Bohrschmiersystem: Aufbau, Wartung und Störungen

Die Schmieranforderungen eines hydraulischen Felsbohrgeräts sind im gesamten Bohrgerät nicht homogen – verschiedene Zonen benötigen unterschiedliche Schmierstoffe, die in unterschiedlichen Mengen über separate Kreisläufe zugeführt werden müssen. Ein Schmiersystem lediglich als „hier Öl nachfüllen“ zu betrachten, vernachlässigt die strukturelle Realität. Ein typisches Bohrgerät weist mindestens drei voneinander getrennte Schmierzonen auf, wobei jede Zone unterschiedliche Anforderungen an die Schmierstoffzusammensetzung stellt, unterschiedliche Ausfallursachen aufweist und unterschiedliche Folgen bei Vernachlässigung hat.

Die Trennung der Zonen ist der Ausgangspunkt für ein wirkungsvolles Wartungsprogramm. Ein Verwechseln der Kreisläufe – beispielsweise das Einbringen von Schaftschmieröl in den hydraulischen Kreislauf oder umgekehrt – beschädigt hochpräzise Komponenten innerhalb weniger Stunden. Die entstehenden Kosten stehen in keinem Verhältnis zur Einfachheit des Fehlers.

Zone 1: Der Schlagkreislauf (hydraulisch)

Der Schlagkolben, das Umsteuerventil, der Speicher und die zugehörigen Bohrungsflächen werden durch das Hydrauliköl selbst geschmiert – genauer gesagt durch den dünnen Film, der sich in den Spielen zwischen den bewegten Flächen bildet. Dies funktioniert, weil das Hydrauliköl eine kontrollierte Viskosität aufweist, verschleißhemmende Additive enthält und vor dem Erreichen der Bohrungsspiele gefiltert wird, um Partikel zu entfernen. Die Schmierqualität in diesem Bereich wird daher ausschließlich durch die Sauberkeit, die Viskositätsklasse und das Wechselintervall des Hydrauliköls bestimmt.

Hydrauliköl im Schlagkreislauf sollte auf einer ISO-Reinheitsklasse von 16/14/11 oder besser gehalten werden. Die meisten Einsatzstellen arbeiten mit verschmutzterem Öl als dies vorgibt. Praktische Wartungsmaßnahmen: Wechseln Sie das Hydrauliköl in dem vom Hersteller angegebenen Intervall (typischerweise alle 500–1.000 Betriebsstunden für Drifter-Hydrauliköl, kürzer in kontaminierten Umgebungen), wechseln Sie das Filterelement, bevor es den Bypass-Zustand erreicht (d. h. wechseln Sie es nach Zeitplan und warten Sie nicht auf eine visuelle Anzeige), und entnehmen Sie Ölproben nach 200 h und 500 h zur Partikelanzahl-Analyse. Eine zwischen den Proben festgestellte Zunahme der Partikelanzahl, die über die normale Verschleißgrundlinie hinausgeht, deutet darauf hin, dass ein Bauteil sich verschlechtert – meist eine Bohrungsfläche oder ein Ventilspiel – und erfordert eine Untersuchung, bevor das Öl milchig oder trüb wird.

Zone 2: Schaftschmierung

Der Schaftadapter und seine Schnittstellen mit der Führungsbuchse, der Drehfutter und den Kupplungsverzahnungen erfordern eine gesonderte Schmierung, die unabhängig vom Hydraulikkreislauf erfolgt. Das Hydrauliköl, das den Kolben antreibt, ist nicht für die Kontaktspannungen und Gleitgeschwindigkeiten an der Schaft-Verzahnung-Schnittstelle formuliert – es enthält weder EP-Zusätze (Extreme Pressure) noch Klebstoffe (Tackifier), die metallischen Kontakt unter der kombinierten Belastung aus Schlag und Drehmoment verhindern.

Derzeit werden bei Bohrgeräten drei Verfahren zur Schmierung eingesetzt: die Luft-Nebel-Vernebelung (komprimierte Luft transportiert Bohröl als Nebel durch das Schaftgehäuse mit einem Verbrauch von 600–1.200 g/h), die Fetteinjektion über ein dosiertes System (automatisierte oder manuelle Einzelspritzung in definierten Zeitabständen) sowie Sandviks zirkulierendes Schaftschmiersystem (CSL), bei dem gefiltertes hydraulisches Rücklauföl durch das Schaftgehäuse geleitet und wieder zum Tank zurückgeführt wird, anstatt es abzuführen. Das CSL-System senkt den Ölverbrauch für die Schaftschmierung um bis zu 70 % und entfällt die getrennte Verwaltung eines Vorratsbehälters, wie sie bei Luft-Nebel-Systemen erforderlich ist.

Öle für Bohrmeißel-Schafte müssen ISO VG 100 oder äquivalent sein und hochwirksame Filmbildner- sowie Klebstoffadditive enthalten. Diese Verbindungen bilden einen Schmierfilm auf den Schaft-Nutflächen zwischen jedem Schlagzyklus – Standard-Hydrauliköl bricht unter dem Kontaktdruck zusammen und wird durch die Fliehkraft der Rotation von der Metalloberfläche abgestoßen. Der Ersatz von Schaftschmieröl durch Hydrauliköl, weil letzteres vorrätig ist und die korrekte Verbindung nicht vor Ort verfügbar ist, führt innerhalb weniger Stunden bei Hartgesteinsbohrungen zu einer Kantenpressung (Galling) der Nuten.

Zone 3: Drehmotor und Getriebestrang

Der Drehmotor – ein Hydraulikflügel- oder Zahnradmotor – wird durch das Hydrauliköl im Drehkreislauf geschmiert. Dies ist bei den meisten Bohrgeräten ein separater Kreislauf vom Schlagkreislauf mit eigener Druckeinstellung und eigener Rücklaufleitung. Die wichtigste Wartungsmaßnahme besteht darin, die Ablaufstromstärke am Entlüftungsanschluss des Motors zu überprüfen: Eine erhöhte Ablaufstromstärke (über der Spezifikation) weist auf Verschleiß der inneren Motorabdichtungen oder eine vergrößerte Zahnradspiel hin, was bedeutet, dass der Motor Öl umgeht, anstatt es in Drehbewegung umzuwandeln.

Ein Ausfall des Drehmotorlagers – falls er auftritt – erzeugt ein charakteristisches Geräusch: ein trockenes, metallisches Mahlgeräusch am Drehmotor-Ende des Bohrgeräts statt am Schlagende. Dadurch unterscheidet es sich vom Schlagbohrgeräusch während des normalen Hochdruckbetriebs. Der diagnostische Schritt besteht darin, das Bohrgerät ohne Schlagbetrieb und nur mit Drehbewegung laufen zu lassen und auf das Mahlgeräusch zu achten. Lager, die ausfallen, zeigen dieses Symptom typischerweise bereits vor sichtbarer Erwärmung oder Ölumgehung.

Tabelle zur Diagnose von Schmierstofffehlern

Wartungsintegration: Abstimmung von Ölwechseln mit Dichtungswechseln

Der effizienteste Wartungsplan sieht vor, Ölwechsel, Austausch der Filterelemente und Austausch der Dichtungssätze in einer einzigen Serviceaktion statt in separaten Eingriffen durchzuführen. Ein Ölwechsel nach 500 Betriebsstunden, der separat von der Dichtungsinspektion nach 500 Betriebsstunden erfolgt, bedeutet zwei Öffnungen des Kreislaufs, zwei Gelegenheiten für das Eindringen von Verunreinigungen und zwei Einsätze des Wartungsteams. Durch die Abstimmung dieser Maßnahmen verringert sich die gesamte Wartungszeit um 30–40 %; zudem entfällt das Qualitätsrisiko, das mit einem geöffneten Kreislauf verbunden ist, der nicht unverzüglich wieder geschlossen und neu befüllt wird.

HOVOO liefert Dichtungssätze für alle gängigen Bohrhammer-Marken in allen drei Schmierzonen – Schlagdichtungen, Spülkastendichtungen und Drehgehäusedichtungen – entweder als komplette Sätze oder als zonenspezifische Teilsätze, je nach Serviceanforderung. Die Bestellung des Dichtungssatzes im Rahmen des geplanten Ölwechsels schafft die Voraussetzungen für eine integrierte Wartung statt für sequenzielle Einzelpunktmaßnahmen. Vollständige Artikelnummern unter hovooseal.com.