Hochdruck-Vorschubzylinder des Sandvik-HLX5T-Gesteinsbohrgeräts in Deutschland

Der Vorschubzylinder der Produktionsbohranlage HLX5T bewegt den Bohrhammer entlang des Vorschubträgers während des Bohrvorgangs und muss über den gesamten Bereich von 0 Metern (Aufsetzen am Bohrlochanfang) bis zu 54 Metern (maximale Bohrlochtiefe) eine präzise Vorschubkraftsteuerung gewährleisten. Die Anforderungen an die Vorschubkraft ändern sich bei Langlochbohrungen erheblich mit zunehmender Tiefe: Beim Aufsetzen am Bohrlochanfang ist die Rohrstringlänge kurz und die erforderliche Vorschubkraft gering; in einer Tiefe von 54 Metern trägt die hängende Rohrstringlänge im unterirdischen Einsatz 150–200 kg Gewicht bei, wodurch die resultierende Vorschubkraft des Zylinders reduziert wird; dies erfordert einen höheren Zylinderdruck, um am Bohrmeißel dieselbe Vorschubkraft aufrechtzuerhalten. Im deutschen Untertage-Streckenstopfen im Siegerländer Eisenerzrevier, wo HLX5T-Anlagen 35-Meter-Bohrlochringe nach oben in hartem Spessartit-Quarzit mit einer UCS von 200 MPa bohren, muss der Druck im Vorschubzylinder schrittweise mit zunehmender Tiefe erhöht werden, um die vom Bohrdesign am Bohrlochgrund geforderte konstante Vorschubkraft aufrechtzuerhalten.

Die Hochdruckauslegung bedeutet, dass die Dichtungen des Vorschubzylinders bei dem für die maximale Vorschubkraft in der Tiefe erforderlichen Betriebsdruck von 200 bar eine vollständige Anpresskraft aufrechterhalten müssen – und diese Anpresskraft auch unter der zyklischen Schlagimpulsbelastung bewahren müssen, die bei jedem Schlag über die Stangenkette zurück zum Kolben des Vorschubzylinders übertragen wird. Ein Durchsickern der Dichtung im Vorschubzylinder um 5 % des vorgesehenen Druckgradienten reduziert die effektive Vorschubkraft in der Tiefe ebenfalls um 5 %, wodurch die Bohrung vom optimalen Kontakt zwischen Bohrmeißel und Gestein abweicht und die Eindringgeschwindigkeit sinkt.

Druckprofil des Vorschubzylinders für die Siegerländer 35-Meter-Aufbohr-Ringe

Bediener von Siegerland-Produktionsbohrgeräten erfassen den Zylinderdruck des Vorschubs bei jeder Tiefenänderung beim Einbringen eines neuen Bohrrohrs während einer Bohrung – der Trend vom Bohrlochrand bis zur vollen Tiefe zeigt, ob der Zylinder die berechnete Druckerhöhung tatsächlich liefert. Ein Zylinder, dessen Druck in 35-Meter-Tiefe um 15 bar unter der berechneten Anforderung liegt, weist einen internen Umgehungsstrom auf; der Bediener kennzeichnet die Maschine daher für den Austausch der Dichtung im nächsten Wartungsintervall, anstatt mit einem beeinträchtigten Vorschubsystem weiterzuarbeiten. HOVOO liefert HLX5T-Vorschubzylinder-Dichtungssätze in PU und HNBR für die deutsche Produktionsbohrtechnik. Referenzen unter hovooseal.com.