DE1232090B

DE1232090B - Hammer drill

Info

Publication number: DE1232090B
Application number: DEJ21353A
Authority: DE
Inventors: Erwin S Oelke; Ewald H Kurt
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1961-02-27
Filing date: 1962-02-26
Publication date: 1967-01-12

Description

Bohrhammer Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer mit einem in einem Zylinder befindlichen Kolben, der einen mittleren Durchgang hat und durch Druckluft zwischen einer Abschlußwand und einem Bohrwerkzeug hin- und herverschiebbar ist, welches auch einen mittleren Durchgang hat und von dem Kolben Schläge empfängt, wobei zur überbrückung der Durchgänge wenigstens ein zentral verlaufendes Rohr vorgesehen ist, welches in eines der genannten Teile eingesteckt ist und am Einsteckende von einer eine ringförmige Erweiterung des genannten Teiles ausfüllenden, elastischen Dichtung umgeben wird, während sein anderes Ende in teleskopartig gleitender Berührung mit dem Durchgang eines der anderen Teile steht.Rotary hammer The invention relates to a rock drill with an in a cylinder located piston that has a central passage and through Compressed air can be pushed back and forth between an end wall and a drilling tool is, which also has a central passage and receives blows from the piston, at least one centrally running tube being provided to bridge the passages is, which is inserted into one of the named parts and at the insertion end of an elastic one filling an annular extension of said part Seal is surrounded while its other end is in telescopic sliding contact with the passage of one of the other parts.

Bei einem bekannten Bohrhammer dieser Art findet eine konisch profilierte Ringdichtung Verwendung, in welche das zentral verlaufende Rohr eingesteckt ist. Die Dichtung steht etwas nach innen über die Wand des Durchganges vor, in dem sie angebracht ist. Zwischen diesem Durchgang und dem in die Dichtung eingesteckten Rohr besteht ein erheblicher Spalt, so daß das Rohr eine gewisse Bewegungsfreiheit hat, die erforderlich ist, um ein unerwünschtes Abbrechen zu vermeiden. Andererseits gewährleistet diese Anordnung aber keinen vollständig sicheren Halt, so daß das Rohr sich losarbeiten und herausfallen kann.In a known hammer drill of this type there is a conically profiled one Ring seal Use into which the centrally running pipe is inserted. The seal protrudes slightly inwards over the wall of the passage in which it is appropriate. Between this passage and the one inserted into the seal There is a considerable gap in the pipe so that the pipe has a certain freedom of movement which is necessary to avoid an undesired abort. on the other hand however, this arrangement does not guarantee a completely secure hold, so that the Pipe can work itself loose and fall out.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorkehrungen zu treffen, damit das Rohr zwar einerseits eine gewünschte Bewegungsfreiheit hat und unter den schweren Stoßbeanspruchungen nachgeben kann, andererseits aber trotzdem so fest gesichert ist, daß es sich nicht losarbeiten und verrutschen kann.The invention is based on the object of taking precautions so that the pipe on the one hand has a desired freedom of movement and under the can yield to severe impact loads, but on the other hand still so firmly it is certain that it cannot work itself off and slip.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bohrhammer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß so gestaltet, daß das Einsteckende des Rohres unter elastischer Verformung der Dichtung in die Erweiterung hinein aufgeweitet ist.To solve this problem, a hammer drill of the type mentioned at the beginning Art according to the invention designed so that the insertion end of the tube under elastic Deformation of the seal is expanded into the extension.

Es sei bemerkt, daß das formschlüssige Einrasten von elastischen Dichtungsmanschetten oder von ganz aus elastischem Material hergestellten Rohren an sich bekannt ist. Diese Anordnungen eignen sich aber nicht zur Befestigung eines starren Rohres in der angegebenen Weise.It should be noted that the positive locking of elastic sealing sleeves or of pipes made entirely of elastic material is known per se. However, these arrangements are not suitable for fastening a rigid pipe in the specified way.

Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ergibt sich genauer aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen.An example embodiment of the invention emerges more precisely from the following description and drawings.

F i g. 1 zeigt einen Versenkbohrhammer mit einem (teilweise dargestellten) Bohrmeißel daran, zum Teil im Längsschnitt; F i g. 2 ist ein längs der Linie 2-2 der F i g. 1 genommener, in Richtung der Pfeile gesehener Querschnitt; F i g. 3 ist ein Längsschnitt eines Teils des in F i g. 1 dargestellten Kolbens und zeigt in vergrößertem Maßstab die federnde Verbindung zwischen einem Rohr und dem vorderen Endstück des Kolbens; F i g. 4 ist ein Längsschnitt eines Teils des in F i g. 1 dargestellten Bohrmeißels und zeigt in vergrößertem Maßstab die federnde Verbindung zwischen einem Rohr und dem Bohrmeißel; F i g. 5 ist ein Längsschnitt eines Teils des in F i g. 1 dargestellten Kolbens und zeigt die federnde Verbindung zwischen einem Rohr und dem hinteren Endstück des Kolbens; F i g. 6 ist ein Längsschnitt des in F i g. 1 dargestellten Kolbens und Ventilkäfigs und zeigt ein Rohr, das am Kolben federnd so angeschlossen ist, daß es aus beiden Kolbenenden herausragt.F i g. Figure 1 shows a countersink hammer with a drill bit (partially shown) thereon, partially in longitudinal section; F i g. 2 is a taken along line 2-2 of FIG . 1 is a cross section taken in the direction of the arrows; F i g. 3 is a longitudinal section of part of the FIG. 1 and shows, on an enlarged scale, the resilient connection between a tube and the front end piece of the piston; F i g. 4 is a longitudinal section of part of the FIG. 1 and shows, on an enlarged scale, the resilient connection between a pipe and the drill bit; F i g. 5 is a longitudinal section of part of the FIG. 1 and shows the resilient connection between a tube and the rear end of the piston; F i g. 6 is a longitudinal section of the FIG. 1 shown piston and valve cage and shows a tube which is resiliently connected to the piston so that it protrudes from both piston ends.

Der in F i g. 1 dargestellte Versenkbohrhammer hat einen Zylinder 10, in dem ein Ventilkäfig 28, ein hin-und hergehender, druckmittelbetätigter Kolben 12 und ein Bohrmeißel 14 angeordnet sind. Der nur zum Teil gezeigte Bohrmeißel 14 ragt in das vordere Endstück des Zylinders 10 hinein und empfängt von dem Kolben schlagartige Stöße. Der Bohrmeißel 14 hat einen Axialdurchgana, 16, durch den Fluidum zum Reinigen des zu bohrenden, nicht gezeigten Bohrlochs geführt wird. Der Kolben 12 hat ebenfalls einen Axialdurchgang 18, durch den das Reinigungsfluidum zum Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 geführt wird. Das erwähnte Reinigungsfluidum ist das ausgestoßene, verbrauchte Antriebsfluidum aus dem Inneren des Zylinders, welches durch Rohre 20' und 26 gesteuert wird, von denen das Rohr 20' am Vorderende. des Kolbens 12 sitzt und von dort nach vom vorsteht, während das Rohr 26 am Ventilkäfig sitzt und von dort nach vom vorsteht. Die Rohre 20' und 26 haben eine Laufsitzpassung mit dem oberen Endteil des Durchlasses 16 des Bohrmeißels und dem oberen Endteil des Durchlasses 18 des Kolbens 12.The in F i g. 1 has a cylinder 10, in which a valve cage 28, a reciprocating, pressure-medium-operated piston 12 and a drill bit 14 are arranged. The drill bit 14, which is only partially shown, protrudes into the front end piece of the cylinder 10 and receives sudden impacts from the piston. The drill bit 14 has an axial passage 16 through which fluid is passed for cleaning the wellbore, not shown, to be drilled. The piston 12 also has an axial passage 18 through which the cleaning fluid is directed to the passage 16 of the drill bit 14. The cleaning fluid mentioned is the expelled, used drive fluid from the interior of the cylinder which is controlled by tubes 20 'and 26 , of which the tube 20' is at the front end. of the piston 12 sits and protrudes from there forward, while the tube 26 sits on the valve cage and protrudes from there forward. The tubes 20 'and 26 are a snug fit with the upper end portion of the passage 16 of the drill bit and the upper end portion of the passage 18 of the piston 12.

Eine Ventilanordnung ist in den F i g. 1 bis 4 gezeigt. Das vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Rohr ist federnd mit dem Kolben 12 oder dem Bohrmeißel 14 verbunden. Diese Verbindung wird dadurch hergestellt, daß man einen Teil des Rohres durch Ausdehnung an federnde Teile im Kolben oder dem Bohrmeißel anlegt. Dadurch wird in der im folgenden zu beschreibenden Weise eine federnde Bewegungsübertragung zwischen dem Rohr einerseits und dem Kolben oder dem Bohrmeißel andererseits ermöglicht.A valve arrangement is shown in FIGS . 1 to 4 shown. The tube, which is preferably made of an aluminum alloy, is resiliently connected to the piston 12 or the drill bit 14. This connection is made by stretching part of the pipe against resilient parts in the piston or drill bit. As a result, a resilient transmission of movement between the pipe on the one hand and the piston or the drill bit on the other hand is made possible in the manner to be described below.

Bei der in Fig.4 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der obere Endteil des Durchlasses 16 des Bohrineißels 14 derart aufgeweitet, daß ein Durchlaßabschnitt 24 von unterschiedlichem Querschnitt entsteht. Wenn der untere Endteil des Rohres 20 in seiner ursprünglichen Form (gleichmäßiger Durchmesser wie beim oberen Endteil des Rohres 20) in den aufgeweiteten Teil 24 des Durchlasses 16 eingeführt wird, so besteht zwischen dem Außenumfang des Rohres 20 und dem Innenumfang der Erweiterung 24 ein beträchtlicher Spielraum. In diesen Spielraum wird dann eine federnde Hülse, vorzugsweise aus Polyurethan, eingesetzt. Wenn das untere Endstück des Rohres durch eine vorbestimmte Kraft zum inneren Umfang der Erweiterung 24 hin ausgedehnt wird, so wird das federnde Material der Hülse 22 auf ein bestimmtes Ausmaß zusammengedrückt. Wenn das Rohr 20 in eine durch F i g. 4 angedeutete Form ausgedehnt wird, dann kann es nicht mehr aus dem zugehörigen Teil des Durchgangs 16 des Bohrmeißels 14 herausbewegt werden. Es entsteht somit zwischen dem Rohr 20 und dem Bohrmeißel 14 eine Verbindung, die kräftig, federnd und fähig ist, den durch den Kolben 12 auf den Bohrmeißel 14 gelangenden Stoßbeanpruchungen zu widerstehen. Auf diese Weise wird die Bewegungsübertragung vom Bohrmeißel zum Rohr wesentlich gepuffert. Die Rohrverbindung ist kräftiger und dauerhafter als die bisher bekannten.In the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 4, the upper end part of the passage 16 of the drill bit 14 is widened in such a way that a passage section 24 of different cross-section is formed. When the lower end portion of the tube 20 in its original shape (uniform diameter as the upper end portion of the tube 20) is inserted into the widened portion 24 of the passage 16 , there is considerable clearance between the outer circumference of the tube 20 and the inner circumference of the extension 24 . A resilient sleeve, preferably made of polyurethane, is then inserted into this clearance. When the lower end of the tube is expanded toward the inner circumference of the extension 24 by a predetermined force, the resilient material of the sleeve 22 is compressed to a certain extent. When the tube 20 is in a position indicated by FIG. 4 is expanded, then it can no longer be moved out of the associated part of the passage 16 of the drill bit 14. A connection is thus created between the pipe 20 and the drill bit 14 which is strong, resilient and able to withstand the impact loads applied by the piston 12 to the drill bit 14. In this way the transmission of motion from the drill bit to the pipe is substantially buffered. The pipe connection is stronger and more durable than the previously known.

Die in F i g. 3 veranschaulichte Verbindung des Rohrs 20' mit dem Kolben 12 wird in derselben Weise hergestellt, wie zuvor im Zusammenhang mit dem Bohrmeißel 14 beschrieben wurde. Es ist zu bemerken, daß, wenn das Rohr mit dem Kolben 12 gemäß F i g. 1 und 3 verbunden ist und der Kolben 12 nach dem Schlag vom Bohrmeißel 14 wegwandert, das vordere Endstück des Rohres 20' sich aus dem Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 herauszieht. Das Druckfluidum im Vorderende des Bohrrohrs entweicht dann durch den Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 und von dort in das zu bohrende Loch; das erfolgt ähnlich wie bei dem mit dem Bohrmeißel verbundenen Rohr.The in F i g. The connection of the tube 20 'to the piston 12 illustrated in FIG. 3 is made in the same manner as previously described in connection with the drill bit 14. It should be noted that when the tube is fitted with the piston 12 as shown in FIG. 1 and 3 and the piston 12 migrates away from the drill bit 14 after the impact, the front end piece of the tube 20 ' pulls out of the passage 16 of the drill bit 14. The pressurized fluid in the front end of the drill pipe then escapes through the passage 16 of the drill bit 14 and from there into the hole to be drilled; this is done in a similar way to the pipe connected to the drill bit.

Ein entweder mit dem Ventilkäfig 28 oder mit dem Kolben 12 verbundenes Rohr (s. F i g. 1 bzw. 5) ist auf die gleiche erfindungsgemäße Weise wie vorher im Zusammenhang mit der Verbindung des Rohrs mit dem Bohnneißel oder dem vorderen Endstück des Kolbens beschrieben.A tube connected either to the valve cage 28 or to the piston 12 (see FIGS. 1 and 5) is described in the same manner according to the invention as previously in connection with the connection of the tube to the bean chisel or the front end piece of the piston .

In F i g. 6 ist noch eine andere Ventilanordnung gezeigt; ein Rohr 30 ist so mit dem Kolben 12 verbunden, daß ein Teil 32 des Rohrs 30 nach hinten und ein Teil 34 des Rohrs 30 nach vom über den Kolben 12 hinausragt. Die Verbindung des Rohrs 30 mit dem Kolben 12 geschieht wieder in der vorher beschriebenen erfindungsgemäßen Weise. Die Steuerung des Ausstoßes aus den Räumen vor und hinter dem Kolben 12 erfolgt bei Verwendung der in F i g. 6 gezeigten Rohranordnung mittels eines Durchganges 36 im Ventilkäfig 28, der eine Laufsitzpassung mit dem Teil 32 des Rohrs 30 bildet, wobei der Teil 34 des Rohrs 30 einen Laufsitz mit dem Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 bildet. Wird der Kolben 12 nach dem Schlag vom Bohrmeißel 14 weggetrieben, so zieht sich der Teil 34 des Rohrs 30 aus dem Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 heraus. Das verbrauchte Antriebsfluidum vor dem Kolben 12 entweicht dann durch den Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 und von dort in das entstehende Bohrloch. Wird der Kolben 12 vom Ventilkäfig 28 weggetrieben, so zieht sich der Teil 32 des Rohrs 30 aus dem Durchgang 36 des Ventilkäfigs 28 heraus, und das verbrauchte Antriebsfluidum hinter dem Kolben 12 entweicht dann durch das Rohr 30 des Kolbens 12 und von dort in den Durchgang 16 des Bohrmeißels 14 und in das entstehende Bohrloch.In Fig. Figure 6 shows yet another valve arrangement; a tube 30 is connected to the piston 12 such that part 32 of the tube 30 projects rearwardly and a part 34 of the tube 30 projects forwardly beyond the piston 12. The connection of the tube 30 to the piston 12 takes place again in the previously described manner according to the invention. The control of the ejection from the spaces in front of and behind the piston 12 takes place when using the in FIG. 6-6 by means of a passage 36 in the valve cage 28 which forms a running fit with the part 32 of the tube 30 , the part 34 of the tube 30 forming a running fit with the passage 16 of the drill bit 14. If the piston 12 is driven away from the drill bit 14 after the impact, the part 34 of the tube 30 pulls out of the passage 16 of the drill bit 14. The used drive fluid in front of the piston 12 then escapes through the passage 16 of the drill bit 14 and from there into the wellbore being formed. When the piston 12 is driven away from the valve cage 28 , the part 32 of the tube 30 pulls out of the passage 36 of the valve cage 28 , and the used drive fluid behind the piston 12 then escapes through the tube 30 of the piston 12 and from there into the passage 16 of the drill bit 14 and into the resulting borehole.

Die erfindungsgemäßen Rohrverbindungen, die ein federndes Material zwischen dem äußeren Umfang des entsprechenden Rohrstücks und dem inneren Umfang des entsprechenden Durchgangs im Kolben, im Bohnneißel oder im Ventilkäfig haben, vermeiden unmittelbare Berührung zwischen dem Rohr und dem mit ihm verbundenen Glied. Eine solche Berührung verursacht gewöhnlich übermäßigen Verschleiß sowohl der beiden, Einzelteile als auch besonders des aus dem weicheren Material gefertigten Teils. Die erfindungsgemäßen Rohrverbindungen bewirken einen federnden übergang der Stöße sowohl vom Kolben als auch vom Bohrmeißel auf das Rohr und sorgen für ein dauerhaftes und zuverlässiges Gebilde.The pipe connections according to the invention, which are a resilient material between the outer circumference of the corresponding pipe section and the inner circumference the corresponding passage in the piston, in the bean chisel or in the valve cage, avoid direct contact between the tube and the link connected to it. Such contact usually causes undue wear and tear on both of the Individual parts as well as especially the part made from the softer material. The pipe connections according to the invention cause a resilient transition of the joints both from the piston and from the drill bit to the pipe and ensure a permanent and reliable structure.

Claims

Claim: Rotary hammer with a piston located in a cylinder, which has a central passage and can be pushed back and forth by compressed air between an end wall and a drilling tool, which also has a central passage and receives blows from the piston, with at least for bridging the passages a centrally running tube is provided which is inserted into one of said parts and is surrounded at the insertion end by an elastic seal filling an annular extension of said part, while its other end is in telescopic sliding contact with the passage of one of the other parts, characterized in that the insertion end of the tube (20, 20 ', 26 or 30) is widened into the enlargement (24, 24') with elastic deformation of the seal (22, 22). Documents considered: German Patent No. 1000 310; German Auslegeschriften No. 1 102 071, 1026 710; German utility model No. 1817 511; French Patent Specification No. 1,245,994. "Schlägel und Eisen", 1959, pp. 335/336.