DE3301671C2

DE3301671C2 -

Info

Publication number: DE3301671C2
Application number: DE19833301671
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wilhelm Bechem; Klaus 5800 Hagen De Bechem
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1992-06-25
Also published as: DE3301671A1

Description

Die Erfindung betrifft ein aktiviertes, schlagendes, zumindest zwei Bohrrollen aufweisendes Rollenbohrwerk zeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angege benen Gattung.

Seit Jahren gibt es Entwicklungen, konventionelle Rollen bohrwerkzeuge mit Schlaggeräten zu versehen. Insbesondere verwendet man zu diesem sogenannten "Aktivie ren" Kolbenschlaggeräte oder umlaufende Unwuchte, die ent weder außerhalb der Rollenbohrwerkzeuge angeordnet werden oder aber auch innerhalb entsprechender Bohrwerkzeuge. (DE-Z: Glückauf 115 (1979) No. 5, Seite 193 und 194).

Diese mit Kreiserregern gemachten Erfahrungen haben ge zeigt, daß es u. a. schwierig ist, Schwingungen zu beherr schen und sie so zu dämpfen, daß sie nicht bzw. nur möglichst gering auf den Grundkörper - Bohrkopf oder dgl. übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aktiviertes, schlagendes, radial schwingendes Bohrwerkzeug der gattungs gemäßen Art anzugeben, das ein weitgehendst schwingungs freies Arbeiten der Aggregate sowie eine vergleichsweise erhebliche Verringerung der Baugröße der Rollenbohrwerk zeuge und der erforderlichen Antriebsenergie ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Erfindungsgemäß verwendet man nicht mehr zentrisch gela gerte umlaufende Unwuchten, sondern mindestens zwei gegen einander versetzte Kurbelzapfen, die Rollenbohrwerkzeuge - vorzugsweise Disken, verzahnte Scheiben oder dgl., die auf den Kurbelzapfen zu - gegeneinander ausgewuchtet freidre hend gelagert sind - in die gleichen radialen Schwingun gen versetzen, wie sie durch Rollenbohrwerkzeuge erzeugt werden, die im Inneren mit umlaufenden Unwuchten ver sehen sind. Auch drei und mehr Bohrdisken oder dgl. können auf einer Kurbelwelle - s. o. - angeordnet werden.

Die großen Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion liegen im wesentlichen darin, daß solche Aggregate durch die hierbei mögliche Auswuchtung weitgehendst schwingungs frei arbeiten, die Amplitude durch eine entsprechende Exzentrizität der Kurbelzapfen im wesentlichen in Abhän gigkeit des zu bohrenden Gesteins festgelegt wird und die Amplitude dann immer gleichbleibend ist. Außerdem ist die Baugröße im Vergleich zu anderen bekannten aktivier ten Rollenbohrwerkzeugen mit eingebauten Linear- oder Kreiserregern erheblich geringer; auch die erforderliche Antriebsenergie ist vergleichsweise gering. Ein weiterer erheblicher Vorzug des oben beschriebenen Aggregates ist, daß es im Leerlauf, selbst bei voller Drehzahl, fast keine Antriebsenergie benötigt und diese außerdem in Ab hängigkeit des Andruckes auf das Gestein wächst und somit u. a. für die Regulierung des Bohrandruckes vorteilhaft genutzt werden kann.

Systembedingt - und in Abhängigkeit der gewählten Geome trie, d. h. des Rollendurchmessers, der Eszentrizität, des Abrollradius sowie der Drehzahl des/der Exzenter - laufen die Scheiben/Zahnringe/Ringzähne oder dgl. langsamer oder schneller in entgegengesetzter Richtung, sodaß auch ohne Bewegung des Bohrkopfes, -armes oder dgl. die Rollenbohrwerkzeuge vergleichsweise langsam drehen und damit gleichmäßig abgenutzt werden - auch ein erheb licher Vorteil des Systems.

Um ein schnelles Mitlaufen der Rollenbohrwerkzeuge in Drehrichtung des Exzenters zu vermeiden, wird eine Rat sche oder dgl. zugeordnet, die die Werkzeuge nur in einer Richtung langsam und entgegengesetzt drehen läßt.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung Ausführungs formen der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1

In der Fig. 1 ist die Kurbelwelle mit 1 bezeichnet, die beiden Lagerungen der angetriebenen Kurbelwelle mit 2, die exzentrischen Kurbelzapfen mit 3 und 4, die Lagerun gen der Scheiben oder Disken mit 5 und 6 sowie die Schei ben und Disken mit 7 und 8 und die vorzugsweise aufgezo genen, vorzugsweise auswechselbaren Verschleißwerkzeuge mit 9 und 10.

Fig. 2

In der Fig. 2 ist der Kurbelzapfen mit 1 bezeichnet, die Lagerungen mit 2, die Exzenter mit 3 und 4, die Lagerungen der Scheiben oder Disken mit 5 und 6 sowie die Doppelscheiben bzw. -disken mit 7 und 8.

Fig. 3

In Fig. 3, einer Ausführung für die gesonderter Schutz beansprucht wird, ist 11 ein Motor mit stehender/gehal tener Welle 12, um die sich das Gehäuse 13 dreht. Hierauf befinden sich Exzenterhülsen 14 mit den Lagern und den darauf drehenden Werkzeugen 7 und 8. Der Motor/ Exzenter und Werkzeuge können natürlich auch zweiseitig gehalten sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 be trägt beispielsweise der Disken- oder Scheibendurchmesser 7 und 8 300 mm. Die Drehzahl der Welle 1 bzw. der Exzen ter 3 und 4 5000 und somit die Schlagfrequenz beider Disken auf dem Gestein zusammen 100 000 pro Minute, wobei die Disken 7 und 8 mit etwa 100 Umdrehungen entgegenge setzt zur Drehrichtung der Exzenter 3 und 4 das Gestein drehend schlagend bearbeiten, mit einer Amplitude von 10 mm.

Bei der beschriebenen Ausführung ist ein nur etwa 3 - 5 KW starker Motor erforderlich. Trotz dieses Geringen Energiebedarfes und eines Andruckes, der nur etwa 1- 10% des Andruckes beträgt, den konventionelle Rollen bohrwerkzeuge benötigen, sind die Vortriebsleistungen (Eindringtiefen), insbesondere in hartem und härtestem Gestein mehrfach höher als beim konventionellen Bohren.

Claims

1. Aktiviertes, schlagendes, zumindest zwei Bohr rollen aufweisendes Rollenbohrwerkzeug, dessen radialer Schwingungsantrieb über eine mit einen Drehantrieb versehene Kurbelwelle erfolgt, auf der die Bohrrollen frei drehend gelagert sind. dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrrollen auf gegeneinander versetzt angeordneten Kurbelzapfen gleicher Exzentrizität zueinander ausgewuchtet und frei drehend gelagert sind.

2. Aktiviertes, schlagendes, zumindest zwei Bohr rollen aufweisendes Rollenbohrwerkzeug nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bohrrollen als Bohrdisken oder Zahnringe ausgebildet und auf zwei um 180° zuein ander versetzten Kurbelzapfen angeordnet sind.