CH621172A5

CH621172A5 - Reversible percussion drilling machine

Info

Publication number: CH621172A5
Application number: CH615177A
Authority: CH
Inventors: Khaim Berkovich Tkach; Alexandr Dmitrievich Kostylev; Vladimir Maximovich Terin; Konstantin Borisovich Skachkov; Alexei Danilovich Terskov; Mikhail Judkovich Bondar; Vladimir Fedorovich Drobyazko
Original assignee: Inst Gornogo Dela Sibirskogo O
Priority date: 1976-05-17
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DK147714B; NL168579B; IT1118028B; GB1540344A; FR2352161B1; NO151630C; SE423923B; NO151630B; DK147714C; NL168579C; DE2722298B2; DK215877A; FR2352161A1; FI57159C; DE2722298C3; FI57159B; DE2722298A1; NL7705462A; ATA353577A; NO771741L

Description

Die Erfindung betrifft eine umkehrbar arbeitende Schlag-bohrmaschine, insbesondere zur Bildung von Bohrungen im Boden durch Bodenverdichtung, die durch Einwirkung eines gasförmigen Mittels in Betrieb gesetzt wird, enthaltend ein zylinderförmiges im Vorderteil zugespitztes Hohlgehäuse mit in diesem untergebrachten in hin- und hergehende Bewegung versetzbaren Schlagkopf, der(im Gehäuse die vordere Arbeitskammer mit variabler Raumgrösse bildet und in seinem Schaftteil einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, der eine hintere Arbeitskammer darstellt, die mit der vorderen Arbeitskammer durch Schlitze im Schlagkopf in Verbindimg steht, der bei seiner hin- und hergehenden Bewegung im Gehäuse gegen das Gehäuse Schläge ausübt infolge Einwirkung des unter Druck stehenden gasförmigen Mittels, das den Arbeitskammern durch einen koaxial im zylinderförmigen Hohlraum des Schlagkopfes angeordneten abgestuften Stutzen zugeführt wird, der im Hinterteil des Gehäuses befestigt ist und in der Wand der mit dem Schlagkopf zusammenwirkenden Grossdurchmesserstufe Schlitze aufweist, die durch eine abgefederte stufenartige Büchse abschliessbar sind, welche koaxial mit dem stufenartigen Stutzen angeordnet ist, und durch die dem Hinterteil des Gehäuses zugekehrten Fläche ihrer Grossdurchmesserstufe gemeinsam mit der Stutzen-Grosstufe eine Ringkammer bildet.

Gegenwärtig werden zur Bildung von Bohrungen im Boden weitgehend Einrichtungen benutzt, die durch ein gasförmiges Mittel unter Druck, z.B. durch Luft in Betrieb gesetzt werden. In den meisten Fällen können diese Einrichtungen eine Bewegungsumkehr ausführen, d. h. sie können entweder im Vor-wärtsgangbetrieb wirken, wobei sie in das Bodenmassiv vorgetrieben werden, oder im Rückgangsbetrieb, bei dem sie aus dem Bodenmassiv zur Tagesoberfläche hinausgehen.

Es ist eine Einrichtung bekannt, die ein im Vorderteil zugespitztes zylinderförmiges Gehäuse enthält. Im Inneren des Gehäuses ist ein in hin- und hergehende Bewegung versetzbarer Schlagkopf untergebracht, der einen Hohlraum im Schaftteil hat. In diesem Hohlraum ist ein stufenartiger Stutzen angeordnet, der am Gehäuse durch ein Gewinde befestigt ist. Der Stutzen hat zwei Stellungen, bei der einen wird der Vorwärtsgang und bei der anderen der Rückwärtsgang bewerkstelligt. Am Schaftteil des Stutzens ist ein Schlauch zur Zuführung des gasförmigen Mittels, z.B. Druckluft befestigt. Der Schlagkopf ist so im Gehäuse angeordnet, dass seine Aussenfläche gemeinsam mit der Innenfläche des Gehäuses die vordere Arbeitskammer bildet, die Innenfläche des Hohlraumes im Schaftteil des Schlagkopfes aber gemeinsam mit dem Stutzen -die hintere Arbeitskammer. Im Schlagkopf ist ein Schlitz vorgesehen, durch welchen die Kammern miteinander in Verbindung stehen zwecks Bewerkstelligung der hin- und herlaufenden Bewegung des Schlagkopfes, wobei die Verbindung der Kammern bei der Stellung des Schlagkopfes im Vorderteil des Gehäuses erfolgt.

Die Einrichtung wird durch Zuführen von Druckluft durch den Schlauch und Stutzen in die Vorderkammer in Betrieb gesetzt. Dabei läuft der Schlagkopf vorwärts und übt am Ende seines Hubes einen Schlag gegen den Vorderteil des Gehäuses aus. In diesem Augenblick wird die Druckluft aus der Hinterkammer durch den Schlitz im Schlagkopf der vorderen Arbeitskammer zugeführt.

Im Zusammenhang damit, dass die Schlagkopf-Stirnfläche, auf welche die Druckluft in der vorderen Arbeitskammer einwirkt, grösser als die Schlagkopfstirnfläche ist, auf welche

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die Druckluft in der hinteren Arbeitskammer einwirkt, wird die auf den Schlagkopf in Rückwärtsrichtung wirkende Kraft grösser, als diejenige, die auf den Schlagkopf in der Vorwärtsrichtung wirkt. Dadurch läuft der Schlagkopf rückwärts. Wenn der Schlagkopfschlitz ausserhalb der hinteren Stirnkante des Stutzens gelangt, erfolgt ein Auspuff der Druckluft aus der vorderen Arbeitskammer in die Aussenluft.

Dabei wird der Pressluftdruck in der vorderen Arbeitskammer kleiner als derjenige in der hinteren Arbeitskammer, welcher dem Druckwert in der Druckluftleitung gleich ist, und der Schlagkopf beginnt sich zum Vorderteil des Gehäuses zu bewegen, wobei der Vorwärtsgang ausgeführt wird.

Im weiteren Verlauf wiederholt sich das Vorwärtsgang-Arbeitsspiel der Einrichtung.

Zur Ausführung des Rückwärtsganges der Einrichtung ist der Stutzen in die Stellung für den Rückwärtsgang der Einrichtung zu bringen. Dazu wird der Stutzen durch den mit ihm verbundenen Schlauch solange mit Druck beaufschlagt, bis der Stutzen die hintere Randstellung einnimmt.

Dabei wird Druckluft der hinteren Arbeitskammer zugeführt und periodisch durch den Schlitz im Schlagkopf der Vorderkammer und hiermit die hin- und herlaufende Bewegung des Schlagkopfes bewerkstelligt. Jedoch übt der Schlagkopf in diesem Falle einen Schlag gegen den Schaftteil des Gehäuses aus und treibt die Einrichtung aus der beim Vorwärtsgang gebildeten Bohrung zurück.

Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, dass bei erheblicher Tiefe der Bohrung eine Übertragung des Drehmomentes auf den Stutzen erschwert und manchmal auch unmöglich ist. Ausserdem verursacht eine Umschaltung von einer Arbeitsweise auf die andere eine Verlängerimg des Umschal-tungsablaufs.

Es sind auch Einrichtungen bekannt, die ein zylinderförmiges Gehäuse mit in diesem untergebrachten Schlagkopf enthalten, der in hin- und herlaufende Bewegung versetzt werden kann. Der Schlagkopf ist im Schaftteil mit einem Hohlraum versehen, in dem ein am Gehäuse befestigter Stutzen untergebracht wird. Die Aussenwände des Schlagkopfes bilden gemeinsam mit den Innenwänden des Gehäuses die vordere Arbeitskammer, die Wände des Schlagkopfhohlraumes und die Stirnfläche des Stutzens - die hintere Arbeitskammer. Dieser Kammer stehen miteinander durch einen im Schlagkopf ausgeführten Schlitz in Verbindung.

Der Stutzen hat zwei ringförmige Vorsprünge, zwischen denen zwei längslaufende Vorsprünge liegen, die seine Verschiebung in Axialrichtung begrenzen, und zwei Vertiefungen zum Festhalten gegen Drehung in bezug auf das Gehäuse. Der Stutzen ist in einer Axialöffnung des Führungsgliedes angeordnet, das zwei Längsnuten und eine Öffnung aufweist, in der ein abgefederter mit einem Seil zur Fernbetätigung verbundener Feststeller angeordnet ist. Das Sperrglied des Feststellers greift bei Festhalteposition des Stutzens in die Vertiefung am Stutzenkörper ein. Die Längsnuten sind in den Wänden der Axialöffnung des Führungsgliedes ausgeführt. Die ringförmigen und längslaufenden Vorsprünge gewährleisten das Festhalten des Stutzens in zwei Stellungen: für den Vorwärtsgang und Rückwärtsgang der Einrichtung.

Beim Vorwärtsgangbetrieb der Einrichtung ist der Stutzen in eine Stellung angeordnet, bei der praktisch gleichzeitig der Schlag des Schlagkopfes gegen den Vorderteil des Gehäuses und der Drucklufteintritt in die vordere Arbeitskammer gewährleistet werden. Bei dieser Betriebsweise erfolgt die hin-und herlaufende Bewegung des Schlagkopfes, die durch den Schlag gegen den Vorderteil des Gehäuses begleitet ist. Zur Ausführung einer Umkehr der Einrichtung ist der Stutzen in eine andere Randstellung zu bringen. Dies wird dadurch erreicht, dass das Seil zur Fernbetätigung des Feststellers von

Hand gespannt und das Sperrglied aus der Vertiefung am Stutzen gelöst werden.

Danach wird durch Drehung des Schlauches der Stutzen solange in bezug auf das Führungsglied gedreht bis die Längsnuten des Stutzens mit denjenigen des Führungsgliedes zusammenfallen. Unter Einwirkung der in der hinteren Arbeitskammer vorhandenen Druckluft bewegt sich der Stutzen in Richtung vom Vorderteil der Einrichtung und nimmt die zweite Stellung an. Zum Festhalten des Stutzens wird durch den Schlauch die Drehung des Stutzens um seine Achse bewerkstelligt, und durch loslassen des Feststellerseils wird der Stutzen in dieser Stellung arretiert.

In dieser Stellung wird ein im Vergleich mit dem Vorwärtsgangbetrieb früheres Einströmen der Druckluft in die vordere Arbeitskammer und ein späteres Ausstossen gewährleistet, wodurch der Schlagkopf gegen den Hinterteil der Einrichtung Schläge ausübt und hiermit den Rückwärtsgang der Einrichtung bewirkt.

Der Nachteil dieser Einrichtung besteht in der Notwendigkeit des Vorhandenseins eines Sonderstahlseils, das entweder sich mit dem Schlauch verdrehen oder sich an irgendeinen Gegenstand anhaken kann. Ausserdem ist zur Umkehr des Ganges die Drehung des Schlauches erforderlich, was bei Bildung von tiefen Bohrungen erschwert ist. Durch diese Umstände wird der Betrieb komplizierter.

Es ist eine Einrichtung bekannt, die ein zylinderförmiges Gehäuse mit in diesem untergebrachten Schlagkopf enthält, der in hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist. Der Schlagkopf ist mit einem Hohlraum im Schaftteil ausgeführt, in dem der am Gehäuse befestigte Stutzen sitzt. Die Aussenwände des Schlagkopfes bilden gemeinsam mit den Innenwänden des Gehäuses die vordere Arbeitskammer, die Wände des Schlagkopfhohlraumes und die Stirnfläche des Stutzens aber die hintere Arbeitskammer. Der Schlagkopf hat Schlitze, durch welche die Kammern zwecks Bewerkstelligung der hin- und hergehenden Bewegung des Schlagkopfes in Verbindung miteinander stehen.

Die Eigenartigkeit dieser Bauart besteht darin, dass eine in bezug auf den Stutzen drehbare Büchse vorgesehen ist. Dies wird durch Ausführung einer Formnut am Stutzen und eines in diese Nut eingreifenden Vorsprungs an der Büchse erreicht. Der Stutzen hat an der Grosstufe zwei Schlitzreihen, die Büchse aber an der Grosstufe zwei Nutenreihen, die so ausgeführt sind, dass bei einer Drehung der Büchse in bezug auf den Stutzen die Büchse durch ihre Wände eine Reihe von Schlitzen am Stutzen schliesst und die andere Reihe öffnet. Beim Vorwärtsgang der Einrichtung sind Schlitze geschlossen die näher zum Vorderteil des Gehäuses liegen und Schlitze geöffnet, die im Schaftteil liegen. In diesem Fall strömt Druckluft in die vordere Arbeitskammer erst nach dem Übergang der Schlagkopfschlitze hinter die Vorderkante des Stutzens, der Druck-luftausstoss aber erfolgt durch die offenen Schlitze des Stutzens.

Wird Druckluft durch den Schlauch und Stutzen der hinteren Arbeitskammer zugeführt, läuft der Schlagkopf in Richtung zum Vorderteil des Gehäuses. Bei der Randstellung übt er einen Schlag gegen das Gehäuse aus. In diesem Augenblick strömt die Druckluft aus der hinteren Arbeitskammer durch die Schlitze im Schlagkopf in die vordere Arbeitskammer. Infolge Differenz der Kräfte, die auf den Schlagkopf an der Seite der vorderen und hinteren Kammern wirken, beginnt der Schlagkopf sich rückwärts zu verschieben. Nachdem die Schlitze des Schlagkopfes mit denjenigen des Stutzens zusammenfallen werden, wird ein Ausstoss der Druckluft aus der vorderen Arbeitskammer in die Aussenluft erfolgen.

Zwecks Umschaltung der Einrichtung vom Vorwärtsgangbetrieb auf Rückwärtsgangbetrieb ist die Zuführung von Druckluft an die Einrichtung in der Rohrleitung abzuschliessen.

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Unter Einwirkung einer Feder wird die Büchse sich in bezug auf den Stutzen verschieben und durch die Formnut eine Drehung der Büchse in bezug auf den Stutzen erfolgen. Bei der darauf folgenden Zuführung von Druckluft in die Einrichtung wird sich die Büchse zusätzlich noch in bezug auf den Stutzen drehen. Dabei werden die näher am Vorderteil des Gehäuses liegenden Stutzenschlitze geöffnet und die näher am Schaftteil des Gehäuses liegenden Schlitze geschlossen. Bei Druckluftzuführung in die hintere Arbeitskammer wird während der Schlagkopfbewegung das Einströmen in die vordere Arbeitskammer früher als beim Vorwärtsgang der Einrichtung erfolgen, der Ausstoss aber erfolgt entsprechend später. Dadurch wird der Schlagkopf bei seiner Bewegung Schläge gegen den Schaftteil des Gehäuses ausüben.

Der Nachteil dieser Einrichtung besteht in den Schwierigkeiten beim Betrieb, die damit verbunden sind, dass bei einer zufälligen Abschaltung der Druckluft oder einer Betriebsunterbrechung, die mit einer Abschaltung der Druckluftquelle verbunden ist, eine Umschaltung der Arbeitsweise der Maschine erfolgt. Dieser Umstand ist besonders beim Eintreiben der Maschine in den Boden unannehmbar, da zur Richtungskorrektion die Druckluftzuführung mehrfach ab- und eingeschaltet wird.

Die Erfindung bezweckt eine Beseitigimg der Nachteile der beschriebenen Einrichtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine umkehrbar arbeitende Schlagbohrmaschine zur Bildung von Bohrungen im Boden zu schaffen, bei der das Umschalten des Betriebes vom Vorwärtsgang auf Rückwärtsgang durch Anziehen des luftzuführenden Schlauches erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Eine solche Ausführung der Einrichtung sichert die Steuerung der Bohrmaschine vom Vorwärtsgang auf Rückwärtsgang durch Anziehen des luftzuführenden Schlauches automatisch bei Abschaltung der Druckluftzuführung.

Es ist zweckmässig, an der stufenartigen Büchse und am stufenartigen Stutzen Kanäle auszuführen, die beim Vorwärtsgang der Bohrmaschine die zusätzliche Ringkammer mit der Aussenluft in Verbindung setzen.

Mit einer solchen Ausführung der Bohrmaschine kann das Ausstossen der Druckluft, die durch Spielräume zwischen sich berührenden Gliedern der stufenartigen Büchse und Stutzen und dem Ring eingedrungen ist, aus der zusätzlichen Kammer in die Atmosphäre gewährleistet werden. Das verursacht eine grössere Differenz zwischen den Druckwerten in den Arbeitskammern, wodurch die Kraft, die die Büchse in vorderer Randstellung festhält, erhöht wird.

Es ist von Vorteil, wenn an der Kleindurchmesserstufe der stufenartigen Büchse direkt hinter ihrer Grossdurchmesserstufe, an der zum Gehäuseendteil gerichteten Seite, eine Ringnut vorgesehen wird, durch die beim Rückwärtsgang der Bohrmaschine die Ringkammer mit der Aussenluft in Verbindung gebracht wird.

Dadurch kann das Entfernen der durch Spielräume zwischen sich berührenden Gliedern der stufenartigen Büchse und des stufenartigen Stutzens eingedrungenen Druckluft aus der Ringkammer in die Atmosphäre sichergestellt werden, wodurch eine grössere Differenz zwischen den Druckwerten in den Arbeitskammern verursacht und die Kraft, die die Büchse in Randstellung festhält, erhöht wird.

Es ist zweckmässig, den Ring aus elastischem Werkstoff auszuführen. Dadurch wird eine bessere Abdichtung der zusätzlichen Kammer an der Berührungsstelle zwischen Büchse und Ring gewährleistet, da der letztere sich in die Büchse, indem er verformt wird, spielfrei einpresst.

Es ist zweckmässig, den Ring aus elastischem Werkstoff an der Berührungsseite mit der stufenartigen Büchse mit einer kegelförmigen Oberfläche zu versehen, und die stufenartige Büphse an der Berührungsseite mit dem elastischen Ring ebenfalls mit einer kegelförmigen Oberfläche auszuführen.

Dadurch werden ebenfalls die Abdichtung der Beriihrungs-stelle zwischen dem Ring und der stufenartigen Büchse verbessert.

Es ist von Vorteil, wenn der Ring aus elastischem Werkstoff an der Berührungsstelle mit der stufenartigen Büchse mit einem Ring mit Bund aus hartem Werkstoff, z.B. aus Stahl versehen wird.

Eine solche Ausführung verlängert die Lebensdauer der sich berührenden Oberflächen.

Es ist zweckmässig, im Inneren der stufenartigen Büchse, an der dem Schlagkopf zugekehrten Seite, ein Einsatzstück anzuordnen, dessen Aussenfläche mit der Innenfläche der stufenartigen Büchse einen Kanal bildet, der die zusätzliche Kammer mit der Aussenluft in Verbindung setzt.

Eine solche Ausführung der Einrichtung vereinfacht die Bauart.

Es ist zweckmässig, das Einsatzstück aus elastischem Werkstoff, z.B. aus Gummi herzustellen.

Eine derartige Ausführung der Einrichtung macht die Herstellung der Einrichtung einfacher und verlängert infolge Verringerung der Masse die Lebensdauer der Einrichtung.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und beigelegter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Längsschnitt der erfindungsgemässen umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschinej bei der die gegenseitige Anordnung der Teile dem Vorwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht;

Fig. 2 Längsschnitt der erfindungsgemässen umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschine, bei der die gegenseitige Anordnung der Teile dem Rückwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht;

Fig. 3 Längsschnitt einer Ausführung der umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschine mit zusätzlichem Hartring;

Fig. 4 Längsschnitt einer Ausführung der erfindungsgemässen umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschine, bei der die gegenseitige Anordnung der Teile dem Vorwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht,

Fig. 5 Längsschnitt einer erfindungsgemässen Schlagbohrmaschine, bei der in der Büchse Kanäle vorgesehen sind und die gegenseitige Anordnung der Teile dem Rückwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht;

Fig. 6 Schnitt VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 Längsschnitt einer Ausführung der erfindungsgemässen umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschine, bei der ein Einsatzstück vorgesehen ist und die gegenseitige Anordnung der Teile dem Vorwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht;

Fig. 8 Längsschnitt der erfindungsgemässen umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschine, bei der ein Einsatzstück vorgesehen ist und die gegenseitige Anordnung der Teile dem Rückwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht;

Fig. 9 Schnitt IX-IX in Fig. 7;

Fig. 10 Längsschnitt einer Ausführung der erfindungsgemässen umkehrbar arbeitenden Schlagbohrmaschine, bei der ein elastisches Einsatzstück vorgesehen ist und die gegenseitige Anordnung der Teile dem Vorwärtsgangbetrieb der Bohrmaschine entspricht; und

Fig. 11 Schnitt XI-XI in Fig. 10.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält die umkehrbar arbeitende Schlagbohrmaschine ein Gehäuse 1, das als Hohlzylinder ausgeführt ist, der im Vorderteil zugespitzt ist, d. h. an demjenigen Teil, der direkt die Bohrung im Boden bildet. Im Gehäuse 1 ist ein s

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in hin- und hergehende Bewegung versetzbarer Schlagkopf 2 angeordnet, der in seinem Schaftteil einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, welcher eine hintere Arbeitskammer 3 bildet. Die Aussenfläche des Schlagkopfes 2 bildet gemeinsam mit der Innenfläche des Gehäuses 1 eine vordere Arbeitskammer 4. Bei der hin- und hergehenden Bewegung des Schlagkopfes 2 ändern die Arbeitskammem 3,4 ihren Rauminhalt. Die hintere und vordere Arbeitskammern 3 bzw. 4 sind miteinander durch Schlitze 5 im Schlagkopf 2 verbunden.

Im Schaftteil des Schlagkopfes 2 ist koaxial mit dem Schlagkopf 2 und somit auch mit dem Gehäuse 1 ein stufenartiger Stutzen 6 untergebracht, der durch eine Grossdurchmesserstufe in den Hohlraum des Schlagkopfes 2 eingreift, durch eine Kleindurchmesserstufe aber am Hinterteil des Gehäuses 1 mittels einer Mutter 7 befestigt ist, die eine nach aussen gerichtete Öffnung 8 zum Ausstoss der Druckluft aufweist. Der stufenartige Stutzen 6 hat in seiner Grosstufe Schlitze 9 und eine Ringnut 10, die an der Austrittstelle der Schlitze 9 auf die Aussenfläche des stufenartigen Stutzens 6 angeordnet ist. Die Schlitze 9 des stufenartigen Stutzens 6 sind zur Zuführung von Druckluft aus der hinteren Arbeitskammer 3 in die vordere Arbeitskammer 4 bestimmt, und zwar beim Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine.

Im Inneren des stufenartigen Stutzens 6 ist koaxial zum letzteren eine in bezug auf den stufenartigen Stutzen 6 abgefederte stufenartige Hohlbüchse 11 untergebracht, die durch die dem Hinterteil des Gehäuses 1 zugewandte Oberfläche ihrer Grossdurchmesserstufe gemeinsam mit der Grossdurchmesserstufe des Stutzens 6 eine Ringkammer 12 bildet. An der stufenartigen Büchse 11 ist eine an der Kleindurchmesserstufe angeordnete Öffnung 13 vorgesehen, durch die die Ringkammer 12 mit einer (in Figuren nicht gezeigten) Druckluftquelle in Verbindimg gebracht wird, und zwar beim Vorwärtsgang der Schlagbohrmaschine. An der Grosstufe des stufenartigen Stutzens 6 ist gleichachsig mit dem letzteren an der Seite seines Vorderteils ein Ring 14 starr befestigt. Die der stufenartigen Büchse 11 zugewandte Stirnfläche des Ringes 14, die Innenfläche des stufenartigen Stutzens 6 und die Aussenfläche der stufenartigen Büchse 11 bilden eine zusätzliche Ringkammer 15, die mit der Druckluftquelle in Verbindung gebracht wird, und zwar beim Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine. Zwischen der stufenartigen Büchse 11 und stufenartigem Stutzen 6 ist eine Feder 16 angeordnet. An die stufenartige Büchse 11 ist ein Schlauch 17 zur Druckluftzuführung befestigt.

Der Betrieb der beschriebenen Schlagbohrmaschine läuft in folgender Weise ab.

Zur Einstellung eines Vorwärtsganges an der Schlagbohrmaschine wird die stufenartige Büchse 11 unter Einwirkung der Feder 16 in die vordere Endlage gestellt. Dabei sind die Schlitze 9 des stufenartigen Stutzens 6 durch die Grossdurchmesserstufe der Büchse 11 abgeschlossen, die vordere Stirnfläche der stufenartigen Büchse 11 aber steht in Berührung mit dem Ring 14. In Fig. 1 ist die vordere Endstellung des Schlagkopfes 2 beim Vorwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine dargestellt.

Wird Druckluft durch den Schlauch 17 der hinteren Arbeitskammer 3 zugeführt, tritt die Druckluft durch die Schlitze 5 des Schlagkopfes 2 in die vordere Arbeitskammer 4 ein.

Dadurch, dass der Luftdruck in der hinteren und vorderen Kammern 3 bzw. 4 ca. gleich ist und die Stirnflächen des Schlagkopfes 2, auf die die Druckluft in der vorderen Arbeitskammer 4 einwirkt, grösser als die Stirnfläche des Schlagkopfes 2 ist, auf die die Druckluft in der hinteren Arbeitskammer 3 einwirkt, entstehen verschieden grosse Kräfte, die auf den Schlagkopf 2 an der Seite der vorderen und hinteren Kammern 3 bzw. 4 einwirken, wobei die Kraft an der Seite der vorderen

Arbeitskammer 4 grösser ist. Dadurch beginnt der Schlagkopf

2 sich zum Hinterteil des Gehäuses 1 zu bewegen. Beim Abschliessen der Schlitze 5 im Schlagkopf 2 durch die Wände der Grosstufe des stufenartigen Stutzens 6 wird die Druckluftzuführung in die vordere Arbeitskammer 4 unterbrochen. Mit der Bewegung des Schlagkopfes 2 wird der Rauminhalt der Arbeitskammer 4 vergrössert und die in der Kammer vorhandene Druckluft expandiert. Nachdem die Schlitze 5 des Schlagkopfes 2 hinter die hintere Stirnkante der Grossdurchmesserstufe des stufenartigen Stutzens 6 geraten, wird die vordere Arbeitskammer 4 durch die Schlitze 5 des Schlagkopfes 2 und die Öffnung 8 der Mutter 7 mit der Aussenluft in Verbindung gesetzt. In der vorderen Arbeitskammer 4 wird der Druck der dort befindlichen Luft dem Aussenluftdruck gleich, wodurch an der Vorderseite des Gehäuses 1 keine Kräfte auf den Schlagkopf 2 einwirken werden. Gleichzeitig aber wird an der Seite der ständig mit der Druckluftquelle in Verbindung stehenden hinteren Arbeitskammer 3 auf den Schlagkopf 2 eine Kraft wirken, die infolge Einwirkung der Druckluft auf die Schlagkopfstirnfläche entsteht, welche der hinteren Arbeitskammer 3 zugewandt ist.

Unter Einwirkung dieser Kraft hält der Schlagkopf 2 still, und dann beginnt er sich zu bewegen bis zum Augenblick, bis sein Vorderteil gegen das Gehäuse 1 schlägt. Ungefähr in demselben Augenblick wird der Schlitz 5 des Schlagkopfes 2 hinter die vordere Stirnfläche des stufenartigen Stutzens 6 gelangen und die Druckluft wird der hinteren Arbeitskammer

3 durch die Schlitze 5 im Schlagkopf 2 der vorderen Arbeitskammer 4 zugeführt. Der Schlagkopf 2 beginnt rückwärts zu laufen, und das Arbeitsspiel wiederholt sich.

Während des ganzen Arbeitsspiels beim Vorwärtsgang der Schlagbohrmaschine steht die Ringkammer 12 durch die Öffnungen 13 der stufenartigen Büchse 11 mit der Druckluftquelle in Verbindung, wodurch in dieser Kammer der Druckwert ziemlich gleich demjenigen der Druckluftquelle ist.

Die zusätzliche Ringkammer 15 ist luftdicht abgeschlossen infolge Berührung der stufenartigen Büchse 11 mit dem Ring 14, und in der Kammer 15 ist der Luftdruck kleiner als der Rohrleitungsdruck. Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Luftabdichtung an der Berührungsstelle zwischen dem Ring 14 und der stufenartigen Büchse 11 ist es erwünscht, den Ring 14 aus elastischem Werkstoff, z.B. aus Gummi anzufertigen, die Berührungsstelle aber zwischen Ring 14 und der stufenartigen Büchse 11 mit einer kegelförmigen Oberfläche auszubilden. Dadurch wird ein ausreichend spielfreies Anliegen der Teile an der Berührungsstelle gewährleistet, und zwar infolge Verformung des elastischen Werkstoffs, aus dem der Ring 14 gefertigt ist. Als Resultat entsteht infolge Einwirkung der in der Ringkammer 12 vorhandenen Druckluft eine Kraft, die auf den Vorderteil des Gehäuses 1 gerichtet ist. Unter Einwirkung dieser Kraft und der Feder 16 wird die stufenartige Büchse 11 in der vorderen Endstellung zurückgehalten.

Zur Bewerkstelligung einer Umkehrung des Betriebes der Bohrmaschine wird der Schlauch 17 (Fig. 2) gespannt und somit die stufenartige Büchse 11, indem die Feder 16 gepresst wird, in die hintere Endstellung versetzt bis zum Anschlag der Stirnfläche der Grosstufe der Büchse 11 gegen die innere Stirnfläche der Grosstufe des stufenartigen Stutzens 6. Dabei werden die Öffnungen 13 der stufenartigen Büchse 11 durch die Innenfläche der Kleindurchmesserstufe des stufenartigen Stutzens 6 abgeschlossen. Zwischen der vorderen Stirnfläche der stufenartigen Büchse 11 und dem Ring 14 bildet sich ein Spielraum und somit wird die zusätzliche Ringkammer 15 mit der Druckluftquelle in Verbindung gesetzt. Die Schlitze 9 an der Grossdurchmesserstufe des stufenartigen Stutzens 6 werden geöffnet und setzt sich mit der zusätzlichen Kammer 15 in Verbindung.

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In Fig. 2 ist die hintere Endstellung des Schlagkopfes 2 beim Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine dargestellt.

Die durch den Schlauch 17 der hinteren Arbeitskammer 3 und der zusätzlichen Ringkammer 15 zugeführte Druckluft wirkt auf die stufenartige Büchse 11 ein, und die entsprechende Kraft hält die Büchse 11 während des Rückwärtsgangbetriebes der Schlagbohrmaschine zurück. Gleichzeitig damit wirkt die Druckluft auf den Schlagkopf 2 an der Seite der hinteren Arbeitskammer 3. Der Schlagkopf 2 bewegt sich in Richtung des Vorderteils der Schlagbohrmaschine. Werden die Schlitze 5 der Schlagkopfes 2 in Verbindung mit der Ringnut 10 an der Grossdurchmesserstufe des stufenartigen Stutzens 6 gesetzt, so strömt die Druckluft aus der zusätzlichen Kammer 15 durch die Schlitze 9, Ringnut 10 an der Grossdurchmesserstufe des stufenartigen Stutzens 6 in die vordere Arbeitskammer 4. Da die in die vordere Arbeitskammer 4 auslaufende Stirnfläche des Schlagkopfes 2 grösser als die Stirnfläche des Schlagkopfes ist, die in die hintere Arbeitskammer 3 ausläuft, wird die auf den Schlagkopf 2 an der Seite der vorderen Arbeitskammer 4 wirkende Kraft grösser sein, als diejenige, die an der Seite der hinteren Arbeitskammer 3 wirkt. Durch diese Kraft beginnt die Bremsung des Schlagkopfes 2.

Bei weiterer Bewegung des Schlagkopfes 2 vorwärts, bei welcher die Schlitze 5 des Schlagkopfes 2 durch die Wände des stufenartigen Stutzens 6 abgeschlossen werden, wird sich der Rauminhalt der vorderen Arbeitskammer 4 verkleinern, wodurch eine Erhöhung des Druckwertes in der Kammer 4 auftritt. Dadurch wird die Kraft, die auf den Schlagkopf an der Seite der vorderen Arbeitskammer 4 wirkt, noch mehr ver-grössert. Unter Einwirkung dieser Kraft steht der Schlagkopf 2 still und beginnt mit der Rückwärtsbewegung. Am Ende seines Hubes übt er einen Schlag gegen den Schaftteil des Gehäuses 1 aus (genauer genommen - gegen die Mutter 7). Unter Einwirkung dieser Schläge wird die Schlagbohrmaschine rückwärts aus der gebildeten Bohrung versetzt werden, wobei der Rückwärtsgang bewerkstelligt wird. Die Schlitze 5 des Schlagkopfes

2 verlaufen ausserhalb der Stirnfläche der Grossdurchmesserstufe des stufenartigen Stutzens 6, wodurch ein Ausstoss der Druckluft aus der vorderen Arbeitskammer 4 nach aussen erfolgt. Unter Einwirkung der in der hinteren Arbeitskammer

3 vorhandenen Druckluft bewegt sich der Schlagkopf 2 vorwärts und das Arbeitsspiel wiederholt sich.

Zur Umschaltung der Schlagbohrmaschine vom Rückwärtsgangbetrieb auf Vorwärtsgangbetrieb ist die Druckluftzuführung an die Bohrmaschine abzuschalten. Unter Einwirkung der Feder 16 wird die stufenartige Büchse 11 in die Vorderstellung versetzt. Bei der nachfolgenden Druckluftzuführung wird die Schlagbohrmaschine den Vorwärtsgangbetrieb ausführen.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführung der Schlagbohrmaschine dargestellt. Die Eigentümlichkeit dieser Bauart besteht darin, dass der Ring 14 an seiner Berührungsstelle mit der stufenartigen Büchse 11 mit einem Ring 18 versehen wird, der aus hartem Werkstoff, z.B. aus Metall, gefertigt ist. Der Ring 18 hat im Inneren einen ringförmigen Bund 19, gegen den sich die stufenartige Büchse abstützt. Die Wirkungsweise der Schlagbohrmaschine zum Vortrieb von Bohrungen im Boden bleibt ähnlich der oben beschriebenen. Die Anwendung des Ringes aus härterem Werkstoff ermöglicht es, die Festigkeit der Teile an der Berührungsstelle miteinander zu erhöhen und die Lebensdauer der Teile zu verlängern.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführung der Schlagbohrmaschine dargestellt. Die Eigentümlichkeit der Bauart dieser Einrichtung besteht in der Ausführung an der stufenartigen Büchse 11 und am stufenartigen Stutzen 6 der Kanäle 20 bzw. 21, die beim Vorwärtsgang die zusätzliche Ringkammer 15 mit der Aussenluft in Verbindung setzten.

In diesem Falle bleibt die Luftverteilung und somit auch der Vorwärtsgangbetrieb sowie Rückwärtsgangbetrieb dem vorstehend beschriebenen ähnlich. Die Ausführung der Kanäle 20 und 21 gewährleistet das Auslassen von Druckluft, die durch die Spielräume zwischen den sich berührenden Oberflächen in die zusätzliche Ringkammer 15 eingedrungen ist. Dadurch wird der Luftdruck in der zusätzlichen Ringkammer 15 dem Aussenluftdruck gleich bei einer vorderen Endstellung der stufenartigen Büchse 11, die den Vorwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine bestimmt. Hierbei fallen die Kanäle 20 an der stufenartigen Büchse 11 mit den Kanälen 21 am stufenartigen Stutzen 6 zusammen.

In der Ringkammer 12 ist der Luftdruck gleich demjenigen in der Rohrleitung infolge Verbindung der Kammer 12 mit der Druckluftquelle durch die Öffnung an der stufenartigen Büchse 11. Dadurch wird durch die Kraft der in der Ringkammer befindlichen Druckluft die stufenartige Büchse 11 an den Ring 14 gepresst.

Somit wird die Betriebszuverlässigkeit der Schlagbohrmaschine erhöht, da beim beliebigen Eindringen der Druckluft in die zusätzliche Ringkammer 15 die Druckluft durch die Kanäle 20 und 21 nach aussen abgelassen wird, was eine Druckerhöhung in der Kammer 12 verhindert.

Beim Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine nimmt die stufenartige Büchse 11 (Fig. 5) die hintere Endstellung ein, bei der einer der Ausläufe ihres Kanals 20 durch die Innenwände der Kleindurchmesserstufe des Stutzens 6 abgeschlossen ist, wodurch die zusätzliche Ringkammer 15 mit der Atmosphäre nicht verbunden wird (Fig. 5).

In Fig. 6 ist der Querschnitt dieser Schlagbohrmaschine gezeigt, aus der die gegenseitige Anordnimg der Öffnung 13 der stufenartigen Büchse 11 und ihres Kanals 20 ersichtlich ist.

Diese Bohrmaschine kann mit einer Ringnut 22 (Fig. 4, 5) ausgeführt werden, die an der Kleindurchmesserstufe der stufenartigen Büchse 11 angeordnet wird, und zwar direkt hinter der Grossdurchmesserstufe dieser Büchse 11 an der dem Endteil des Gehäuses 1 zugekehrten Seite.

Beim Vorwärtsgang der Schlagbohrmaschine liegt die Ringnut 22 in der Ringkammer 12 und übt keinen Einfluss auf den Betrieb der Schlagbohrmaschine aus.

Beim Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine, wenn die stufenartige Büchse 11 in die hintere Endstellung eingestellt wird, fällt die Ringnut 22 mit dem Kanal 21 an dem stufenartigen Stutzen 6 zusammen, wodurch die Ringkammer 12 mit der Aussenluft in Verbindung gesetzt wird und in dieser Kammer 12 der Atmosphärendruck aufrechterhalten wird. Die in diese Ringkammer 12 durch die Spielräume zwischen den sich berührenden Oberflächen der stufenartigen Büchse 11 und des stufenartigen Stutzens 6 einströmende Druckluft wird durch die Ringnut 22 und den Kanal 21 am stufenartigen Stutzen 6 nach aussen entfernt.

Dieser Umstand gewährleistet einen sichereren Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine, da die Kraft ansteigt, welche die stufenartige Büchse 11 in der hinteren Endstellung zurückhält.

Es ist noch eine Abwandlung der Schlagbohrmaschine möglich, bei der die stufenartige Büchse 11 (Fig. 7, 8, 9) zusammengesetzt ausgeführt wird. Im Inneren der Büchse 11 an der dem Schlagkopf 2 zugekehrten Seite ist ein Einsatzstück 23 angeordnet, dessen Aussenfläche gemeinsam mit der Innenfläche der stufenartigen Büchse 11 einen Kanal 24 bildet, der die zusätzliche Ringkammer 15 mit der Atmosphäre in Verbindung setzt. Auf der Aussenfläche des Einsatzstücks 23 sind zwei Ringnuten 25,26 dazu ausgeführt, damit bei Drehung des Einsatzstücks 23 der Längsteil des Kanals 24 ständig mit seinen Radialteilen in Verbindung bleibt. Die gegenseitige Lage des Kanals 24 mit der Öffnung 13 der stufenartigen Büchse 11 ist in Fig. 9 dargestellt.

Beim Vorwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine nimmt die stufenartige Büchse 11, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, die

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vordere Endstellung ein, bei der das Einsatzstück 23 sich gegen den Ring 15 abstützt und hiermit die zusätzliche Ringkammer 15 abdichtet, und die durch den Kanal 24 in die Kammer 15 eingedrungene Druckluft wird nach aussen abgelassen. s

Beim Rückwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine (Fig. 8) nimmt die stufenartige Büchse 12 die hintere Endstellung ein, bei der einer der Ausläufe des Kanals 24 durch die Wände des stufenartigen Stutzens 6 abgeschlossen ist und somit die zusätzliche Ringkammer 15 mit der Aussenluft nicht i« in Verbindung steht.

In Fig. 9 ist der Querschnitt der Schlagbohrmaschine dargestellt, aus welchem die gegenseitige Lage des Kanals 13 und der Öffnung 13 der stufenartigen Büchse 11 ersichtlich ist. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist ähnlich der oben is beschriebenen.

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Eine solche Ausführung ermöglicht es, die Herstellung des Kanals, der die zusätzliche Ringkammer 15 (Fig. 7, 8) mit der Aussenluft in Verbindung setzt, zu vereinfachen.

In Fig. 10 ist eine weitere Abwandlung der Schlagbohrmaschine dargestellt. Die Eigentümlichkeit dieser Ausführung besteht darin, dass das Einsatzstück 23 aus elastischem Werkstoff, z.B. aus Gummi gefertigt ist. Seine Aussenwände bilden gemeinsam mit den Innenwänden der stufenartigen Büchse 11 einen Kanal 24, der beim Vorwärtsgangbetrieb der Schlagbohrmaschine die zusätzliche Ringkammer 15 mit der Aussenluft in Verbindung setzt.

In Fig. 11 ist der Querschnitt der Schlagbohrmaschine dargestellt, aus welchem die gegenseitige Lage des Kanals 24 und der Öffnung 13 der stufenartigen Büchse 11 ersichtlich ist

Die Wirkungsweise dieser Schlagbohrmaschine ist ähnlich der oben beschriebenen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Umkehrbar arbeitende Schlagbohrmaschine, insbesondere zur Bildung von Bohrungen im Boden durch Bodenverdichtung, die durch Einwirkung eines gasförmigen Mittels in Betrieb gesetzt wird, enthaltend ein zylinderförmiges im Vorderteil zugespitztes Hohlgehäuse (1) mit in diesem untergebrachten in hin- und hergehende Bewegung versetzbaren Schlagkopf (2), der im Gehäuse die vordere Arbeitskammer (4) mit variabler Raumgrösse bildet und in seinem Schaftteil einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, der eine hintere Arbeitskammer (3) darstellt, die mit der vorderen Arbeitskammer durch Schlitze (5) im Schlagkopf (2) in Verbindung steht, der bei seiner hin- und hergehenden Bewegung im Gehäuse gegen das Gehäuse Schläge ausübt infolge Einwirkung des unter Druck stehenden gasförmigen Mittels, das den Arbeitskammern durch einen koaxial im zylinderförmigen Hohlraum des Schlagkopfes angeordneten abgestuften Stutzen (6) zugeführt wird, der im Hinterteil des Gehäuses befestigt ist und in der Wand der mit dem Schlagkopf zusammenwirkenden Grossdurchmesserstufe Schlitze (9) aufweist, die durch eine abgefederte stufenartige Büchse (11) abschliessbar sind, welche koaxial mit dem stufenartigen Stutzen angeordnet ist, und durch die dem Hinterteil des Gehäuses zugekehrte Fläche ihrer Grossdurchmesserstufe gemeinsam mit der Stutzen-Grosstufe eine Ringkammer (12) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (11) an ihrer Kleindurchmesserstufe, die mit der Kleindurchmesserstufe des Stutzens (6) zusammenwirkt, Schlitze aufweist, die die Ringkammer (12) mit der Quelle des unter Druck stehenden gasförmigen Mittels beim Vorwärtsgang der Einrichtung in Verbindung setzen, und an der Grossdurchmesserstufe des Stutzens (6) gleichachsigmit ihm an der Seite des Gehäuse-Vorderteils ein Ring (14) starr befestigt ist, dessen der Büchse zugewandte Stirnfläche, die Innenfläche des Stutzens und Aussenfläche der Büchse eine zusätzliche Ringkammer (15) bilden, die beim Rückgang der Einrichtung mit der Quelle des unter Druck stehenden gasförmigen Mittels in Verbindung steht.
2. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Büchse (11) und am Stutzen (6) Kanäle (20,21) ausgeführt sind, die miteinander in Verbindung stehen und beim Vorwärtsgang der Einrichtung die zusätzliche Ringkammer (15) mit der Aussenluft in Verbindung setzen.
3. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (14) aus elastischem Werkstoff hergestellt ist.
4. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (14) aus elastischem Werkstoff an der Berührungsseite mit der Büchse (11) eine kegelförmige Oberfläche aufweist, und die Büchse (11) an der Berührungsseite mit dem elastischen Ring (14) ebenfalls mit einer kegelförmigen Oberfläche ausgebildet ist.
5. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring an der Berührungsstelle mit der Büchse durch einen Ring (14) mit Bund aus hartem Werkstoff gebildet ist.
6. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Büchse (11) an der zum Schlagkopf (2) gerichteten Seite ein Einsatzstück (23) angeordnet ist, dessen Aussenfläche gemeinsam mit der Innenfläche der Büchse einen Kanal (24) bildet, der die zusätzliche Ringkammer (15) mit der Aussenluft in Verbindung setzt.
7. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzstück (23) aus elastischem Werkstoff gefertigt ist.
8. Schlagbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kleindurchmesserstufe der Büchse (11) direkt hinter ihrer Grossdurchmesserstufe, an der dem Endteil des Gehäuses (1) zugekehrten Seite eine Ringnut (22) ausgeführt ist, durch die beim Rückgang der Einrichtung die Ringkammer (12) mit der Aussenluft in Verbindung gesetzt wird.