, dass die Federeinrichtung zumindest eine Gasdruckfeder aufweist, wobei das Ventil leitungsmässig zwischen der Gasdruckfeder und der Druckquelle angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung kann die Gasdruckfeder auch dann wirken, wenn das Ventil steuerungsbedingt geschlossen oder in seinem Querschnitt stark reduziert ist. Auch ist es zweckmässig, dass das Ventil leitungsmässig zwischen der Gasdruckfeder und/oder dem Druckraum angeordnet ist.

[0021] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen schematisch:

Figur 1:

Eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung mit einer erfindungsgemässen Bohrstütze; und

Figur 2:

eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung mit einer erfindungsgemässen Bohrstütze.

[0022] Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung ist in Figur 1 dargestellt. Die Bohrvorrichtung weist einen lediglich schematisch dargestellten Bohrhammer 3 sowie eine Bohrstütze 1 auf, an welcher der Bohrammer befestigt ist, und welche den Bohrhammer 3 abstützen kann und einen Vortrieb des Bohrhammers 3 unterstützen kann.

[0023] Die Bohrstütze 1 weist an ihrem einen Ende eine beispielhaft als Auge ausgebildete Halterung 22 auf, an welcher der Bohrhammer 3 gelenkig befestigt ist. An ihrem anderen Ende weist die Bohrstütze einen Fuss 11 auf, der auf dem Boden 8 aufsteht. Die Bohrstütze 1 weist ferner einen Hydraulikzylinder 20 auf, der zwischen der Halterung 22 und dem Fuss 11 angeordnet ist, und mit dem die Halterung 22 relativ zum Fuss 11 in Axialrichtung 6 verstellbar ist. Demgemäss wird beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 20 der Bohrhammer 3 vom Boden 8 hinweggeschoben.

[0024] Der Hydraulikzylinder 20 weist ein Zylindergehäuse 29 und einen hierin beweglichen Kolben 28 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Halterung 22 am Zylindergehäuse 29 und der Fuss 11 am Kolben 28 angeordnet. Grundsätzlich ist aber auch eine umgekehrte Anordnung möglich, bei welcher die Halterung am Kolben und der Fuss am Zylindergehäuse angeordnet sind. Der Kolben kann auch mehrteilig und/oder teleskopierbar ausgebildet sein.

[0025] Der Hydraulikzylinder 20 ist doppeltwirkend ausgeführt und weist daher einen ersten Druckraum 25 auf, der zum Ausfahren des Hydraulikzylinders 20 mit Druckflüssigkeit 40 beaufschlagbar ist, sowie einen zweiten Druckraum 35, der zum Einfahren des Hydraulikzylinders 20 mit Druckflüssigkeit 40 beaufschlagbar ist. An den Hydraulikzylinder 20 ist eine Druckquelle 60 angeschlossen, mit der zum gezielten Aus- oder Einfahren des Hydraulikzylinders Druckflüssigkeit 40, insbesondere Wasser, in den Druckraum 25 bzw. 35 einleitbar ist. In einer Leitung 66, die zwischen der Druckquelle 60 und dem Druckraum 25 verläuft, ist ein Ventil 65 zum Beeinflussen des Flüssigkeitsaustauschs zwischen Druckquelle 60 und Druckraum 25 vorgesehen. Dieses Ventil 65 kann beispielsweise als Wegeventil oder als kombiniertes Wege- und Steuerventil ausgebildet sein.

[0026] Der Übersichtlichkeit halber ist in den Figuren Druckflüssigkeit 40 nur im ersten Druckraum 25 dargestellt. Bei einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 20 wird sich aber in der Regel auch im Druckraum 35 Druckflüssigkeit befinden.

[0027] Zum Reduzieren der Reaktionszeit der Bohrstütze 1 und damit zur Bohrleistungsverbesserung ist eine Federeinrichtung 50 vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine Gasdruckfeder 54 aufweist. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Gasdruckfeder 54 ausserhalb des Zylindergehäuses 20 und/oder des Druckraums 25 vorgesehen. Sie weist ein Federgehäuse 56 auf, dessen Innenraum über eine Leitung 57 mit dem Druckraum 25 in Leitungsverbindung steht. Im Inneren des Federgehäuses 56 befindet sich ein Federgasvolumen 55, insbesondere aus Luft, das die gewünschte Federwirkung bereitstellt. Die Gasdruckfeder 54 der Figur 1 ist somit wie ein Blasenspeicher ausgebildet.

[0028] In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsvariante kann die Gasdruckfeder auch dadurch gebildet sein, dass ein Federgasvolumen im Inneren des Druckraums 25 angeordnet ist, wobei dann das externe Federgehäuse 56 sowie die Leitung 57 entfallen können.

[0029] Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Ausgestaltung und Anordnung der Federeinrichtung. Für die verbleibenden Elemente kann daher auf die obenstehende Beschreibung der Figur 1 verwiesen werden.

[0030] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist die Federeinrichtung 50' eine Festkörperfeder 52, z.B. eine Spiralfeder auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Federeinrichtung 50' im Verlauf des Kolbens 28, also zwischen Druckraum 25 und Fuss 11 angeordnet. Die Federeinrichtung könnte aber beispielsweise auch zwischen Halterung 22 und Druckraum 25 angeordnet werden.

[0031] Sowohl beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 als auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 wirken die Federeinrichtung 50 bzw. 50' in Reihe mit dem Druckraum 25, d.h. die Federeinrichtungen 50 bzw. 50' können Längenänderungen zwischen Halterung 22 und Fuss 11 aufnehmen, ohne dass von der Druckquelle 60 Druckflüssigkeit in den Druckraum 25 zugeführt wird oder aus dem Druckraum 25 abgeführt wird. Treten somit beim Betrieb der Bohrvorrichtung in Axialrichtung 6 gerichtete Stösse vom Bohrhammer 3 und/oder der Halterung 22 zum Fuss 11 hin auf, so können diese von der jeweiligen Federeinrichtung 50 bzw. 50' aufgenommen werden.

Ansprüche

1. Bohrstütze (1) für einen Bohrhammer (3), mit der zumindest ein Teil des Anpressdrucks des Bohrhammers (3) erzeugt werden kann, mit
einem Fuss (11) zum Aufsetzen auf den Boden (8),
einer Halterung (22) für den Bohrhammer (3), an der der Bohrhammer (3) angeordnet sein kann, und
einem teleskopierbaren Hydraulikzylinder (20), mit dem die Halterung (22) relativ zum Fuss (11) in Axialrichtung (6) verschiebbar ist, wobei im teleskopierbaren Hydraulikzylinder (20) mindestens ein Druckraum (25) angeordnet ist, der zum Ausfahren des teleskopierbaren Hydraulikzylinders (20) mit Druckflüssigkeit (40) beaufschlagbar ist,
wobei
die Bohrstütze (1) zumindest eine Federeinrichtung (50) zum axialen Abfedern der Halterung (22) gegenüber dem Fuss (11) aufweist.

2. Bohrstütze (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federeinrichtung (50) in Reihe mit dem Druckraum (25) angeordnet ist.

3. Bohrstütze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federeinrichtung (50) zumindest eine Festkörperfeder (52) aufweist.

4. Bohrstütze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federeinrichtung (50) zumindest eine Gasdruckfeder (54) aufweist.

5. Bohrstütze (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gasdruckfeder (54) ein Federgasvolumen (55) aufweist, das sich ausserhalb des Hydraulikzylinders (20) befindet.

6. Bohrstütze (1) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gasdruckfeder (54) ein Federgasvolumen aufweist, das sich im Druckraum (25) des Hydraulikzylinders (20) befindet.

7. Bohrvorrichtung mit
einer Bohrstütze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
einer Druckquelle (60) zum Beaufschlagen des Druckraums (25) des Hydraulikzylinders (20) mit Druckflüssigkeit (40), insbesondere mit Wasser, und
einem Bohrhammer (3), der an der Halterung (22) der Bohrstütze (1) angeordnet ist.

8. Bohrvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federeinrichtung (50) an der Bohrstütze angeordnet ist.

9. Bohrvorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Ventil (65) vorgesehen ist, mit dem eine Strömung von Druckflüssigkeit (40) zwischen der Druckquelle (60) und dem Druckraum (25) beeinflussbar ist, und
dass die Federeinrichtung (50) zumindest eine Gasdruckfeder (54) aufweist, wobei das Ventil (65) leitungsmässig zwischen der Gasdruckfeder (54) und der Druckquelle (60) angeordnet ist.

Claims

1. Pusher leg (1) for a hammer drill (3) with which at least some of the bearing pressure of the hammer drill (3) can be generated, with
a foot (11) for resting on the ground (8),
a holder (22) for the hammer drill (3) on which the hammer drill (3) can be arranged, and
a telescopic hydraulic cylinder (20) with which the holder (22) is displaceable in the axial direction (6) relative to the foot (11), at least one pressure chamber (25) being arranged inside the telescoping hydraulic cylinder (20) that can be pressurized with pressure fluid (40) to extend the telescoping hydraulic cylinder (20), and the pusher leg (1) having at least one spring device (50) for axial cushioning of the holder (22) with respect to the foot (11).

2. Pusher leg (1) according to Claim 1,
characterized in that
the spring device (50) is arranged in series with the pressure chamber (25).

3. Pusher leg (1) according to either of the preceding claims,
characterized in that
the spring device (50) comprises at least one solid-body spring (52).

4. Pusher leg (1) according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the spring device (50) comprises at least one gas spring (54).

5. Pusher leg (1) according to Claim 4,
characterized in that
the gas spring (54) comprises a spring gas volume (55) located outside the hydraulic cylinder (20).

6. Pusher leg (1) according to Claim 4 or 5,
characterized in that
the gas spring (54) comprises a spring gas volume located inside the pressure chamber (25) of the hydraulic cylinder (20).

7. Drilling apparatus with
a pusher leg (1) according to any one of the preceding claims,
a pressure source (60) for pressurizing the pressure chamber (25) of the hydraulic cylinder (20) with pressure fluid (40), in particular water, and
a hammer drill (3) arranged on the holder (22) of the pusher leg (1).

8. Drilling apparatus according to Claim 7,
characterized in that
the spring device (50) is arranged on the pusher leg.

9. Drilling apparatus according to Claim 7 or Claim 8,
characterized in that
at least one valve (65) is provided for modifying a flow of pressure fluid (40) between the pressure source (60) and the pressure chamber (25), and
in that the spring device (50) comprises at least one gas spring (54), the valve (65) being located between the gas spring (54) and the pressure source (60).

Revendications

1. Support de forage (1) pour un marteau de forage (3), au moyen duquel au moins une partie de la pression de travail du marteau de forage (3) peut être générée, comportant un pied (11) destiné à être placé sur le sol (8),
une fixation (22) pour le marteau de forage (3) sur laquelle le marteau de forage (3) peut être disposé, et
un vérin hydraulique (20) télescopique avec lequel la fixation (22) peut être déplacée dans une direction axiale (6) par rapport au pied (11), au moins une chambre de pression (25) étant agencée dans le vérin hydraulique (20) télescopique, chambre de pression qui peut être alimentée en un fluide de pression (40) pour faire sortir le vérin hydraulique télescopique (20),
le support de forage (1) comportant au moins un dispositif à ressort (50) pour amortir axialement la fixation (22) par rapport au pied (11).

2. Support de forage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à ressort (50) est agencé en série avec la chambre de pression (25).

3. Support de forage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif à ressort (50) comporte au moins un ressort solide (52).

4. Support de forage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif à ressort (50) comporte au moins un ressort de pression à gaz (54).

5. Support de forage (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort de pression à gaz (54) a un volume de gaz de ressort (55) qui est à l'extérieur du vérin hydraulique (20).

6. Support de forage (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ressort de pression de gaz (54) a un volume de gaz de ressort qui est dans la chambre de pression (25) du vérin hydraulique (20).

7. Dispositif de forage comportant :

un support de forage (1) selon l'une des revendications précédentes,

une source de pression (60) pour appliquer un fluide de pression (40), en particulier de l'eau, à la chambre de pression (25) du vérin hydraulique (20), et

un marteau de forage (3) qui est agencé sur la fixation (22) du support de forage (1).

8. Dispositif de forage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif à ressort (50) est agencé sur le support de forage.

9. Dispositif de forage selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une soupape (65) est prévue, au moyen de laquelle un écoulement de fluide de pression (40) entre la source de pression (60) et la chambre de pression (25) peut être influencé, et
en ce que le dispositif à ressort (50) comporte au moins un ressort de pression à gaz (54), la soupape (65) étant agencée en communication de fluide entre le ressort de pression à gaz (54) et la source de pression (60).

Zeichnung