DE1012879B - Gesteinshammerbohrmaschine od. dgl. mit einem Hammerkolben - Google Patents

Description

Gesteiiisbohrmaschinen werden zum Teil als sogenannte Stoßbohrmaschinen oder als Hammerbohrmaschinen ausgeführt. Die Erfindung bezieht sich auf die letztere Art von Maschinen. Die bekannten Hammerbohrmaschinen haben den Nachteil, daß der ausgeübte Schlag auf den Hammerkolben eine Stoßwelle mit gefährlicher Maximalamplitude auf den Bohrerschaft überträgt, sofern größere Schlagenergien übererzielt werden sollen, um einen wirtschaftlichen Bohrfortschritt zu erreichen. Hierdurch wird der Bohrerschaft sehr leicht beschädigt.

Es wurde bisher meistens ein sehr schwerer und massiver Hammerkolbenkopf mit kurzem Schaft verwendet, der den Schlag auf den Bohrerschaft überträgt. Bei dieser Ausbildung treten gefährliche Beanspruchungen auf. Es ist aber auch bekanntgeworden, einen massiven und schweren Kolbenkopf mit einem langen Schaft zu versehen. Hierdurch kann aber der erwähnte Nachteil nicht behoben werden. Eine Beseitigung der gefährlichen Beanspruchung ergab sich auch nicht dadurch, daß der massive und schwere Kolbenkopf in der Mitte der Länge des Schaftes angeordnet wurde. Ein hohl ausgebildeter Schlagkolben ohne Schaft, wie er z. B. für Nietgeräte Anwendung findet, hat nur geringe Schlagmasse und eignet sich daher nicht für Gesteinsbohrmaschinen, von denen eine große Wucht des Schlages verlangt werden muß.

Es wurden nun Versuche angestellt, um die gefährlichen Stoßwellen im Bohrerschaft zu vermeiden. Dabei wurde ein Hammerkolben ausprobiert, der aus einem langen, auf den Bohrerschaft oder den Amboßblock schlagenden, stangenförmigen Kolbenschaft und wenigstens einem Kolbenkopf mit zwei Angriffsflächen für das Druckmittel besteht, wobei der Durchmesser des Kolbenkopfes wesentlich größer ist als der mittlere Durchmesser des Kolbenschaftes. Ein solcher Hammerkolben ist bereits bekannt. Nach einem Vorschlag, der indessen nicht zum Stande der Technik gehört, wurde zwischen Kolbenkopf und Kolbenschaft ein hohles Übergangsteil angeordnet, und die Gewichte beliebig gelegter Kolbenquerschnittselemente gleicher Höhe sind in allen drei Teilen des Kolbens untereinander annähernd gleichgestaltet. Hierdurch wurde ein Erfolg in der Richtung erzielt, die gefährlichen Stoßwellen im Bohrerschaft erheblich zu verringern.

Durch Untersuchungen und Aufzeichnung von Oszillogrammen wurde festgestellt, daß erfindungsgemäß der Durchmesser des Kolbenkopfes mehr als das Zweifache und die Länge des Hammerkolbens mehr als das Achtfache des mittleren Durchmessers des Kolbenschaftes betragen muß und der Kolbenkopf zweckmäßig aus einem Hohlzylinder besteht Gesteinshammerbohrmaschine od. dgl.
mit einem Hammerkolben

Anmelder:

Atlas Copco Aktiebolag,
Nacka (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing, E. Jourdan, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Kronberger Str. 46

Beanspruchte Priorität:
Sdvweden vom 19. April 1951

Herman Theodor Pyk, Saltsjö-Duvnäs (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

und einem diesen Hohlzylinder mit dem Kolbenschaft verbindenden Hohlkegel, wobei die Masse dieses Hohlzylinders und des Hohlkegels zusammen höchstens ein Viertel der gesamten Masse des Hammerkolbens ist. Bei einer in dieser Weise kombinierten Ausbildung des Hammerkolbens traten die gefährliehen Spannungen in dem Bohrerschaft nicht auf, so daß die zu übertragende Schlagenergie bei wirtschaftlichem Bohrervorschub erheblich gesteigert werden konnte.

Es ist auch möglich, den Kolbenkopf im Mittelbereich der Länge des Kolbenschaftes anzuordnen. Um eine große Schlagzahl übertragen zu können, ist es zweckmäßig, die Hublänge des Hammerkolbens kleiner zu bemessen als den Durchmesser des Kolbenkopfes.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von durch Druckluft angetriebenen Gesteinshammerbohrmaschinen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer Gesteinshammerbohrmaschine der Erfindung mit einem Differential-Hammerkolben und

Fig. 2 teilweise im Schnitt eine weitere Ausführungsform einer Gesteinshammerbohrmaschine.

Die in Fig. 1 dargestellte, durch Druckluft angetriebene Gesteinshammerbohrmaschine besteht aus

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einem Zylinder 1, einem Endstück 2, einem Ventilgehäuse 3, einem Kopfstück 4 und einem Zwischengehäuse 5. Das Endstück 2 und das Ventilgehäuse 3 bilden zusammen eine Ventilkammer 6, in der über ein Ventil die Druckluft zur Erzeugung des Arbeite- bzw. Rückhubes eines in bekannter Weise angeordneten Hammerkolbens erfolgt. In dem Ausführungsbeispiel besteht das Ventil aus einem schwingenden Scheibenventil 7; die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht auf die Anwendung eines solchen Ventils beschränkt, sondern es können Rohrventile, Scheiben ventile, Kolbenventile, Doppelventile od. dgl. zur Anwendung kommen, sofern diese zur Verteilung der Druckluft in den Arbeitszylinder und bei Bedarf auch zum Auslassen der Luft aus dem Arbeitszylinder und dem Bohrer geeignet sind. Das Kopfstück 4 und das Zwischengehäuse 5 umschließen einen in irgendeiner bekannten Art ausgeführten Antrieb zum Umsetzen des Bohrers. Vorzugsweise erfolgt das Umsetzen vollständig unabhängig von der Bewegung des Hammerkolbens. Beim Ausführungsbeispiel besteht dieser Antrieb aus einem durch Druckluft angetrie^- benen Motor 8, der über eine mit einer Schnecke versehene Welle 9 ein an einer den Bohrer 12 aufnehmenden Bohrerhülse 11 vorgesehenes Schneckenrad 10 treibt. Durch ein handbetätigtes Hauptventil 13 wird der Einlaß der Druckluft in die Ventilkammer 6 und in den Motor 8 gesteuert. Am Endstück 2 ist ein Handgriff 14 befestigt, und durch den Anschluß 15 kann Spülwasser oder ein anderes Spülmittel in das Bohrgerät eingeleitet werden.

Der Zylinder 1 enthält einen hin- und hergehenden Hammerkolben mit einem zur Erteilung von Schlagen unmittelbar auf den Bohrer 12 wirkenden langen zylindrischen Kolbenschaft 16 und einen eine Dichtung bildenden und in dem Zylinder 1 geführten hohlen Kolbenkopf 17, der mit dem Kolbenschaft 16 durch einen Hohlkegel 18 verbunden ist. Der Durchmesser des Kolbenkopfes beträgt mehr als das Zweifache und die Länge des Hammerkolbens mehr als das Achtfache des mittleren Durchmessers des Kolbenschaftes. Der Kolben ist in bekannter Weise mit einer Zentralbohrung 19 für das Spülwasserrohr 20 versehen. Der Kolbenschaft ist dichtend in einer Büchse 21 geführt, die den unteren Teil der Arbeitskammer des Zylinders 1 und einen langen Führungs- und Dichtungsteil für den Kolbenschaft bildet. In dem Ausführungsbeispiel beträgt die Kolbenlänge etwa das Zwölffache des mittleren Kolbenschaftdürchmessers. Der dargestellte Kolbenkopf ist derart ausgeführt, daß der Teil des Kopfes, der mit größerem radialem Abstand als der Kolbenschaft von der Längsmittelachse des Kolbens liegt, nur etwa 15% vom Gewicht der gesamten Kolbenmasse ausmacht. Die Bohrmaschine hat einen verhältnismäßig kurzen Hub. Bei dem Ausführungsbeispiel beträgt er weniger als drei Viertel des größten Durchmessers des Kolbenkopfes. Da die Bohrmaschine mit einem von der Kolbenbewegung unabhängigen Antrieb zum Umsetzen des Werkzeuges versehen ist, kann der Kolben in einfacher geometrischer Form ausgeführt sein und eine glatte Oberfläche ohne scharfe Übergänge haben, so daß die Beanspruchungen im Kolben selbst weniger gefährlich werden. Um den Hohlraum im Kolbenkopf ausfüllen zu können, ist das Ventilgehäuse 3 mit einem Füll- oder Verdrängungskörper 22 versehen. Der die lange den Kolbenschaft führende Büchse 21 umgebende Raum ist durch einen Zylinder 23 abgeschlossen. Dieser Raum dient vorzugsweise als Schalldämpfer für die Bohrmaschine.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten anderen Ausfüli- ;ί^:· rungsbeispiel einer Gesteinshammerbohrmaschine ge-'-.&i maß der Erfindung sind mit Bezug auf Fig. 1 gleiche ϊ'ΐ Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben. Der Unterschied zwischen den beiden Bohrmaschinen besteht im wesentlichen II darin, daß der Kolben in der Bohrmaschine nach ||| Fig. 2 einen Hohlzylinder 25 besitzt, der durch einen || Hohlkegel 26 mit einem langen Kolbenschaft 27, der | zur Erteilung von Schlagen unmittelbar auf ein |- Werkzeug, z. B. einen Schlagbohrer, dient, mit einem | Mittelteil 28 des Kolbenschaftes verbunden ist, an- f statt am Ende des Kolbenschaftes, wie in Fig. 1 dar- ;i gestellt. Durch diese Anordnung kann die Gesamt- ;~ länge einer Bohrmaschine, die einen Kolben mit der- fii selben Länge, wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt, um j&; einiges kürzer gehalten werden als die Gesamtlänge | der Bohrmaschine gemäß Fig. 1. Der Teil 28 des KoI- p? benschaftes, der von dem Kolbenkopf umgebeftläfehSil: ^' einen etwas geringeren Durchmesser, so daß das ©^_:;|| wicht jedes Querschnittselementes des Kolbens miti|| einer gewissen Stärke in diesem Teil des Kolbens im ||: wesentlichen dasselbe ist wie im Restteil. Der rück- || wärtige Teil 29 des Kolbenschaftes ist in einer eine -IjJ Fortsetzung des Ventilgehäuses 3 bildenden Hülse 30 || geführt und in einer Kammer 31 in dem Endstück 2 41 verschiebbar. Der Kolben 25 bis 29 wird demzufolge _;;| in sehr wirksamer Weise an beiden Enden geführt, || Der in Fig. 2 dargestellte Kolben hat eine Länge, d»|pii etwa dem Zwölf fachen des mittleren Durchmessers ·|ί;1 des Kolbenschaftes entspricht, und der Durchmesser |fi| des Kolbenkopfes ist mehr als 25% größer als der des ||i Kolbenschaftes. Der Hub des Kolbens beträgt drei | Viertel des größten Durchmessers des Kolbenkopfes, Γ | Das Gewicht der Kolbenteile 25, 26 liegt bei 20% des f\;^:i Gesamtgewichts des Kolbens. ■■ M

Die beschriebene Gesteinshammerbohrmaschine undl:|f der dargestellte, in dieser Maschine benutzte Hammer-^Kj kolben können selbstverständlich in verschiedenster ||!| Weise innerhalb des Rahmens der Ansprüche abgefla-· §;| dert werden, ohne vom Erfindungsprinzip abzuweichen. Der Kolbenschaft kann als Rohr mit einer beträchtlich großen Längsbohrung ausgeführt sein,';»] durch die Spülmittel, z. B. Luft oder Wasser, geführt wird oder durch die sich ein Rohr für das Spülmittel¹ erstreckt. :,

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i|

1. Gesteinshammerbohrmaschine od. dgl. mit:|| einem Hammerkolben, der aus einem langen, auf;:!; den Bohrerschaft oder Amboßblock schlagenden,^ stangenförmigen Kolbenschaft und wenigstens"¹::!* einem Kolbenkopf mit zwei Angriffsflächen _;|£ür Λ|; das Druckmittel besteht, wobei der Durchmesser-ΐ·;;: des Kolbenkopfes wesentlich größer ist als der;;, mittlere Durchmesser des Kolbenschaftes, gekenn-|;: zeichnet durch die Kombination folgender Merk-g| male: *«ί

a) Der Durchmesser des Kolbenkopfes beträgt*| mehr als das Zweifache und die Länge desi| Hammerkolbens mehr als das Achtfache des mitt-}^ leren Durchmessers des Kolbenschaftes (16 bzwj

27,29);

b) der Kolbenkopf (17, 18 bzw. 25, 26) beslehtf aus einem Hohlzylinder (17, 25) und einem diesen|| Hohlzylinder mit dem Kolbenschaft verbindend Hohlkegel (18, 26j, wobei die Masse dieses Hohlzylinders und des Hohlkegels zusammen höchstens:

ein Viertel der Gesamtmasse des Hammerkolbens ist.

2. Gesteinshammerbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf (25, 26) im Mittelbereich (28) der Länge des Kolbenschaftes (27, 29) angeordnet ist.

3. Gesteinshammerbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub-

länge des Hammerkolbens kleiner ist als der Durchmesser des Kolbenkopfes.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 253 152, 270 186, 565, 512 953, 804188;

britische Patentschrift Nr. 113 267; USA.-Patentschriften Nr. 1 825 632, 2 244 060.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen