So pflegen Sie das Schmiersystem der Bohrmaschine: Vermeidung von Verklemmungen und Verschleiß

Hydraulische Bohrhammer verfügen über zwei deutlich voneinander zu unterscheidende Schmiersysteme, die häufig miteinander verwechselt werden; die Wartung nur eines dieser Systeme bei Vernachlässigung des anderen ist eine häufige Ursache für vorzeitige Ausfälle von Bohrgeräten. Das erste System ist der hydraulische Kreislauf selbst: Das Hochdrucköl, das die Schlag-, Dreh- und Vorschubfunktionen antreibt, schmiert ebenfalls den Kolbenlauf, den Ventilblock und das Drehgetriebe über die vorgesehenen Spalte und Entwässerungskreisläufe. Das zweite System ist das Schaftschmiersystem – ein eigenständiger, separater Kreislauf, der Öl oder Öldampf gezielt an den Schaftadapter, die Führungsbuchse und die Spline-Verbindungsstellen zwischen Schaftadapter und Drehantrieb liefert.

Drehaggregate ohne Schaftschmierung versagen schnell. Die Verzahnung zwischen Schaft und Antrieb überträgt gleichzeitig Drehmoment und Reaktionskräfte aus Schlägen mit einer Frequenz von 30–65 Hz. Ohne ausreichende Schmierung an dieser Stelle führt der metallische Kontakt unter diesen Belastungen zu Vibrationskorrosion, Kaltverschweißung und schließlich zu einer Beschädigung der Verzahnung, wodurch sowohl der Schaft als auch die Drehfutterkomponenten ersetzt werden müssen. Dieser Ausfall ist vermeidbar, erfordert jedoch ein Verständnis dafür, was die Schaftschmierschaltung ist, wo sie zuführt und was geschieht, wenn sie unterbrochen wird.

So funktioniert die Schaftschmierschaltung

Die meisten hydraulischen Bohrgeräte führen die Schaftschmierung über eine von zwei Methoden zu. Der traditionelle Ansatz verwendet Druckluft aus dem Zusatzluftkreislauf des Trägergeräts oder einen kleinen, eigens dafür vorgesehenen Kompressor, um Bohröl für Gesteinsbohrer in einen feinen Nebel zu zerstäuben und diesen über eine kalibrierte Öffnung in das Schaftgehäuse einzuspritzen. Dieser Öln Nebel bildet bei jedem Schlagzyklus einen schmierenden Film auf den Splinnoberflächen und der Bohrführungsbuchse. Die Systeme von Atlas Copco/Epiroc und Sandvik nutzten beide historisch gesehen diesen Ansatz, wobei der Ölverbrauch für die Schaftschmierung je nach Bohrgerätmodell im Bereich von 600–1.200 g/Stunde lag.

Das von Sandvik bei Modellen wie dem RD1635CF und HL1560T eingeführte zirkulierende Schaftschmiersystem (CSL) verfolgt einen anderen Ansatz: Es leitet gefiltertes Hydrauliköl aus dem Drehmotor-Kreislauf durch das Schaftgehäuse, schmiert die Kontaktflächen und führt das gebrauchte Öl wieder dem Hydrauliksystem zur Filterung und Wiederverwendung zu, anstatt es abzuführen. Das CSL-System senkt den Schmierölverbrauch für den Schaft um bis zu 70 % im Vergleich zu herkömmlichen Nebelsystemen und macht einen separaten Schaftölvorratsbehälter am Bohrgerät überflüssig. Die geschlossene Kreislaufarchitektur bewirkt zudem, dass das Schmieröl keine Verunreinigungen durch Spülwasser in das Bohrgerätegehäuse zurückträgt – ein Problem, das bei herkömmlichen Nebelsystemen bei Änderung der Bohrgeräteausrichtung auftreten kann.

Die Folgen einer unzureichenden Schaftschmierung

Eine unzureichende Schaftschmierung führt zu einer charakteristischen Abfolge von Ausfällen. Stadium eins: erhöhtes Drehmoment bei der Rotation infolge steigender Reibung zwischen Verzahnung und Antrieb. Dies zeigt sich als höhere als normale Rotationsdruckanzeigen am Manometer, die Bediener häufig jedoch fälschlicherweise auf die Gesteinsfestigkeit statt auf ein Schmierproblem zurückführen. Stadium zwei: Ermüdungsverschleiß an den Verzahnungskontaktflächen erzeugt feine Metallpartikel, die in den Spielfreiheitsbereich der Führungsbuchse eindringen und das seitliche Spiel des Schafts erhöhen – wodurch der Verschleiß der Führungshülse beschleunigt wird, wie separat beschrieben. Stadium drei: Kaltverklebung (Galling) an der Verzahnungsoberfläche bewirkt eine adhäsive Materialübertragung zwischen Schaft- und Antriebsfläche; diese reißt unter der kombinierten Belastung aus Schlag und Drehmoment und löst Rissbildung am Verzahnungsgrund aus.

Die Zeitspanne vom ersten Auftreten einer reduzierten Schmierung bis zum sichtbaren Schaden an den Splines hängt von der Schlagfrequenz und der Gesteinshärte ab. Bei hartem Granit und voller Schlagfrequenz kann dieser Schadensverlauf bereits nach 50–100 Schlagstunden mit unzureichender Schaftschmierung eintreten. In weicheren Gesteinsformationen bei reduziertem Schlagdruck kann dies bis zu 200 Stunden dauern. In beiden Fällen ist die Zeitspanne deutlich kürzer als die für den Bohrhammer vorgesehene Einsatzdauer.

Schmiermitteldurchsatz und Ölspezifikation nach Bohrhammertyp

Die Öl-Spezifikation ist mehr als nur die Viskosität entscheidend. Für Bohrhammer-Schaftöle sind filmbildende Additive erforderlich, die auch unter Stoßbelastung wirksam bleiben – die momentanen Kontaktspannungen an der Keilwellen-Schnittstelle während der Kolbenschläge liegen um Größenordnungen über dem statischen Druck. Universal-Hydrauliköle bieten für diese Anwendung keinen ausreichenden EP-Schutz (Extrem-Druck-Schutz). Spezielle Bohrhammer-Öle enthalten Tackifier, die dazu beitragen, dass der Ölfilm zwischen den Schlägen an den metallischen Oberflächen haftet, statt durch die Fliehkraft während der Rotation abgeworfen zu werden.

Die Entwässerung des Rotationsgehäuses: Der Wartungsschritt, den die meisten Standorte übersehen

Hydraulische Bohrmaschinen verfügen über einen Entwässerungsanschluss am Gehäuse des Drehmotors, der es ermöglicht, gebrauchtes Schmieröl, Gesteinsstaubverunreinigungen und Kondenswasser aus dem Schaftbereich abzuleiten. Wird dieser Entwässerungsanschluss durch angesammelten Schmutz, eine Knicke in der Entwässerungsleitung oder schlicht durch das Nichtwiederverbinden der Leitung nach einer Wartung blockiert, sammelt sich das gebrauchte Schmiermittel im Gehäuse an. Das kontaminierte Öl gelangt dann über die Spielfreiheit der Führungsbuchse in den hydraulischen Schlagbohrbereich, wo es sich mit der hydraulischen Schlagflüssigkeit vermischt. Diese Kontamination beschleunigt gleichzeitig den Verschleiß der Schlagdichtungen und der Kolbenbohrungsfläche.

Die Überprüfung der Entwässerungsleitung bei jedem Wartungsintervall – also die Prüfung des Durchflusses, die Bestätigung, dass die Leitung nicht eingeklemmt oder blockiert ist, sowie die Sicherstellung, dass sie außerhalb des Bohrgerätekörpers endet, damit das Öl ungehindert ablaufen kann – nimmt weniger als fünf Minuten in Anspruch. Dadurch wird verhindert, dass das Drehgehäuse zu einer Kontaminationsquelle wird, die beim nächsten Wartungsintervall Schlagkomponenten beschädigt.

Wartung von Hydrauliköl: Die andere Hälfte des Systems

Das Öl im Schlagkreislauf benötigt keine separaten Schmieradditive – das Hydrauliköl selbst bildet den hydrodynamischen Film für die Kolbenbohrung, die Ventilblock-Schieber und den Drehmotor. Erforderlich ist lediglich Sauberkeit. Verunreinigtes Hydrauliköl ist die Hauptursache für Verschleiß an Schlagventilen, Abrieb an Führungsbuchsen-Dichtungen sowie Kratzer am Drehmotor. Der ISO-Sauberkeitscode 16/14/11 ist das Ziel für den Schlagkreislauf; Systeme, die schmutziger laufen als dies, beschleunigen gleichzeitig den Verschleiß an sämtlichen Präzisionspassungen im Bohrgerät.

Ölwechsel in dem vom Hersteller empfohlenen Intervall – sowie unverzügliche Ölwechsel nach jedem Komponentenausfall, der möglicherweise metallische Partikel eingebracht hat – sind die wichtigste hydraulische Wartungsmaßnahme. HOVOO liefert Dichtungssätze für alle gängigen Bohrhammer-Modelle; planen Sie den Ölwechsel so, dass er mit dem Inspektionsintervall für den Dichtungssatz zusammenfällt, damit der Eingriff in den Hydraulikkreis bei einer Wartungsmaßnahme nicht drei Wochen später durch einen separaten Eingriff für die andere Maßnahme wiederholt werden muss. Vollständige Modellbezeichnungen unter hovooseal.com.