Sandvik-Gesteinsbohrgerät: Speziell für schweres Tunnelbohren, hohe Haltbarkeit und Produktivität

Beim Tunnelbohren werden Bohrwerkzeugkomponenten einer Belastung ausgesetzt, die sich im Vergleich zu oberflächlichen Prüfstandsversuchen nicht annähernd reproduzieren lässt. Die Maschine arbeitet in einem Vorort, wo die Vibrationen keine Möglichkeit zur Dämpfung haben, die Bohrstangen bleiben während jeder Schicht länger mit der Bruchfläche in Kontakt, und selbst eine geringfügige Abweichung bei der Bohrlochausrichtung führt zu einem Überbruch, der durch die erforderliche Betonauskleidung erhebliche Kosten verursacht.

Sandvik hat einen Großteil seiner Produktstrategie für die HL- und RD-Baureihen darauf ausgerichtet, genau dieses Problem zu lösen – nicht nur schneller, sondern vor allem gerader zu bohren und längere Betriebszeiten zwischen Wartungsstopps zu erreichen. Der Stabilisator ist das augenfälligste Element dieser Konstruktionsphilosophie, doch die dahinterstehende Architektur geht weit über eine einzelne Komponente hinaus.

Der Stabilisator: Mehr als ein Vibrationsdämpfer

Sandvik stattet die meisten seiner Hochleistungs-Bohrhammermodelle mit einem hydraulischen Stabilisator aus – der HL1060T, HL1560T, HL1560ST, RD1635CF und RD1840C sind alle serienmäßig damit ausgestattet. Die Funktion besteht darin, über den gesamten Bohrzyklus hinweg eine konstante Geometrie des Kontakts zwischen Schaft und Kolben aufrechtzuerhalten und so den Kontakt zwischen Bohrmeißel und Felsfläche zu steuern.

Warum ist das wichtig? Meißelhüpfen – bei dem der Meißel zwischen den Schlägen von der Felsfläche abhebt – verschwendet Schlagenergie und beschleunigt den ungleichmäßigen Verschleiß der Hartmetallbesatzung. Bei Granit mit einer Festigkeit von 250 MPa und einer 30-Meter-Rodstring-Länge kann das Meißelhüpfen die effektive Energieübertragung im Vergleich zu einem stetigen Kontakt um 15–20 % reduzieren. Der Stabilisator wirkt mittels hydraulischer Kraft, um die Schaftgeometrie stabil zu halten; dadurch laufen die Spannungswellen sauber in den Fels hinein, anstatt sich im Bohrgerät selbst zu reflektieren.

Der Sandvik DL422i, der den HF1560ST-Gesteinsbohrer verwendet, verzeichnet bei automatisierter Produktionsbohrung bis zu 10 % mehr gebohrte Meter pro Schicht – insbesondere weil Stabilisator und automatische Parametersteuerung zusammenwirken: Der Bohrer verliert keine Bohrzyklen durch Bohrmeißel-Hüpfen oder manuelle Anpassungen.

HL- und RD-Serie: Vergleich der Modellarchitekturen

Das Schlagmodul-Design des HL1560ST ist gesondert hervorzuheben. Kolben und Verteilerhülse arbeiten ohne Kontakt mit dem Bohrgerätekörper. Weniger Fugenflächen bedeuten weniger Leckstellen, und die seitliche Schraubverbindung, die die Körpermodule miteinander verbindet, reduziert die Anzahl der Dichtflächen, die unter zyklischer hydraulischer Belastung instand gehalten werden müssen.

Langkolbentechnologie und ihre tatsächlichen Auswirkungen

Der RD1840C von Sandvik verwendet ein Schlagpaket mit Langkolben, das eine höhere Schlagenergie mit einer anderen Impulsform als ein Kurzkolben-Design erzeugt. Untersuchungen zur Mechanik des Schlagbohrens zeigen, dass der Kurzkolben eine höhere maximale Schlagenergie erzeugt, während der Langkolben eine optimierte Impulsform erzeugt – eine bessere Energieübertragung in das Gestein pro Schlag bei geringerer Maximalspannung auf den Bohrstab.

Bei Bohrlochdurchmessern von 140–178 mm in Oberflächen-Longhole-Anwendungen hält das Langkolbendesign des RD1840C die Stabspannung innerhalb von Grenzwerten, die die Einsatzdauer der Stäbe T51 und GT60 deutlich verlängern. Dies ist ein bedeutender Faktor für die Betriebskosten: Ersatz-Stabstrings für Bohrlöcher über 30 Meter sind teuer, und eine Impulsform, die die Ermüdungszyklen an den Stabverbindungen reduziert, summiert sich über eine gesamte Produktionsperiode.

RockPulse – als Technologieintegration auf neueren Sandvik-Geräten verfügbar – überwacht die Spannungswelle in Echtzeit und liefert dem Bediener Daten, um die Bohrparameter an den tatsächlichen Gesteinskontakt anzupassen. Damit wird die Optimierung der Parameter von Schätzung zu Messung.

Schäfte-Schmierung: Der Wartungsschritt, der ausgelassen wird

Das zirkulierende Schaftschmiersystem (CSL) an den Modellen RD1635CF und HL1560T senkt den Schmierölverbrauch am Schaft um bis zu 70 % gegenüber herkömmlichen Systemen. Das ist nicht nur eine reine Betriebskostenangabe – es bedeutet auch weniger Kontamination des Spülkreislaufs durch Öl-Überblasen, was besonders wichtig ist, wenn der Spülwasserdruck bei 10–15 bar liegt und saubere Bohrlochbedingungen aufrechterhalten werden müssen.

Bei Sandvik-Modellen ohne CSL beeinflussen die Intervalle für die Schaftschmierung sowie die Auswahl der Ölsorte direkt den Verschleiß der Führungshülse und die Lebensdauer des Schaftadapters. Wird komprimiertes Fett zu selten injiziert, kommt es während der Drehphase zu metallischem Kontakt zwischen Schaft und Führungsbuchse. Wird es zu häufig injiziert, wandert überschüssiges Schmiermittel in die Dichtungen der Schlagkammer ein – wodurch Polyurethan-Dichtungen schneller altern als allein durch normalen zyklischen Verschleiß.

HOVOO liefert Dichtungssätze für Bohrhammer, die mit den Sandvik-HL- und -RD-Serienmodellen kompatibel sind, darunter Führungshülsen-Dichtungen und O-Ringe für Schaftadapter, die am häufigsten durch verschleißbedingte Schmierprobleme beschädigt werden. Modellspezifische Bezugsnummern für Sandvik-Anwendungen sind unter hovooseal.com aufgelistet.

Automatisiertes Bohren und der Übergang zum Dauerbetrieb

Sandviks i-Serie für Langlochbohrgeräte – wobei der DL422i das derzeitige Serienmodell ist – ist für den unbemannten Betrieb über Schichtwechsel hinweg konzipiert. Automatisches Lüfterbohren, automatische Auslegerneupositionierung sowie ferngesteuerte Bedienung über eine einzige Konsole ermöglichen es einem Bergwerk, den Bohrer während der 30–45 Minuten eines Schichtwechsels weiterlaufen zu lassen, die andernfalls ungenutzt blieben.

Auf Komponentenebene bedeutet dies, dass der Bohrhammer selbst näher an seinem theoretischen Einsatzzyklus arbeitet. Die Schlagstunden summieren sich schneller. Dichtungssätze, die bei manuell betriebenen Geräten möglicherweise 400 Stunden halten, erreichen bei automatisierten Konfigurationen bereits 500+ Betriebsstunden. Die Auswahl geeigneter Dichtungswerkstoffe – PU für Standardzyklen, HNBR für Bereiche mit erhöhter Temperatur – unter Berücksichtigung der tatsächlichen Betriebsstunden ist bei automatisierten Fahrzeugflotten wichtiger als bei herkömmlich betriebenen.