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Die Erfindung bezieht sich auf ein Tieflochschlagbohrgerät,, dessen
Gehäuse einerseits durch den Schaft eines Bohrwerkzeugs verschlossen ist und andererseits
einen Anschluß für- das Druckmittel aufweist, mit einem im Gehäuse beweglichen Hammerkolben,
der an einem zentralen Rohr gleitet, welches an seinem unteren Ende mit einer Austrittsöffnung
für das Druckmittel versehen ist, wobei die Arbeitskammern des Gehäuses über radiale
Bohrungen im zentralen Rohr und Leitungen im Hammerkolben beaufschlagt werden.
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Es ist bereits :ein derartiges Bohrgerät bekannt (USA.-Patentschrift
2887989) mit einem zwischen zwei Anschlagstellungen verschiebbaren Aboßan
dessen unterem Ende .ein. Bohrwerkzeug befestigt ist, mit einem hohlzylindrischen
Hammer,- der gleichachsig zum Amboß angeordnet ist, sowie mit einen zentralen
Rohr, welches, an der- Innenwandung des Hammers dichtsitzend und gleitfähig anliegt,
-amoberen Ende mit einer Strömungsmitteldruckquelle verbunden ist und über eine
Drossel eine Verbindung mit einer öffnung in dem Bereich des Bohrwerkzeuges aufweist,
wobei sämtliche Teile von einem Außenrohr umgeben sind.
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Dieses Gerät hat jedoch den Nachteil, daß die beiden Druck- oder Arbeitskammern
jeweils nur während eines geringen Abschnittes einer Periode unter dem vollen Druck
der Druckmittelquelle stehen und daß ein beträchtliches Zeitintervall für das Anhalten
und Umkehren der Kolbenbewegung. erforderlichist, so daß die Stoßfrequenz und damit
die Leistung des Gerätes zu stark begrenzt ist. - - - -Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde., ein, Tieflochschlagbohrgerät zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist
und das bei einfacher, betriebssicherer Funktion eine große Bohrleistung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem eingangs
erwähnten Gerät die radialen Bohrungen des zentralen Rohres für die Zuleitung des
Druckmittels in eine axiale Ringnut des Kolbens -münden; :die :entsprechend :der
: Stellung des Kolbens mit axialen Ringnuten des zentralen Rohres korrespondiert,
welche oben- und unterhalb der radialen Bohrungen angebracht sind und denen radiale
Austrittsöffnungen im -zentralen Rohr für- die Abluft der Arbeitskammern zugeordnet
sind. Das erfindungsgemäße Gerät besitzt also öffnungen und Ausnehmungen, durch-
welche der Hochdruckdurchtritt einerseits und der -Austritt-des Niederdruckes vorteilhaft
geregelt wird. Dabei gelangen sowohl das Hochdruckarbeitsmittel als auch das ausströmende
Niederdruckströmungsmittel durch den Kolben, -so daß die Außenwand des Gerätes aus
einem festen und stabilen Zylindei#,besteh6n kann. Es wird in.be-' sonders vorteilhafter
Weise durch Komprimierung die Rückwärtsbewegung des Kolbens verringert, -,die Umkehr
seiner Bewegungsrichtung verküizt und beschleunigt und somit ebenfalls auch seine
Vorwärtsbewegung durch das komprimierte Druckmittel stark beschleunigt. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß sich beim Hängen des Gerätes ohne Abstützung auf dem
Boden leicht eine Blaswirkung erreichen läßt.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten
und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen zeigt Fig.
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tieflochschlagbohrgerätes,
das in einem Bohrloch auf dessen Sohle aufgestützt ist, F i g. 2A und 2B Seitenansichten
in vergrößertem Maßstab, teilwei,se _ weggeschnitten und im- Schnitt nach der Längsmittellinie
des in. F i g. 1 dargestellten Gerätes, welche den oberen bzw. den unteren Teil
des Gerätes zeigen, F i g. 3 und 4- Ansichten im waagerechten Schnitt im wesentlichen
nach der Linie 7-7 in F i g. 2A bzw. 8-8 in 2B, F i g. 5 in vergrößertem Maßstab
einen senkrechten FIalbschnitt, welcher, den Schlagmotor nach F i g. 2A und- 2B
bei sich in seiner angehobenen Stellung befindlichen Kolben zeigt, Fi g. 6 eine
der F i g. 2A ähnliche Ansicht, jedoch um 90° zu dieser verdreht, welche eine Abänderungsform
zeigt, Fig. 7 einen Aufriß eines dritten in ein Bohrloch eingeführten erfindungsgemäßen
Gerätes, F i g. 8 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt; welcher den unteren
Teil des Bohrmotors des in F i g. 7 dargestellten Gerätes zeigt, F i g. 9 eine Ansicht.
i.ri Schnittmach der gebrochenen Linie 13-13 in F i g. 8, F i g. 10 in vergrößertem
Maßstab einen Längsschnitt, welcher den oberen Teil des Schlagmotors des -Gerätes
nach F 1--g: 7--.zeigt;-- _-_- F i g.-11 in vergrößertem--Maßstab einen Schnitt,
welcher den Druckverstärker nach F i g. 7 in der Hauptdruckmittelzufuhr oberstromseitig
des Schlagrnötors zeigt. ,...-. a . . -5 _- Fi_g_ 1.zeigt-ein.erfiudungsgemäßes
Tieflochschlagbohrgerät, das allgemein mit 1.1® bezeichnet ist und durch ein Bohrgestäfige
-111 in einem Bohrloch 112 mit Hilfe eines schematisch bei 113 dargestellten Plattformaufbaus
aufgehängt ist. Das unter Druck stehende Arbeitsmittel wird in das obere Ende des
Bohrgestänges eingeleitet,- während das abgeleitete Arbeitsmittel und das abgebohrte
Material aus dem Bohrlochringraqä.durch_ nicht gezeigte schaltbare Einrichtungen
abgezogen wird. Am unteren Ende des Gerätes ist ein Schlagbohrmeißel 114 gezeigt.
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Das- in Fig. 2A bis 5 -dargestellte Gerät selbst besitzt ein zylindrisches
Gehäuse 116, das bei 117 auf ein oberes Verbindungsstück 1.1.8 aufgeschraubt ist,
welches seinerseits auf e"inen'Zäpfen 119 am unteren Ende des Bohrgestänges 111
aufgeschraubt ist. Mit dem unteren Ende des Gehäuses 116 ist eine Mutter 120 verschraubt,
die einen unteren zylindrischen Teil 121 aufweist,--in=welehem ein7zylindrischer
Zwischentei1122 der kombinierten Amboß- und Meißelbaugruppe 123 gleitbar ist, von
der der Meißel 114 das untere Ende bildet. Während des normalen Betriebs an der
Sohle ruhtdie Unterseite des Mutternteils 121 auf -. einer. -waagerechten `ringförmigen
Schulter 124 des Amboß-Meißel-Teils 122 auf.
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Der obere Teil 126,dex Amhoß-Meißel-Baugruppe weist äußere Auskehlungen
127 auf, die inneren Auskehlungen 128 an-der Müttei entsprechen, um relative Gleitbewegungen
in Längsrichtung des Amboß und des Gehäuses zu ermöglichen, jedoch eine gemeinsame
Drehung derselben zu erzwingen. Ein an der Innenfläche des Gehäuses anliegender
Ring 129 führt den Amboß bei seiner Gleitbewegung und wirkt als Anschlag, der mit
Nasen 130 am Amboß zusammenwirkt, um die Abwärtsbewegung des Amboß mit Bezug auf
das Gehäuse zu begrenzen. Durch das Gehäuse 116 erstreckt sich axial ein allgemein
mit
132 bezeichnetes zentrales Rohr, das an- seinem oberen Ende
eine Schulter 133 aufweist; welche auf einer ringförmigen Schulter 134 des
oberen Verbindungsstücks 118 aufruht- und durch diese unterstützt wird. Der Innenkanal
135 des Rohres 132 weist einen abgesetzten unteren Teil 135a auf und steht über
radiale- Bohrungen 136 mit der Außenseite des Rohres in Verbindung. Um das Rohr
ist eine dünne Hülse 137 mit radialen Bohrungen 138 angeordnet, welche mit den vorerwähnten
Bohrungen 136 in Verbindung stehen, wobei auf jeder Seite des Rohres zwei einander
entsprechende Bohrungen 136, 138 vorgesehen sind. Das Rohr ist ferner mit Ringnuten
139, 140 und 141 innerhalb der Hülse 137 versehen, welche an ihren Enden mit Öffnungen
142 und 143, 144 und 145 und 146 und 147 in der Hülse in Verbindung _ stehen. Die
untere Ringnut 141 und die zugeordnbten Öffnungen 146 und 147 - sind - auf
der entgegengesetzten Seite des Rohres - ebenfalls vorgesehen. Das untere Ende der
Hülse 137 befindet sich mit enger Passung jedoch gleitbar in einer ähnlich geformten
Bohrung 149 im Amboßteil 126. Axiale Ableitungskanäle 150 und 151 verbinden die
Bohrung 149 mit Austrittskanälen 152 im Meißel. -Der verengte untere- Teil
135 a des Arbeitsmittelkanals im Rohr 132 steht über eine Verengung
153 mit den Ableitungskanälen im Amboß zur Umleitung eines Teils des Arbeitsmittels
während des Betriebs. des Gerätes in Verbindung: - -Wie sich am besten aus F i g.
3, 4 und 6 ergibt, ist das Rohr ferner mit entgegengesetzten segmentförmigen Längsaussparungen
155 und 156 versehen, die mit radialen Austrittsöffnungen 157, 158 und 159 in der
Hülse 137 in Verbindung stehen. Die segmentförmigen Aussparungen stehen an ihren
unteren Enden mit den Ableitungskanälen im Amboß in Ver= Bindung.
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Im Gehäuse 116 ist an einer Stelle im Abstand unter dem unteren Ende
des oberen Verbindungsstückes 118 eine Querwand 162 zur Bildung einer gesonderten
Arbeitskammer 163 vorgesehen, welche über eine öffnung 164- mit der Auskehlung 140
im mittigen Rohr in Verbindung steht. Daher steht, wenndie Öffnung 145 frei liegt,
die Kammer 165 am hinteren oder oberen Ende des Gehäuses mit der Kam-. mer 163 in
Verbindung.
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Innerhalb des Gehäuses 116 auf- und ab beweglich und, auf der Hülse
137 am Rohr ist ein hohler zylindrischer Hammerkolben gleitbar, der allgemein min-166
bezeichnet ist und einen Mittelteil 167 aufweist-, der mit ölsammelnuten 168 versehen
ist, die Gleitsitze an der Innenwandung des Gehäuses haben: P,ölffförmige `Verlängeivngen
169 und 170 etstfek= ken sich vom Mittelteil des Kolbens nach oben und nach unten,
wobei die obere Verlängerung 169 so geformt ist, daß sie ziemlich enge Passung innerhalb.
eines im Gehäuse angeordneten- Füllringes 171 hat. Die Kammer 165 zwischen
deni -oberen oder hinteren Ende 173 des Kolbens.-und der Trennwand 162 bildet eine
obere Verdichtungskammer, -welche -durch Nuten 174 im Füllring mit einem
ringförmigen Raum 175 zwischen dem Füllring 171 und einer Schulter 176 am Kolben
durch Mittel der vorerwähnten At in Verbindung steht. Die Kammer 165 ist ferner
-mit. einer gesonderten Entspannungskammer 163--über-die Öffnung 145, die Auskehlung
140 und -die öffnung 164 verbunden.
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Die untere Kolbenverlängerung 170 ist mit ihrer Unterseite 178 für
das Aufschlagen auf die Oberseite des Amboß bestimmt. Eine Arbeitskammer 179 am
unteren Ende der inneren mutigen Öffnung 180. des Kolbens dient dazu, Arbeitsmittel
aus den Auskehlungen 141 und Öffnungen 146 in die untere Druckkammer zu leiten,
die durch die Kammr _179, eine entsprechende Kammer 181 im --oberen' Ende' dem Amboß,
eine ringförmige Kammer 182 um die untere Kolbenverlängerung 170 herum und eine
in Ausfluchtung befindliche ringförmige Kammer 183 um das obere Ende -des Amboß
- herum oberhalb des Bundes 129 gebildet wird: Mittig zur axialen öffnung im Kolben
ist eine Pendelnut 185 vorgesehen, welche ständig mit radialen Bohrungen 1.36,-
138 m Verbindung steht und diese entweder mit den oberen Öffnungen 142, -144 oder
mit den unteren Öffnungen 147 verbindet. Der Kolben ist mit Öffnungssteuer-oder
Ventilkanten oder Schultern 186 und 187 an den- entgegengesetzten Enden der Pendelnut
versehen: Die Wirkungsweise des'in F i g. 2 A bis 5 dargestell= ten Gerätes ist
. wie folgt: wenn das Gerät auf- der Sohle des -Bohrlochs aufruht, das Gewicht des
Bohr= gestänges und des -Gehäuses über die Mutter 121 auf dem Meißel auflastet und
die Druckmittelzufuhr eingeschaltet -ist, -tritt das Druckmittel aus dem Bohrgestänge
in die 1\,Zittelöffnung 135 des '.-Rohres ein, von wo aus es durch die Bohrungen
136, 138 in die Ringnut 185 im Kolben gelangt. Diese' Nut leitet in in ihrer unteren
Stellung das Druckmittel durch die Öffnungen 147 in der Hülse 137 in die unteren
Aus= kehlungen 141 und von- diesen durch die Öffnungen 146 in die untere Kammer
179, 181, 183. Da gleichzeitig die obere Kammer - über die - Aüstrittsöffrrung
157, wie noch beschrieben, abgeleitet wird, wird der Hammerkolben angehoben.
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Nachdem der Kolben um den Betrag A (F i g. 2 B) angehoben worden ist,
bewegt sich die ringförmige Schulter 187 am unteren Ende der Ringnut 185 im Kolben
an der Öffnung 147 vorbei und verschließt diese, um das Laden der unteren Kammern
zu beenden. Hierauf entspannt sich während der Kolbenbewegung B die Ladung in der
unteren Kammer. Während des letzten Teils C der Aufwärtsbewegutlg bewegt sich der
Grund der Kammer 179 in der Unterseite des Kolbens über die - untere Austrittsöffnung
159, so daß der untere Kammerraum durch die Ausschnitte 155 und 156 im Rohr in die
Auslaßkanäle 150, 151 im Amboß abgeleitet wird.
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-In- F i g. 2A. hat der Anfangsteil D der Aufwärts-Bewegung des Kolbens
zur Folge, daß sich die- Oberseite-173 des Kolbens über die obere Austrittsöffnung
157 bewegt und diese verschließt. Hierauf findet während des Teils E der Aufwärtsbewegung
eine geringe Verdichtung des Druckmittels in den oberen Arbeitskammern statt. Während
des Teils F der Aufwärtsbewegung, wenn sich -die -obere Ventilkante 186 der Ringmut
185 über die öffnungen 142 und 144 bewegt; wird Druckmittel über" die Ringnuten
139 und 144 und- die Öffnungen 143, -145 in die obere Kammer 165 geleitet. Gleichzeitig
wird die gesonderte Arbeitskammer 163 über die Auskehlung 140 und die obere - Öffnung
164 gefüllt. Am Ende des Intervalls F wird die Öffnung 145 durch den Kolben verschlossen,
wodurch die zusätzliche Kammer 163 von dem wirksamen Raum, dem der Kolben ausgesetzt
ist, abgeschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß das wirksame Volumen der hinteren
Druckkammer, dem der Kolben ausgesetzt ist; stark verringert wird,
so
daß eine sehr starke Drucksteigerung je Einheit der Kolbenbewegung im übrigen Druckraum
(s. F i g. 5) stattfindet. Diese Zunahme in der Verdichtung in der hinteren Kammer
bewirkt eine Dämpfung und starke Verzögerung der Rückwärtsbewegung des Kolbens und
bringt diesen zum Stillstand. Die Entspannung der erhaltenen hochverdichteten Gase
in der Kammer 165 bewirkt eine starke Beschleunigung der anfänglichen Vorwärtsbewegung
des Kolbens. Mit anderen Worten, die Verringerung des wirksamen Verdichtungsraumes,
dem der Kolben am Ende seiner Rückwärtsbewegung ausgesetzt ist, hat zur Wirkung,
daß die Umkehrung der Bewegungsrichtung des Kolbens verkürzt und daher stark beschleunigt
wird, Dies hat zur Folge, daß die für jeden Zyklus der Kolbenbewegung erforderliche
Zeit verringert und damit die Schlagfrequenz erhöht wird.
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Während des Teils F der Vorwärtsbewegung des Kolbens werden die oberen
Kammern 165; 163, 169
und 175 von neuem mit dem Leitungsdruck beliefert. Während
des Teils E des Vorwärts- oder Arbeitshubes des Kolbens entspannt sich die Füllung
in der vergrößerten Entspannungskammer. Die wirksame Gesamtgröße der Entspannungskammer
während dieser Periode reicht aus, einen übermäßigen Abfall des Arbeitsmitteldruckes
in dieser zu verhindern. Während des letzten Teils D des Arbeitshubes, wenn der
Kolben seine maximale Geschwindigkeit Erreicht hat und an dessen Ende auf den Amboß
ein Schlag ausgeübt wird, bewegt sich die Oberseite 173 des Kolbens an der oberen
Austrittsöffnung 157 vorbei, so daß diese wieder geöffnet wird, um die oberen
Entspannungskammern abzuleiten.
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Wenn die maximale Ableitung um den Motor herum zum Ausräumen des Bohrloches
erreicht werden soll, wird das Gehäuse 118 angehoben, wobei der Anschlagring 129
die Anhebung des Gehäuses mit Bezug auf den Amboß begrenzt. Wenn dies geschieht,
bleibt der Kolben in Berührung mit dem Amboß, so daß sich die Ringnut 185 über die
mittlere Auslaßöffnung 158 bewegt. Hierauf wird das gesamte Arbeitsmittel über die
Ausschnitte 155 und 156 im Kanalrohr und von diesen in den Amboßauslaßkanal
150, 151, 152 umgeleitet. Die unteren Druckkammern sind von diesem umgeleiteten
Druckmittel völlig abgeschlossen, so daß keine Gefahr besteht, daß der Kolben angehoben
wird. Gleichzeitig strömt ein Teil des Druckmittels nach oben durch die Ausschnitte
und von diesen durch die freiliegenden oberen Auslaßöffnungen 157 in den oberen
Druckkammerraum, um den Kolben zwangläufig unten zu, halten. Die gleichen Ausschnitte
ermöglichen ferner eine verbesserte Ableitung der Druckkammern während des normalen
Betriebs und damit einen verbesserten Wirkungsgrad.
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Die in F i g. 6 gezeigte Ausführungsform weicht von den vorangehend
beschriebenen insofern ab, als die gesonderte Entspannungskammer weggelassen ist.
Statt dessen ist die obere Druckkammer 190 so ausgebildet, daß sie ausreichend Druckmittel
aufnehmen kann, so daß der Druck während des Entspannungsteils des Arbeitshubes
nicht übermäßig abfallen kann. Gegen die Unterseite des oberen Verbindungsstücks
118 liegt ein inneres rohrförmiges biegsames Abteil 191 an,: an dem das obere
Ende 173 des Kolbens zur Anlage kommt, wenn sich dieser dem oberen oder hinteren
Ende seines Hubes annähert. Der Raum 192 innerhalb -dieses Abteils ist mit einem
geeigneten Gas vorgefüllt, so daß es die Kolbenbewegung dämpft und stark verzögert
und dann die Vorwärtsbewegung des Kolbens einleitet. Ein Füllkanal 193 für
die erwähnte elastische Kammer ist mit einem Einlaßrückschlagventil 194. versehen,
um den Druck innerhalb dieser Kammer aufrechtzuerhalten.
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Es können auch andere Arten von Dämpfungsvorrichtungen zur Beschleunigung
der Bewegungsumkehrung des Kolbens vorgesehen werden. Außerdem kann die Vorrichtung
191 anfänglich voll gefüllt und dann abgedichtet werden: Obwohl die dargestellte
besondere Ausführungsform des Schlagmotors sehr wirksam arbeitet, können auch andere
Arten mit den hier beschriebenen Einrichtungen zur Dämpfung der Kolbenbewegung und
zur Beschleunigung ihrer Umkehrung verwendet werden.
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F i g. 7 zeigt einen dritten erfindungsgemäßen Schlagbohrmotor
208. Der Motor 208 trägt einen Meißel 209 an seinem unteren
Ende und eine Druckverstärkervorrichtung 210 an seinem oberen Ende, die beide
im Bohrloch 211 mit Hilfe eines Bohrgestänges 212 aufgehängt sind; das am
oberen Ende an der Einrichtung 213 am Bohrlochmund befestigt ist. Ein Gebläse 214
liefert Druckmittel, gewöhnlich Druckluft, durch das Bohrgestänge zum Druckverstärker
und Schlagmotor: Der Schlagmotor besteht, wie in F i g. 8 bis 10 gezeigt, aus einem
allgemein mit 217 bezeichneten Gehäuse, einem am unteren Ende des Gehäuses angeordneten
Amboß 218 und aus einem Kolben 2;19; der im Gehäuse zur Schlagausübung auf
den Amboß auf und ab beweglich ist. Das Gehäuse weist einen inneren zylindrischen
Teil 222 mit Auskehlungen oder Nuten an seiner Außenfläche, wie nachstehend- beschrieben,
auf; die durch einen Außenzylinder 223 abgeschlossen sind. Der Kolben weist voneinander
in Abstand befindliche zylindrische Endteile 224 und 225 auf; die im Gehäusezylinder
222 gleitbar und mit ölsammelnuten 226 und 227 versehen sind. Zwischen diesen Endteilen
ist ein abgesetzter Mittelteil 228, der eine ringförmige Aussparung 229 bildet,
vorgesehen. An den Enden des Kolbens befinden sich kegelstumpfförmige Ansätze
230 und 231, wobei der Kolben an beiden Enden gleich ausgebildet ist,
so daß er im Gehäuse umkehrbar ist.
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Der Amboß weist ein zylindrisches Element 232 mit einem kegelstumpfförmigen
Oberteil 233, auf den der Kolben unmittelbar zur Auflage kommt, und einen
ausgekehlten Zwischenteil234 auf. Unterhalb des ausgekehlten Teils 234 befindet
sich eine Ringnut 235 und ein geeigneter Meißel 209. Längskanäle
237
und 238 durch den unteren Teil des Ambosses und des Meißels leiten die
Abluft aus dem Motor sowie umgeleitete Luft um den Meißel herum, um das abgebohrte
Material wegzuführen.
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Auf dem Zwischenteil des Ambosses unmittelbar oberhalb des ausgekehlten
Teils 234 und zwischen den Schultern 240 und 241 befindet sich eine
Führungshülse; die einen oberen zylindrischen Teil 242 mit ölsammelnuten
243 und einen radial dünneren unteren zylindrischen Teil 244 aufweist,
der ebenfalls im Gehäuse gleitbar ist. Zwischen diesen Teilen befinden sich Längsschienen
245; zwischen denen radiale Schlitze 247 vorgesehen sind und die außen zur Bildung
einer ringförmigen Aussparung 246 hinterdreht sind. Die Schienen 245 und die Schlitze
oder Nuten 247 setzen sich unterhalb des unteren Führungshülsenteils
244
fort. An den unteren Enden bestimmter der Schienen 245 sind Nasen 248 vorgesehen,
welche gegen. bestimmte -der Rippen 249 sperren, um die Nuten 247- und die Räume
zwischen den Rippen 249 in der Anordnung ausgefluchtet zu halten. Die Ringnut 235
steht -mit den Längskanälen 237 und 238 in Verbindung, so daß ein zusammenhängender
Durchlaß von der ringförmigen Aussparung 246 im Amboßführungselement zum unteren
Ende des Meißels vorhanden ist. Die Anordnung wird durch ein geteiltes Mitnehmerverbindungsstück
252 zusammengehalten, die bei 253 mit dem unteren Ende des Gehäuseteils 222 verschraubt
ist und Innenkeile 253 a aufweist, welche mit Keilnuten 234 am Amboß (die
durch die Rippen 249 gebildet werden) im Eingriff stehen, um eine gemeinsame Drehung
des Ambosses, des Mitnehmerverbindungsstücks und des Gehäuses zu bewirken, jedoch
eine relative Längsbewegung des Ambosses - und des Gehäuses zuzulassen. Während
des normalen Betriebs ruht eine ringförmige Schulter 254 am- unteren Ende des Mitnehmerverbindungsstücks
auf einer ringförmigen Leiste 255 am Amboß oberhalb des Meißels 209 auf; und es
besteht eine Längstrennung zwischen einer Leiste 256 am unteren Ende des Amboßführungshülsenteils
244 und der ringförmigen Oberseite 257 am Mitnehmerverbindungsstück.
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Eine Hochdrucknut 263, welche sich in Längsrichtung im Gehäuseteil
222 erstreckt, endet an ihrem unteren Ende in einer Hauptzufuhröffnung 264, welche
in einen Kolbenringraum 229 mündet. In der abgesenkten Stellung des Kolbens steht
der Ringraum 229 ferner mit einer zweiten Hochdruckzufuhröffnung 265 in Verbindung,
welche mit einer Auskehlung oder Nut 266 im Gehäuse in Verbindung steht, die zweckmäßig
mit der Nut 263 ausgefluchtet ist. Die Nut 266 steht an ihrem unteren Ende über
eine Öffnung 267 im Gehäuse mit dem Raum im unteren Ende des Gehäuses in Verbindung,
welcher durch einen Ringraum 268 zwischen dem unteren Ende 228 des Kolbens und dem
Gehäuse und dem Ringraum 269 'zwischen dem Amboßansatz 232, 233 und dem Gehäuse
gebildet wird. Eine Auslaßöffnung 270 im Gehäuse steht mit einer Gehäuselängsnut
271 in Verbindung, welche an ihrem unteren Ende über eine Öffnung 272 mit einer
ringförmigen Aussparung 240 und Nuten 247 im Amboßführungselement
verbunden ist. Eine kurze Längsnut 273 im Gehäuseteil 222 verbindet die Öffnungen
273 a und 273 b zur ständigen Umleitung des Hochdruckarbeitsmittels
in die Amboßkanäle, wenn das Gehäuse vom Amboß angehoben ist, wie nachstehend beschrieben
wird.
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Eine dritte Längsnut 275 im Gehäuse steht mit dem Inneren des Gehäuses
über untere und obere Öffnungen 276 und- 277 -in Verbindung. Die untere Öffnung
276 ist so angeordnet; daß sie durch den Kolben-Ringkörper-229 während der Aufwärtsbewegung
freigegeben wird" um über diese Öffnung, die Nut 275 und die Öffnung 277 Druckmittel
der oberen Kammer 278, 278 a im Gehäuse zuzuführen. Die Ableitnut 271 im Gehäuse
steht mit dem oberen Ende des Gehäuses über eine Öffnung 279 zur Ableitung einer
Kammer 278 am unteren _ Ende des Kolbenhubes in Verbindung. Der Kolben weist ringförmige
Ventilschultern 280; 281, 282 und 283 für das Zusammenwirken mit den verschiedenen
öffnungen auf.
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Längs der linken Seite- des Gehäuses erstreckt sich über die volle
Länge eine Umgehungs- oder Umleitungsnut 286, die an ihrem unteren Ende über eine
Öffnung 288 mit der ringförmigen Aussparung 246
im Amboßführungselement
in Verbindung steht und von diesem über die Nuten 245, die Keilnuten 234 und die
Ringnut 235 mit den Auslaßkanälen 237 und 238 im Amboß und im Meißel.
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Der Verstärker 210 weist, wie sich am besten aus F i g. 11 ergibt,
ein Gehäuse 289 auf, das bei 290 mit dem oberen Ende des Schlagmotors und bei 291
mit dem unteren Ende des Traggestänges 212 verschraubt ist. Die Hauptdruckmittelzufuhr
gelangt zum Verstärker über Quer- und senkrechte Kanäle 292 und 293, welch letztere
über Rückschlagventile 294 und 295 mit Hochdruckkammern 296 und 297 auf den entgegengesetzten
Seiten des Teils 301 b eines Schaltkolbens 301 in Verbindung stehen, sowie durch
eine Öffnung 298 mit einer Nut 299 und einem Querkanal 300 im Schaltkolben 301.
Der Querkanal 300 führt zu einem senkrechten Kanal 302, der in einem Gleitventilelement
303 ausgebildet ist, welches innerhalb einer senkrechten Kammer 304 innerhalb des
Schaltkolbens selbst auf und ab beweglich ist. Der senkrechte Kanal 302 weist
eine längliche Seitenöffnung 305 auf, durch welche er ständig mit dem seitlichen
Kanal 300 in Verbindung steht. An seinem unteren Ende steht der senkrechte Kanal
302 über eine Öffnung 306 mit einer Druckkammer 307 oberhalb des Teils 301
a des Schaltkolbens in Verbindung. Eine Öffnung 308 unterhalb der Öffnung 306 steht
mit einer Druckkammer 309 unterhalb des Schaltkolbenteils 301 a in Verbindung. Die
entgegengesetzten Enden der Kammer 304 sind mit Auslaßöffnungen 304a und
304b versehen.
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Seitlich des Gleitventilelements 303 gegenüberliegend dem Kanal
302 befindet sich eine langgestreckte Nut 310, um die Niederdruckableitung
aus dem Verstärker durch eine Öffnung 311- im Hauptschaltkolben und einen senkrechten
Kanal 312 sowie einen Querkanal 313 zur Umgehungsnut 286 zu leiten, die sich längs
der Seite des Schlagmotors zur Auslaßöffnung 288 im Motorgehäuse erstreckt. Das
Gleitventilelement 303 steuert ferner Auslaßöffnungen 314 und 308. Gleitventilgesteuerte
Öffnungen 316 und.317 sind an den entgegengesetzten Enden der Schaltkolbenkammer
304 vorgesehen, und eine öffnung 318 verbindet die Kammer 304 mit dem Leitungsdruckkanal
293.
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Druckmittel aus den Druckkammern 296 und 297 wird an Auslaßrückschlagventilen
320 und 321 vorbei zu dem vorerwähnten senkrechten Hochdruckkanal 262 geleitet,
der an seinem unteren Ende mit dem Motor-Druckkanal 263 in Verbindung steht.
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Im Betrieb wird die Hauptdruckmittelzufuhr vom Gebläse 214 über Tage
nach unten durch das Bohrgestänge 212 in den senkrechten Einlaßkanal 293 und an
den Rückschlagventilen 294 und 295 vorbei in die Druckkammern 296 und 297 auf den
entgegengesetzten Seiten des Teils 301 b des Verstäxkerschaltkolbens geleitet.
Wenn sich der Schaltkolben in seiner oberen Stellung befindet, geschieht die Druckmittelzufuhr
ferner über die Öffnung 306 und den Kanal 302 im Gleitventil in die Kammer
307
oberhalb des Schaltkolbenteils 301a, so daß ein Drucküberschuß wirksam
wird, welcher das Bestreben hat, den Schaltkolben 301 nach unten zu drücken. Hierdurch
wird die untere Druckkammer 297 bei verstärktem Druck am Rückschlagventi1321 vorbei
in
den Schlagmotor abgeleitet. Wenn der Haupt-Schaltkolben 301 in seine untere
Stellung bewegt wird, wird die Öffnung 306 von der oberen Kammer 307 abgeschaltet
und der senkrechte Kanal 302 im Schaltkolben mit der Kammer 309 unterhalb
des Schaltkolbens über 368 verbunden. Gleichzeitig wird das untere Ende der Kammer
304 im Schaltkolben über die Öffnungen 316, 304b abgeleitet; während der
obere Teil der Schaltkolbenkammer 304 dem Leitungsdruck über die Öffnungen
317 und 318 ausgesetzt wird, was zur Folge hat, daß das Gleitventiielement
303 zum Boden der Schaltkolbenkammer 304
bewegt wird. Der verbleibende nach
oben gerichtete Druck wird dann auf den Schaltkolben 301 wirksam, so daß dieser
sich nach oben bewegt, wodurch die obere Druckkammer 296 am Rückschlagventil 320
in den Schlagmotor abgeleitet wird. Die Abwärtsbewegung des Ventilelements 343 -
ermöglicht die Ableitung der oberen Druckkammer 307 durch die Öffnung 314 und den
Schlitz 31.0 im Ventilelement zur Öffnung 311 und zum Niederdruckableitkanal 312..
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Wie erwähnt, tritt das Hochdruckarbeitsmittel aus dem Verstärker in
die Nut 263 und in die Haupthochdrucköffnung 264 des Schlagmotors ein. Wenn
sich der Schlagkolben am unteren Ende seines Hubes befindet, strömt diese Füllung
durch die Öffnung 265 aus und von dieser über die Nut 266 und die Öffnung 267 in
den Raum 268, 269 am unteren Ende des Motorgehäuses. Da gleichzeitig der obere Gehäuseraum
278 durch die Öffnung 279 abgeleitet worden ist, wird der Schlagkolben rasch aufwärts
bewegt. Während des Teils A des Aufwärtshubes, der gleich der freiliegenden senkrechten
Abmessung der Öffnung 265 ist, die durch die Ventilkante 281 am Schlagkolben gesteuert
wird, wird die untere Gehäusekammer 268, 269 gefüllt. Die Aufgabe der erweiterten
Kammer 268;"269 besteht darin, sicherzustellen, daß ein angemessenes Volumen Druckmittel
den Schlagkolben durch- Entspannung voll nach oben treibt. Daher entspannt sich
während des Teils B des Aufwärtshubes die Füllung im unteren Gehäuseende. Während
des letzten Teils C des Aufwärtshubes bewegt sich die Ventilschulter 280 am-.unteren
Ende des Schlagkolbens über die-Auslaßöffnung 270 und gibt diese frei, so daß die
untere Kammer abgeleitet wird.
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In F i g. 10 hat der Anfangsteil D des Aufwärtsschlagkolbenhubes zur
Folge, daß die Ventilschulter 283 am Schlagkolben sich über die Auslaßöffnung 279
bewegt und diese verschließt. Während des nächsten Teils E nimmt der Druck in der
Kammer 278, der im wesentlichen dem Umgebungsdruck entspricht, geringfügig durch
Verdichtung zu. Während des Teils F des Aufwärtshubes bewegt sich die Ventilschulter
282 am oberen Ende der Aussparung 229 im Schlagkolben über die- Öffnung 276; so,daß
diese geöffnet wird, um die Hochdruckfüllung durch die Nut 275 und die Öffnung 277
in die obere Gehäusekammer 278, 278a zu leiten. Während des letzten Teils G des
Aufwärtshubes wird, nachdem die obere Ventilschulter 283 die obere Drucköffnung
277 geschlossen hat, die Füllung in der nun stark verringerten Kammer
278 welche im wesentlichen den-Leitungsdruck hat, in dem verhältnismäßig
kleinen oberen Ende der Kammer - stark verdichtet.. Diese Verdichtungs- oder Rückprallkammer
bewirkt eine Dämpfung und rasche Umkehrung der Schlagkolbenbewegung. Während des,
- Schlagkolbenabwärtshubes wird dessen anfänglicheZ Teil G durch die Entspannung
dieser hochverdichteten Füllung bewirkt. Während des Teils F wird der Leitungsdruck
während eines kurzen Zeitraums erneut zugelassen. Während des Teils E entspannt
sich der Druck in der Kammer 278, so daß sich die abwärts gerichtete Schlagkolbenbewegung
fortsetzt. Die Kammer 278 einschließlich des Raumes 278a an der Seite
der Verlängerung 229 am Schlagkolben ist ausreichend groß, um die volle Entspannungswirkung
des Schlagkolbens sicherzustellen, ohne daß der Druck in der Kammer 278 übermäßig
abfällt. Während des Endteils D der Schlagkolben-Abwärtsbewegung wird, nachdem dem
Kolben eine beträchtliche Bewegungsgröße zur Schlagausübung auf den Amboß mitgeteilt
worden ist, -die Kammer 278 durch die Öffnung 279 abgeleitet. Hierauf wird der Leitungsdruck
auf die untere Kammer umgeschaltet und der Zyklus wiederholt.
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Die Abluft aus der Schlagmotornut 271 sowie die umgeleitete Niederdruckabluft
aus dem Verstärker strömt durch die ringförmige Ausnehmung 246 im Amboßführungselement,
den offenen Raum zwischen den miteinander im Eingriff stehenden Auskehlungen des
Amboß und des Mitnehmerverbindungsstücks; den Ring 235 und die Auslaßkanäle 237
und 238 durch den Meißel. Die ölbeladene Luft schmiert daher die Amboßauskehlungen.
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Zu jedem Zeitpunkt während des Betriebes des Schlagmotors nach F i
g. 7 bis 11 umgeht ein Teil des durch das Gebläse zugeführten Druckmittels den Motor
und wird zur Wegführung des abgebohrten Materials verwendet. Es erfolgt daher eine
angemessene Reinigungsmittelzufuhr, ohne daß dadurch -der Betrieb des Schlagmotors
beeinflußt wird oder dieser die Reinigungsmittelzufuhr beeinträchtigt. Ferner ist
die Verwendung einer gewöhnlichen Verdichtungseinrichtung vorgesehen; da eine zusätzliche
Einrichtung verwendet wird, um den wirksamsten Betrieb des Schlagmotors- durch die
Anwendung viel höherer Drücke sicherzustellen als im Hauptkörper ,des Reinigungsmittels.erforderlich
ist. Das Volumen des Reinigungsmittels kann in der gewünschten Weise bei dem normalen
Leitungsdruck erhöht werden. Die verhältnismäßig großen -Entspannungskammern an
den Enden des Gehäuses tragen wesent-. lieh zur wirksamen Ausnutzung der hohen Drücke
bei, welche durch den -Einbau des Verstärkers im Bohrloch in den Schlagmotor verfügbar
gemacht werden. Die Rückprallkammerwirkung am .oberen Ende des Schlagkolbenhubes
trägt ferner zur wirksameren Tätigkeit des Motors unter den verwendeten hohen Drücken
bei.
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Während der-Aufhängung des Motors, beispielsweise beim Absenken in
das Bohrloch oder wenn eine maximale Reinigungsmittelzufuhr erforderlich ist, fällt
der Amboß ab, so daß die Leiste 256 am unteren Ende des Führungshülsenelements 244
auf die obere Leiste 2,57 =am oberen Ende des Mitnehmerverbindungsstückes 252 zum
Aufruhen kommt. Zu diesem Zeitpunkt stehen die Gehäusenut 273 und die Öffnungen
273a und 273b mit oder- unteren Motorkammer 278 und der ringförmigen
Aussparung 246 und die Kanäle durch. die Auskehlungen und durch den Amboß in. Verbindung.
Dies bewirkt diq Ableitung der Gesamtluftzufuhr, um das Hämmern zu verhindern -und
-um einen, maximalen Blasluft-Strom; beispielsweise zum Ausräumen' des Bohrloches,
zu
erzielen. Wenn der Meißel auf der Sohle zur Auflage kommt und das Gewicht des Schlagmotors
und des Bohrgestänges auf diesen aufgebracht wird, nehmen der Amboß und der Meißel
das in F i g. 8 bis 10 gezeigte Lageverhältnis für normale Bohrarbeiten ein.
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Die Anordnung der Nuten, Öffnungen und Kanäle im Motor und im Verstärker,
wie sie in F i g. 8 bis 11 dargestellt ist, ist beispielsweise, jedoch nicht unbedingt
erforderlich, und diese Elemente besonders im Motor, können gegebenenfalls in anderer
Weise zueinander angeordnet sein. Außerdem können andere Arten von Arbeitsmittel-Druckverstärker
an Stelle der gezeigten Reihenschaltanordnung ohne Entspannung verwendet werden,
bei welchen der Leitungdruck, der wechselweise- auf einen größeren wirksamen Flächenbereich
als der entgegengesetzte Druck wirksam wird, für das Erzielen der Verstärkerwirkung
ausgenutzt wird.