EP0066891B1

EP0066891B1 - Lärmgedämpfte Bohrstange

Info

Publication number: EP0066891B1
Application number: EP82105048A
Authority: EP
Inventors: Günther Dr.-Ing. Kluge
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1986-03-12
Also published as: EP0066891A3; EP0066891A2; DE3269795D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lärmminderung beim Betrieb von insbesondere im Untertagebergbau und Tunnelbau verwendeten Schlagbohrmaschinen durch Erhöhung des Widerstandes der zwischen Bohrhammer und Bohrkrone eingesetzten Bohrstange mit bekanntem mehrkantigen, runden oder elliptischen Querschnitt gegen die Erzeugung akustischer Eigenschwingungen mittels auf der Bohrstange aufgebrachter und dauerhaft befestigter Zusatzmassen.
Bei den im Untertagebergbau und Tunnelbau verwendeten Schlagbohrmaschinen, insbesondere zur Herstellung von Bohrlöchern für Sprengschüsse, sind im wesentlichen zwei Geräuschquellen zu separieren, die zur Vermeidung von Gesundheitsschäden des im Bereich der Schlagbohrmaschinen tätigen Personals unabhängig voneinander reduziert werden müssen. Die eine Quelle bildet der normalerweise mit Druckluft betriebene Bohrhammer selbst, die andere Quelle stellt die Bohrstange dar, die im Betrieb zu akustischen Eigenschwingungen - auch und gerade im hörbaren Bereich - angeregt wird, die sie dann über ihre Oberfläche an die umgebende Luft überträgt.
Die Schallabstrahlung vom Bohrhammer konnte in der Vergangenheit bereits durch eine ganze Reihe von Massnahmen weitgehend reduziert werden, z.B. durch kompaktere Bauweise und damit verminderter Oberfläche, Ersatz von Blech- durch Kunststoffteile und insbesondere durch Schalldämpfungsmassnahmen im Weg der aus dem Bohrhammer austretenden Druckluft.
Für eine Reduzierung der Geräuschentwicklung der Bohrstange wurde in der Vergangenheit z.B. in der FR-A-1452240 vorgeschlagen, das obere Ende von Werkzeugeinsätzen druckluftbetriebener Schlaggeräte - was im vorliegenden Fall die Bohrstange betrifft - mit einer Ummantelung aus elastischem Material zu umgeben, wobei diese Ummantelung einstückig oder auch mehrteilig in Form einer Folge von Ringen aus elastischem Material mit jeweils dazwischen befindlichen ringförmigen Zwischenräumen gleicher Breite ausgebildet ist. Im Fall einer mehrstückigen Ausbildung der Ummantelung ist über diese eine metallische Hülse aufzuschieben und aufzupressen.
Eine derartige Anordnung dient aber ihrer physikalischen Natur nach nur der Dämpfung der Abstrahlung entstandener akustischer Eigenschwingungen des Werkzeugeinsatzes von seiner Oberfläche, nicht aber der Verhinderung der Entstehung akustischer Eigenschwingungen selbst. Dies wird auch nicht durch die metallische Hülse bewirkt, die hier ihrer Aufgabe und Funktion nach nicht als schwingungsdämpfende Zusatzmasse, sondern nur als - dünnwandige - Fixierungshilfe für die Ringe aus elastischem Material auf dem Werkzeugeinsatz dient. Die Aufgabe der Schwingungsunterdrückung bleibt der Ummantelung aus elastischem Material vorbehalten.
Einen Schritt in Richtung einer direkten Unterdrückung der Entstehung von akustischen Eigenschwingungen in einer Bohrstange geht die DE-OS 2920139, die vorschlägt, durch eine Bedeckung der gesamten Bohrstangenlänge mit einer Kunststoffumhüllung die Abstrahlung mechanischer Schwingungsenergie weitgehend zu dämpfen und mit Hilfe von Abschnittsweise darauf aufgebrachten Zusatzmassen einen merklichen Widerstand der Bohrstangenanordnung gegen das Entstehen von akustischen Bohrstangenschwingungen zu erzeugen. Eine derartige Anordnung führt aber einerseits zu einer erheblichen Gewichtszunahme der Bohrstangenanordnung, andererseits erfordert wie zur Abbeförderung des Bohrkleins aus dem Bohrloch eine Bohrkrone mit vergrössertem Durchmesser gegenüber dem Betrieb der gleichen Bohrmaschinenanordnung mit einfacher Bohrstange.
Beide Effekte führen im allgemeinen jedoch zu einem erheblichen Leistungsverlust einer einmal vorgegebenen Bohrmaschinenanordnung bei Verwendung der vorgeschlagenen Schalldämpfungsmassnahmen, wobei der zweite Effekt auch bei einer Anwendung des erfindungsgemässen Gegenstandes der FR-A 1 452240 im Hinblick auf eine maximale Ausnutzung der Bohrstangenlänge zu berücksichtigen wäre.
Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine optimale Schalldämpfung der Bohrstangenanordnung ohne unzumutbaren Leistungsverlust der gesamten Bohrmaschinenanordnung zu erreichen.
Dies geschieht dadurch, dass unmittelbar vor dem in den Bohrhammer einzuführenden Einsteckende der Bohrstange auf dieser ein hülsenartiger metallischer Massenbund aus zwei durch ein nur aufgeschobenes hülsenartiges Abstandsstück aus Gummi, Kunststoff oder einem auf der Innenseite mit Gummi oder Kunststoff beschichteten Metallrohrstück getrennten Einzelmassen dauerhaft - beispielsweise durch Aufpressen, ggf. nach vorherigem Anordnen von Gummi-oder Kunststoffringen zwischen Bohrstange und Einzelmasse zur Erhöhung der Rutschfestigkeit - befestigt ist, wobei sowohl die - vorzugsweise gleichartigen - Einzelmassen für sich als auch der Massenbund als Ganzes im Verhältnis zur Gesamtlänge der Bohrstange kurz und im Verhältnis zur Masse der Bohrstange eine merkliche Zusatzmasse darstellend ausgeführt sind.
Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass sie von vornherein die Entstehung akustischer Eigenschwingungen der Bohrstange - insbesondere im Bereich höherer Frequenzen des Schallwellenspektrums - erheblich einschränkt und bereits damit eine einer vollständig mit Gummi oder Kunststoff bedämpften Bohrstange vergleichbare Lärmminderung ergibt, ohne einen Leistungsverlust durch die für die Abbeförderung des Bohrkleins erforderliche Vergrösserung des Bohrkronendurchmessers bei Verwendung einer beschichteten Bohrstange in Kauf nehmen zu müssen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Konzentration der zusätzlich an der Bohrstange angebrachten Massen direkt vor dem Bohrhammer gegenüber einer kontinuierlichen Verteilung der Zusatzmassen (Bedämpfung) über die gesamte Bohrstangenlänge einen wesentlich geringeren Leistungsverlust verursacht, für ausgewählte - zulässige - Betriebszustände sogar keinen Leistungsverlust bzw. grössere Bohrleistungen gegenüber einer ungedämpften Bohrstange ergibt - auch wenn die gesamte Zusatzmasse im Falle der vorliegenden Erfindung bzw. einer kontinuierlichen Verteilung über die gesamte Bohrstangenlänge in der gleichen Grössenordnung liegt.
Ein Beispiel für einen mehrteiligen hülsenartigen metallischen Massenbund zeigt die Fig. 1:
Direkt im Anschluss an das in den Bohrhammer einzuführende Einsteckende (2) der Bohrstange (1) sind auf diese zwei metallische Einzelmassen (4, 5) mit definiertem Abstand untereinander so aufgepresst, dass die Befestigung einer Belastung von mindestens 5 t standhält, nachdem vor dem Aufpressen zwischen Bohrstange und Einzelmassen Gummi- oder Kunststoffringe (7) zur Erhöhung der Rutschfestigkeit eingebracht worden sind. Der Abstand zwischen den Einzelmassen wird durch ein Abstandsstück (6) definiert, das aus Gummi, Kunststoff oder einem auf der Innenseite mit Gummi oder Kunststoff beschichteten Metallrohrstück besteht und vor dem Aufpressen der Einzelmassen zwischen diesen auf die Bohrstange aufgeschoben wird. Zur Anwendung sind bisher u.a. folgende beispielhafte Daten gekommen:

Claims

1. Anordnung zur Lärmminderung beim Betrieb von insbesondere im Untertagebergbau und Tunnelbau verwendeten Schlagbohrmaschinen durch Erhöhung des Widerstandes der zwischen Bohrhammer und Bohrkrone eingesetzten Bohrstange mit bekanntem mehrkantigen, runden oder elliptischen Querschnitt gegen die Erzeugung akustischer Eigenschwingungen mittels auf der Bohrstange aufgebrachter und dauerhaft befestigter Zusatzmassen, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem in den Bohrhammer einzuführenden Einsteckende (2) der Bohrstange (1) auf dieser ein hülsenartiger metallischer Massenbund (3) aus zwei durch ein nur aufgeschobenes hülsenartiges Abstandsstück (6) aus Gummi, Kunststoff oder einem auf der Innenseite mit Gummi oder Kunststoff beschichteten Metallrohrstück getrennten Einzelmassen (4, 5) dauerhaft - beispielsweise durch Aufpressen, ggf. nach vorherigem Anordnen von Gummi-oder Kunststoffringen zwischen Bohrstange (1) und Einzelmasse (4, 5) zur Erhöhung der Rutschfestigkeit - befestigt ist, wobei sowohl die - vorzugsweise gleichartigen - Einzelmassen (4, 5) für sich als auch der Massenbund (3) als Ganzes im Verhältnis zur Gesamtlänge der Bohrstange (1) kurz und im Verhältnis zur Masse der Bohrstange (1) eine merkliche Zusatzmasse darstellend ausgeführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befestigen der hülsenartigen Einzelmassen (4, 5) auf der Bohrstange Gummi- oder Kunststoffringe (7) zwischen Bohrstange und Einzelmasse angeordnet werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelmassen (4,5) bezüglich Material, Masse und geometrischer Abmessungen im Rahmen der Herstellungsgenauigkeit identisch sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelmassen (4, 5) sowohl bezüglich des Materials als auch der Masse oder der geometrischen Abmessungen Unterschiede aufweisen können.