Ursachen und Lösungen für geringe Schlagkraft eines Felsbohrgeräts, schnelle Reparatur

Wenn ein hydraulischer Felsbohrhammer an Schlagkraft verliert, wird auf den meisten Baustellen als erstes die hydraulische Pumpe ausgebaut und ersetzt. Das ist in der Regel die falsche Entscheidung. Die Pumpe erzeugt Durchfluss, nicht Druck – Druck in einem hydraulischen System entsteht durch Widerstand gegen den Durchfluss, und ein echter Pumpenausfall zeigt sich typischerweise als unzureichender Durchfluss bei Nenndrehzahl, nicht allein als geringe Schlagenergie. Der Austausch einer funktionsfähigen Pumpe verschwendet eine ganze Schicht und lässt die eigentliche Störungsursache unbehoben.

Eine geringe Schlagwirkung bei einem hydraulischen Felsbohrgerät ist ein Symptom und keine Störung. Die eigentliche Störung liegt nahezu immer in einer von vier Ursachen: der Vorladespannung des Speichers außerhalb der Spezifikation, dem Druck im Schlagkreis unterhalb des vom Bohrhammer angegebenen Nennwerts, einer Leckage über eine abgenutzte Dichtung des Schlagkolbens im Bypass oder einem teilweise verstopften Steuerventil, das die Ölstrommenge zum Schlagzylinder reduziert. Jede dieser Ursachen führt zu einem ähnlichen äußeren Symptom – das Gerät klingt dumpfer, die Eindringtiefe nimmt ab, der Druckanzeiger schwankt –, erfordert jedoch unterschiedliche Diagnoseschritte und unterschiedliche Reparaturmaßnahmen.

Störung 1: Vorladespannung des Speichers außerhalb der Spezifikation

Der Hochdruckspeicher im Schlagkreis speichert hydraulische Energie und gibt sie zum Zeitpunkt der Kolbenumkehr wieder ab, um die Lücke zwischen der Pumpenfördermenge und dem momentanen Kreisbedarf zu schließen. Wenn der Stickstoff-Vordruck – infolge von Membranverschleiß oder einer allmählichen Gaspermeation – absinkt, kann der Speicher den Druckstoß bei der Umkehr nicht mehr ausgleichen. Das Ergebnis ist ein Sekundärschlag des Kolbens: Er wechselt vorzeitig die Richtung, der Rückhub ist zu kurz, und die Schlagenergie pro Schlag fällt messbar unter die Nennwerte.

Der Diagnosehinweis ist charakteristisch: ein dumpfer, unregelmäßiger Klopfton mit sichtbarer Schwingung der Druckanzeiger-Nadel. Das COP1838-Handbuch beschreibt dies als einen Wechsel des Tons von klar zu heiser – eine zutreffende Beschreibung dessen, wie sich eine Verzerrung der Sekundärstoß-Zeitsteuerung anhört. Stoßdruckwerte um 14 MPa bei Nadelvibration und heftiger Bewegung der Ölleitung sind typisch für einen Akkumulatorausfall bei diesem Modell. Die Überprüfung und Korrektur des Stickstoff-Vordrucks ist mit dem richtigen Füllwerkzeug eine 15-minütige Aufgabe; der Austausch der Membran dauert etwa zwei Stunden.

Betreiben Sie niemals einen Bohrhammer mit einem vermuteten Akkumulatorfehler. Der Betrieb ohne Luft oder mit unzureichendem Vordruck konzentriert den maximalen hydraulischen Öldruck auf das Akkumulatorgehäuse, was zu einer Gehäuserissbildung führen kann – eine deutlich kostenintensivere Reparatur als ein Membranaustausch.

Fehler 2: Druckeinstellung im Stoßkreis unter dem Nennwert

Jeder Bohrhammer verfügt über einen angegebenen Schlagdruck – den hydraulischen Druck, bei dem der Schlagkolben seine spezifizierte Schlagenergie erzeugt. Das Druckbegrenzungsventil im Schlagkreis begrenzt den maximalen Druck; ist dieses Ventil zu niedrig eingestellt oder driftet es aufgrund von Federermüdung oder Verunreinigung, so erreicht der Kolben niemals den zur Erzeugung der angegebenen Schlagenergie erforderlichen Druck.

Dieser Fehler führt zu einer allmählichen, symmetrischen Verringerung der Schlagleistung statt zu dem unregelmäßigen Muster eines Akkumulatorfehlers. Die Eindringtiefe nimmt bei allen Bohrlochpositionen kontinuierlich ab, nicht nur gelegentlich. Die Behebung ist einfach: Messen Sie den tatsächlichen Schlagdruck am Prüfanschluss (die meisten Bohrhammermodelle verfügen über einen solchen), vergleichen Sie diesen Wert mit dem im Servicehandbuch angegebenen Sollwert und stellen Sie das Druckbegrenzungsventil entsprechend ein oder ersetzen Sie es. Verunreinigte Druckbegrenzungsventile, die teilweise geöffnet stecken, treten häufig nach Verlängerung der Wechselintervalle für Hydrauliköl auf – Partikelverunreinigungen lagern sich am Ventilkörper ab und verhindern das vollständige Schließen.

Fehler 3: Undichte Schlagkolben-Dichtung (Umgehungsleckage)

Eine abgenutzte Schlagkolben-Dichtung ermöglicht es Hydrauliköl, während des Arbeitshubs an der Kolbenfläche vorbeizuströmen. Das Öl, das an der Dichtung vorbeiströmt, erhöht den Druck im Rücklaufkreis statt den Kolben in Richtung Schaft zu beschleunigen – die wirksame Kraft auf den Kolben nimmt proportional zum Umgehungs-Volumen ab. Im Gegensatz zu den beiden vorherigen Fehlern entwickelt sich dieser Fehler typischerweise allmählich über Hunderte Betriebsstunden und führt zu einer langsamen Leistungsverschlechterung statt zu einem akuten Ereignis.

Das diagnostische Zeichen ist eine erhöhte Hydrauliköltemperatur in der Rücklaufleitung in Kombination mit einer verringerten Eindringgeschwindigkeit. Das Umgehungsöl wandelt die Druckdifferenz in Wärme statt in mechanische Arbeit um – die Temperatur des Rücklauföls steigt um 10–15 °C über den normalen Wert für die Schaltung an, noch bevor ein sichtbarer externer Leckage auftritt. Ein Abflussleitungs-Durchflusstest – bei dem die tatsächliche Durchflussrate am Entwässerungsanschluss des Schlagzylinders gemessen und mit der Herstellerangabe verglichen wird – bestätigt das Vorliegen einer Umgehungsleckage, ohne dass der Bohrhammer zerlegt werden muss.

Die Abhilfe besteht im Austausch des Schlagdichtungssatzes. HOVOO liefert Schlagkreis-Dichtungssätze für die gängigsten Bohrhammer-Modelle mit PU- oder HNBR-Compounds, die an die jeweilige Betriebstemperatur angepasst sind. Vollständige Modellbezeichnungen unter hovooseal.com.

Fehler 4: Strömungsbehinderung am Steuerventil

Das Richtungssteuerventil, das den Kolben durch seinen Schlagzyklus steuert, muss den gesamten Nennvolumenstrom bei minimalem Druckabfall durchlassen. Ein Ventil mit abgenutzten Spulen, Kratzspuren in der Bohrung oder Partikelverschmutzung durch degradiertes Hydrauliköl reduziert den zur Verfügung stehenden Volumenstrom für den Schlagzylinder – was effektiv denselben Symptomverlauf wie eine zu kleine Pumpe aufweist, jedoch auf den Schlagkreis lokal begrenzt ist und nicht alle hydraulischen Funktionen gleichzeitig beeinträchtigt.

Der Unterschied zwischen einem Steuerventilfehler und einem Pumpenfehler: Bei einem Pumpenproblem zeigen alle hydraulischen Funktionen des Trägerfahrzeugs gleichzeitig eine verminderte Leistung. Bei einem Fehler am Schlagventil ist ausschließlich der Schlagkreis betroffen – Dreh-, Vorschub- und Auslegerfunktionen laufen weiterhin normal. Messen Sie den Volumenstrom im Schlagkreis am Prüfanschluss und vergleichen Sie ihn mit der Spezifikation. Ist der Strom niedrig, während der hydraulische Systemdruck des Trägerfahrzeugs normal ist, liegt die Störung im Schlagkreis stromabwärts der Hauptversorgung.

Diagnoseablauf: Fehlerbaum für geringe Schlagleistung

Nach der Reparatur: Wiederauftreten verhindern

Der beste einzelne Prädiktor für wiederkehrende Störungen mit geringer Auswirkung ist die Sauberkeit des Hydrauliköls. Partikelverschmutzung im Größenbereich von 10–50 Mikrometer ist mit bloßem Auge nicht sichtbar, stellt jedoch die Hauptursache für Druckbegrenzungsventil-Drift, Verschleiß an Steuerventilen und vorzeitigen Dichtungsverschleiß dar. Eine Ölprobe, die nach 200 und 500 Betriebsstunden analysiert wird, liefert frühzeitig Hinweise auf Verschmutzungsgrade, die solche Störungen hervorrufen. Der ISO-Sauberkeitsgrad 16/14/11 ist das Ziel für die meisten Anwendungen im Schlagkreislauf – die meisten Einsatzstellen arbeiten jedoch unbewusst mit einer höheren Verschmutzung.

Notieren Sie die Betriebsparameter bei jeder Schicht: Schlagdruck, Drehdruck, Vorschubdruck und Pufferdruck. Das Serviceprotokoll für den COP1838 empfiehlt diese Vorgehensweise ausdrücklich und beschreibt das Frühwarnmuster: Sobald diese vier Parameter ihr wechselseitiges Gleichgewicht verlieren, entwickelt sich bereits ein Schlagwerkfehler, noch bevor das offensichtliche Symptom eines niedrigen Schlagdrucks auftritt. Die Behebung im Stadium des Parameterabfalls erfordert lediglich einen Filterwechsel und eine Öl-Analyse; die Behebung nach Auftreten des Symptoms hingegen erfordert ein Dichtungssatz, ein Ventil oder eine Membran.