DE1186816B

DE1186816B - Countersunk hammer for large hole drilling machines

Info

Publication number: DE1186816B
Application number: DEZ9099A
Authority: DE
Inventors: Fritz Zimmermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-11-27
Filing date: 1961-11-27
Publication date: 1965-02-11

Description

Versenkhammer für Großlochbohrmaschinen Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Großlochbohrmaschinen und betrifft insbesondere einen Versenkhammer zur Herstellung von Gesteinsbohrlöchern, bestehend aus Zylinder, Schlagkolben, Bohrkopf, Steuerventil und Anschlußstück.Countersink hammer for large hole drilling machines The invention lies on the Area of large hole drilling machines and relates in particular to a submerged hammer Production of rock boreholes, consisting of cylinder, percussion piston, drill head, Control valve and connector.

Die bekannten Versenkhämmer weisen vorwiegend einen Zylinder auf, in dem ein druckluftbetriebener Schlagkolben auf und ab beweglich angeordnet ist. Am unteren Ende des Zylinders befindet sich eine hartmetallbestückte Bohrkrone, die durch die Abwärtsbewegung des Schlagkolbens etwa 1000 bis 1700 Schläge in der Minute versetzt bekommt und dadurch den Bohrfortschritt bestimmt. Die Bewegung des Schlagkolbens wird durch ein Ventil gesteuert. Die Abluft wird durch einige ins Freie mündende Auspuffbohrungen in der Stirnseite des Hammerunterteils ausgestoßen, wobei gleichzeitig das Bohrklein aus dem Bohrloch ausgeblasen wird.The known countersink hammers mainly have a cylinder, in which a compressed air operated percussion piston is arranged to be movable up and down. At the lower end of the cylinder there is a carbide-tipped drill bit, which by the downward movement of the percussion piston approx. 1000 to 1700 strokes in the Minute and thereby determines the drilling progress. The movement of the Percussion piston is controlled by a valve. The exhaust air is passed through some ins Ejected free exhaust holes in the face of the lower part of the hammer, at the same time the cuttings are blown out of the borehole.

Beim praktischen Betrieb der bekannten Versenkhämmer hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, daß bei Beendigung der Bohrarbeit oder beim Anheben des Bohrgestänges zum Reinigen des an der Bohrlochwand klebenden Bohrkleins der Schlagkolben weiter auf die hängende Bohrkrone schlägt. Das Anheben des Bohrgestänges ist aber in den meisten Fällen, besonders in klüftigen und mit Verunreinigungen durchsetzten Gesteinsschichten hin und wieder erforderlich, um nicht Gefahr zu laufen, daß sich das Bohrgestänge festsetzt. Die Leerschläge lassen sich nach Abstellen der Druckluft infolge der Druckstauung im Bohrgestänge bei den bekannten Versenkhämmern nicht vermeiden. Dies hat zur Folge, daß Kronenschaft und Haltekeil beschädigt werden, was zum Verlust der Bohrkrone führen kann. Gleichzeitig bricht infolge der Prellschläge sehr oft das Hartmetall aus.In the practical operation of the known submerged hammers, however, it has proved to be disadvantageous that when finishing the drilling or when lifting the Drill rods for cleaning the drill cuttings from the percussion piston sticking to the borehole wall continues to hit the hanging drill bit. The lifting of the drill pipe is however in most cases, especially in fissured and contaminated areas Layers of rock required every now and then so as not to run the risk of being the drill pipe sets. The spaces can be removed after the compressed air has been switched off not due to the pressure build-up in the drill pipe with the known countersunk hammers avoid. This has the consequence that the crown shaft and retaining wedge are damaged, which can lead to the loss of the drill bit. At the same time it breaks as a result of the bouncing blows very often the hard metal.

Es sind zwar schon preßluftbetriebene Handbohrhämmer bekannt, bei denen infolge ihrer Schwere ein automatisches Stillsetzen des Hammers durch Abstellen der Luftzufuhr möglich ist, für Tieflochbohrungen sind diese Vorrichtungen jedoch nicht geeignet. da hier das Bohrwerkzeug im Verhältnis zur einwirkenden Kraft leichter ist, so daß auf Grund eines gewissen Spiels auch nach Anheben des Gestänges der Schlagkolben noch etwas flattert und dabei auf die hängende Bohrkrone schlägt. Das Abstellen der Luftzufuhr hat aber auch noch den Nachteil, daß dann das im Luftstrom der Abluft befindliche Bohrklein wieder nach unten zurückfällt und den Hammer festklemmt.There are already air-operated hand hammers known at which due to their severity an automatic shutdown of the hammer by turning it off the air supply is possible, but these devices are for deep hole drilling not suitable. because here the drilling tool is lighter in relation to the force acting on it is, so that due to a certain amount of play even after lifting the linkage the The impact piston flutters a little and hits the hanging drill bit. That Turning off the air supply also has the disadvantage that it is then in the air flow cuttings in the exhaust air fall back down and the hammer clamps.

Diese Mängel abzustellen ist Zweck der Erfindung. Es wird daher ein Versenkhammer vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, daß der Deckel des Steuerventils eine durchgehende Längsbohrung aufweist, die mit seitlich verschließbaren Eintrittskanälen versehen ist, die ferner durch die Bohrung mit dem oberen Zylinderraum verbunden und in der ein federbelasteter Ventilbolzen verschiebbar geführt ist, welcher andererseits von dem verschiebbar ausgebildeten Anschlußstück des Bohrgestänges belastet wird. Das aus dem Führungsstutzen herausragende Ende des Ventilbolzens ist vorteilhaft kegelförmig ausgebildet und die Kegeloberfläche mit Nuten od. dgl. zum Durchtritt der Druckluft in den Ventilkörper versehen.To remedy these deficiencies is the purpose of the invention. It therefore becomes a Sinking hammer proposed, which is characterized in that the cover of the control valve has a continuous longitudinal bore with laterally closable inlet channels is provided, which is also connected through the bore with the upper cylinder space and in which a spring-loaded valve pin is slidably guided, which on the other hand is loaded by the slidably designed connection piece of the drill string. The end of the valve pin protruding from the guide socket is advantageous Conical design and the conical surface with grooves or the like for passage the compressed air into the valve body.

Durch eine solche Ausbildung des Steuerventils ist es möglich, beim Hochziehen des Bohrgestänges plötzlich eine größere Luftmenge in den Zylinder einzuführen, die bewirkt, daß der Arbeitszyklus des Schlagkolbens sofort unterbrochen und die zusätzliche Luft mit zum Ausblasen des Bohrkleins verwendet wird. Hierdurch ist gesichert, daß die unerwünschten Schläge auf die hängende Bohrkrone unterbleiben. Weiterhin wird durch die zusätzliche Luft ein Festsetzen des Bohrgestänges infolge Verstopfung durch Bohrklein vermieden.By such a design of the control valve, it is possible when Pulling up the drill pipe to suddenly introduce a larger amount of air into the cylinder, which causes the working cycle of the percussion piston to be interrupted immediately and the additional air is used to blow out the cuttings. This is assured that the unwanted blows on the hanging drill bit will not occur. Furthermore, the additional air causes the drill string to stick Avoid clogging by cuttings.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The drawings show an embodiment of the invention.

F i g. 1 ist ein Schnitt durch den Versenkhammer nach der Erfindung; F i g. 2 ist ein Querschnitt nach II-II der F i g. 1; F i g. 3 zeigt das Ventil und den Ventilbolzen in der Stellung beim Anheben oder Ziehen des Gestänges; F i g. 4 stellt eine Draufsicht auf das Ventil mit Ventilbolzen dar.F i g. 1 is a section through the submerged hammer according to the invention; F i g. Figure 2 is a cross-section according to II-II of Figure 2. 1; F i g. 3 shows the valve and the valve pin in the position when lifting or pulling the linkage; F i G. 4 shows a top view of the valve with valve pin.

Der erfindungsgemäße Versenkhammer besteht aus einem zylinderförmigen Körper, in dessen Oberteil 1 am oberen Ende ein Anschlußstück 2 gleitend angeordnet ist, das durch eine Abschlußmutter 3 gehalten wird. Auf das am unteren Ende des Oberteiles 1 angeordnete Gewinde ist eine Verbindungsbüchse 4 aufgeschraubt, in deren Bohrung sich ein Zylinder 5 befindet. Dieser Zylinder 5 ist oben durch ein Steuerventil. und unten durch eine Kolbenführungsbüchse 7 begrenzt. innerhalb des Zylinders 5 ist ein Kolben 8 auf und ab beweglich angeordnet. Vorteilhaft weist der Kolbenkopf Ringrillen 9 zur Aufnahme von Schmieröl zur besseren Gleitfähigkeit und Abdichtung im Zylinder 5 auf. In der Außenwand des Zylinders 5 sind mehrere Nuten 10 eingefräst, die einerseits für die Unterluft mit dem Ringraum 11 des Steuerventils 6 in Verbindung stehen und über Bohrungen 12 unterhalb des Kolbens 8 in den Zylinder 5 einmünden. Andererseits wird die Abluft aus dem Zylinder 5 durch die Bohrungen 13 nach unten abgeführt. Unterhalb des Zylinders 5 und der Kolbenführungsbüchse 7 ist in der Verbindungsbüchse 4 das Hammerunterteil 14 eingeschraubt, in dessen Bohrung 15 eine Bohrkrone 16 führt und durch einen Sicherheitsbolzen 17 gehalten wird. Zwischen Verbindungsbüchse 4 und dem oberen Ende des Hammerunterteiles 14 sind am äußeren Umfang Längsnuten 18 eingefräst, die am unteren Ende durch Bohrungen 19 mit dem Innenraum 20 in Verbindung stehen und außerdem die Verbindung mit den Nuten 10 und den Bohrungen 13 für die Abluft herstellen. Die Abluft tritt wiederum durch eine Längsbohrung 21 in der Mitte der Bohrkrone 16 und zwischen zwei Flügeln an der Stirnseite des Kronenkörpers nach außen.The sinker according to the invention consists of a cylindrical body, in the upper part 1 of which a connecting piece 2 is slidably arranged at the upper end and which is held by a locking nut 3. A connecting sleeve 4 is screwed onto the thread arranged at the lower end of the upper part 1 and a cylinder 5 is located in its bore. This cylinder 5 is up through a control valve. and limited at the bottom by a piston guide bushing 7. Within the cylinder 5 , a piston 8 is arranged so as to be movable up and down. The piston head advantageously has annular grooves 9 for receiving lubricating oil for better sliding properties and sealing in the cylinder 5. Several grooves 10 are milled into the outer wall of the cylinder 5, which on the one hand are connected to the annular space 11 of the control valve 6 for the lower air and open into the cylinder 5 via bores 12 below the piston 8. On the other hand, the exhaust air is discharged from the cylinder 5 through the bores 13 downwards. Below the cylinder 5 and the piston guide bush 7, the lower hammer part 14 is screwed into the connecting bush 4, a drill bit 16 leads into the bore 15 and is held by a safety bolt 17 . Between the connecting sleeve 4 and the upper end of the lower hammer part 14 , longitudinal grooves 18 are milled on the outer circumference, which are connected to the interior 20 at the lower end through holes 19 and also connect to the grooves 10 and the holes 13 for the exhaust air. The exhaust air in turn passes through a longitudinal bore 21 in the center of the drill bit 16 and between two wings on the face of the crown body to the outside.

Die Wirkungsweise des Versenkhammers nach der Erfindung ist folgende: Der Versenkhammer wird mit seinem Anschlußstück 2 an ein nicht näher erläutertes Bohrgestänge angeschlossen. Die von dem Bohrgestänge durch das Anschlußstück kommende Luft tritt durch die Nuten 27 des Ventilbolzens 25 in den das Ventiloberteil umgebenden Raum, strömt durch die Bohrungen 28 im Ventildeckel 22 und hebt den ringförmigen Tellerschieber 30 an. Hiernach tritt die Luft in den Ringraum 11 und weiter durch die Kanäle 10 zu den Bohrungen 12. Die Luft strömt dann unterhalb des Kolbenkopfes 8 in den Zylinderraum 33 und drückt den Kolben mit zunehmender Geschwindigkeit nach oben. Dabei wird ein Teil der im oberen Zylinderraum 34 befindlichen Luft durch die Bohrungen 13, die Abluftkanäle 10 und weiter durch die Bohrkrone ausgestoßen.The operation of the lowering hammer according to the invention is as follows: The lowering hammer is connected with its connection piece 2 to a drill rod which is not explained in detail. The air coming from the drill pipe through the connection piece passes through the grooves 27 of the valve pin 25 into the space surrounding the upper valve part, flows through the bores 28 in the valve cover 22 and lifts the annular plate slide 30 . The air then enters the annular space 11 and continues through the channels 10 to the bores 12. The air then flows below the piston head 8 into the cylinder space 33 and pushes the piston upwards at increasing speed. Some of the air located in the upper cylinder space 34 is expelled through the bores 13, the exhaust air ducts 10 and further through the drill bit.

Durch die Geschwindigkeitszunahme und die kinetische Energie des Kolbens entsteht in dem Raum 34 ein höherer Druck als er im Ringraum 11 unterhalb des ringförmigen Tellerschiebers herrscht. Hierdurch wird der Tellerschieber auf die untere Dichtfläche des Ventilunterteils 31 gedrückt. Dabei wird die Luftzufuhr zu dem Raum 33 abgesperrt. Die Luft strömt nun oberhalb des Tellerschiebers durch dessen Bohrung 35 in den Raum 34. Die komprimierte Luft und die zusätzliche Luft, die durch die Bohrung 35 des Tellerschiebers in den Raum 34 einströmt, bewegt den auf seinem Höhepunkt stehenden Kolben mit zunehmender Geschwindigkeit abwärts. Die unter dem Kolben im Zylinderraum 33 befindliche Luft wird durch die Bohrung 13, die Kanäle 10 in Verbindung mit den Nuten 18 und den Bohrungen 19 in den Ringraum 20 und weiter durch die Bohrung 21 der Bohrkrone ausgestoßen. Kurz vor dem Aufschlagen des Kolbens 8 auf die Bohrkrone 16 wird die Luft im Raum 33 komprimiert, strömt durch die Bohrungen 12 zum Ringraum 11 und hebt den ringförmigen Tellerschieber 30 gegen die Dichtfläche des Ventildeckels 22. Hierdurch strömt erneut Luft in den Ringraum 11, weiter durch die Bohrung 12 in den Rauirr 33 und der Arbeitsvorgang beginnt von neuem.As a result of the increase in speed and the kinetic energy of the piston, a higher pressure arises in the space 34 than prevails in the annular space 11 below the annular plate slide. As a result, the plate slide is pressed onto the lower sealing surface of the lower valve part 31. The air supply to the room 33 is shut off. The air now flows above the plate slide through its bore 35 into the space 34. The compressed air and the additional air flowing into the space 34 through the bore 35 of the plate slide moves the piston, which is at its height, downwards with increasing speed. The air located under the piston in the cylinder space 33 is expelled through the bore 13, the channels 10 in connection with the grooves 18 and the bores 19 into the annular space 20 and further through the bore 21 of the drill bit. Shortly before the piston 8 hits the drill bit 16 , the air in space 33 is compressed, flows through the bores 12 to the annular space 11 and lifts the annular plate slide 30 against the sealing surface of the valve cover 22. This causes air to flow again into the annular space 11, further through the hole 12 in the Rauirr 33 and the process begins again.

Durch Anheben des Bohrgestänges - bei Beendigen der Bohrarbeit oder zum Reinigen der Bohrlochwand - wird das Anschlußstück 2 angezogen. Auf Grund des Druckes der Feder 32 folgt der Ventilbolzen 25 dem Anschlußstück 2 nach. Dabei gibt der Ventilbolzen 25 die Eintrittskanäle 24 frei. Jetzt strömt Luft außer durch die Bohrungen 28 in größerer Menge durch die Eintrittskanäle 24 und durch die Bohrung 35 in den Raum 34 ein. Damit wird der Druck im Raum 34 so groß, daß der Kolben nicht mehr nach oben zurückgehen kann. Gleichzeitig bleibt die Bohrung 12 verschlossen, so daß auch keine weitere Luft in den Raum 33 gelangt, die von unten den Kolben hochdrücken könnte. Somit wird der Arbeitszyklus des Hammers durch Anheben des Bohrgestänges sofort unterbrochen und die mehrfache Luft strömt durch die Abluftbohrungen 13 zu dem Raum 20 und durch die Bohrung 21 nach außen.By lifting the drill rod - when finishing the drilling work or to clean the borehole wall - the connection piece 2 is tightened. Due to the pressure of the spring 32 , the valve pin 25 follows the connecting piece 2 . The valve pin 25 releases the inlet channels 24 . In addition to the bores 28 , air now flows in larger quantities through the inlet channels 24 and through the bore 35 into the space 34. The pressure in the space 34 is so great that the piston can no longer go back upwards. At the same time, the bore 12 remains closed, so that no further air enters the space 33 which could push the piston up from below. Thus, the working cycle of the hammer is immediately interrupted by lifting the drill string and the multiple air flows through the exhaust holes 13 to the space 20 and through the hole 21 to the outside.

Da es sich als vorteilhaft erwiesen hat, diesen erhöhten Luftstrom auszunutzen, sind außer der Kronenbohrung 21 in der Kronenführung vertiefte Nuten 36 angebracht, die die überschüssige Luft ableiten und hierdurch das Bohrloch von anhaftendem Bohrklein gründlich reinigen.Since it has been found to be advantageous to utilize this increased air flow, in addition to the bit bore 21 in the bit guide, recessed grooves 36 are provided which divert the excess air and thereby thoroughly clean the borehole of adhering cuttings.

Claims

Claims: 1. Sinking hammer, consisting of cylinder, percussion piston, drill head, control valve and connection piece, characterized in that the cover (22) of the control valve (6) has a continuous longitudinal bore (23) which is provided with laterally closable inlet channels, which further through the bore (35) is connected to the upper cylinder space (34) and in which a spring-loaded valve pin (25) is slidably guided, which on the other hand is loaded by the slidably designed connection piece (2) of the drill rod.

2. Sinking hammer according to claim 1, characterized in that the end of the valve pin (25) protruding from the guide stub is conical and the conical surface with grooves (27) or the like. Is provided for the passage of the compressed air into the valve body (6).

3. Lowering hammer according to claims 1 and 2, characterized in that apart from a longitudinal bore (21) on the drill bit (16) between the outer wall of the crown shaft and the inner wall of the lower hammer part (14) surrounding the crown shaft, recessed grooves (36) are attached, through which the extra air is expelled.