DE1483820A1 - Stoss- und Schlagwerkzeug - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Universitätsstraße Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 20.5· 1966 Soh// Named.Anm. General Dynamics Corporation

Stoß- und Schlagwerkzeug.

Die Erfindung betrifft schwingende Stoß- oder Schlagwerk-'' ■ zeuge, die unter Drück bei Schallfrequenzen betätigt werden.

Die Erfindung ist für jeden Aufschlagzweck brauchbar, aber besonders geeignet für die Verwendung bei Erdbohrungen, wie z.B. zum Bohren von Löchern, Stollen oder Schächten in Erdschichten. Die Erfindung findet auch Verwendung bei der Materialbearbeitung, Materialverarbeitung, Metallformung, beim Eintreiben von Pfählen und bei anderen Anwendungen, bei welchen mechanische Energie in Form eines wiederholten Impulses verwendbar ist.

Stoßwerkzeuge der vorgeschlagenen Arten weisen/einert-Hammer auf, der durch ein unter Druck stehendes Medium hin und her bewegt wird. Während des Abwärtshubes schlägt der Hammer auf eine Last auf mit einem Werkzeugteil, an dessen unterem Ende eine Bohrschneide befestigt sein kann, um durch wiederholtes Aufschlagen» auf die Erdschicht in dieselbe ein Loch zu bohren. Die Nachteile dieser bekannten Schlagwerkzeuge bestehen in der geringen Wirksamkeit der Umwandlung der Arbeitskraft, und in der

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niedrigen Frequenz der Aufschlagwiederholung. Die Zeit, die erforderlich ist, um bei Verwendung der bekannten Werkzeuge ein Loch von gewünschter Länge oder Tiefe zu bohren, kann ziemlich lang sein. Das Bohren eines Loches von 2,7 m Tiefe, das zur Aufnahme einer Sprengladung "geeignet ist, erfordert im allgemeinen in Kalksteinschichten mehr als 1 Stunde und in harten Gesteinsschichten noch mehr. Wenn als Antritsfcsinediurn ein Gas verwendet wird, sind verhältnismäßig geringe Hammerbeschleunigungskräfte verfügbar. Infolge dieser geringen Eeschleunigurigskräfte ist die Aufschlagwiederholungoge- _ schwindigkeit begrenzt und es sind verhältnismäßig lange Hammerhübe erforderlich, um auf die Last ausreichende Antriebskräfte auszuüben.

Die Wirksamkeit der bekannten Werkzeuge bei der Umwandlung der Arbeitskraft in nützliche Arbeit ist begrenzt infolge der schleclEben Ausnützung des thermodynamischen Zyklus des hin und ' her beweglichen Hammersystems. Außerdem wird die Antriebsenergie während des Abwärtshubes des Hammers erzeugt und der größte Teil

der Energie, der für die Zurückführung des Hammers in die ange- W ' hobene Stellung verwendet wird, geht verloren, insbesondere

' wenn Gas als Antriehsßiedium Verwendung findet. Dieser Verlust verringert nicht nur die Wirksamkeit, sondern begrenzt auch die Arbeitsgeschwindigkeit. Die bekannten Stoßwerkzeuge, die eine Flüssigkeit als Antriebsmedium verwenden, sind hinsichtlich der

Aufschlagwiederholungsgeschwindigkeit und der Wirksamkeit in ähnlicher Weise beschränkt.

° Weitere Beschränkungen der Bohrgeschwindigkeit ergeben sich ^₁ im Falle von durch Gas angetriebenen Werkzeugen aus der Zeit, die das Hammerelement zur Ausführung der verhältnismäßig langen,

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i Hübe braucht, um ein nutz-bares Kraft- und Energieniveau zu entwickeln. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist in durch Flüssigkeit angetriebenen Werkzeugen durch die Geschwin- ■ digkeit der Flüssigkeit begrenzt, die dem Hammer zugeführt wird« Eine andere Beschränkung ist die Unwirksamkeit der Übertragung der Aufschlagenergle durch einen Amboß auf die Last, weil Energie im Amboß verloren geht, beispielsweise durch Reflexion der*. Auf schlagenergie, die beim Bohrvorgahg nicht verwendet wird. Diese reflektierte Energie kann einen Bruch im Amboßsystem bewirken und das System hindern, auf dem Kraftniveau zu arbeiten, welches die Beanspruchung des Materials zuläßt, aus welchem der Amboß und seine Teile, sowie die Bohrschneide, oder andere Werkzeuge hergestellt sind.

Durch die Erfindung sollen die vorgenannten Nachteile Überwunden werden. Es wurde gefunden, daß es zur Erreichung dieses Zieles gemäß der Erfindung erforderlich ist, da§ Problem der Erzeugung einer Impulsenergie von hohem Niveau_fmit einer Impulsfrequenz zu lösen, welche der Resonanzfrequenz einer Energieumwandlungseinheit entspricht, und gleichseitig diese Impulsenergie auf eine Last in einer wirksameren Weise zu übertragen, als dies mit den bekannten Werkzeugen möglich ist.

Für eine besonders wirksame Energieübertragung vnirde es als notwendig befunden, diese Energieübertragung vom Werkzeugteil

ο auf die Last den Charakteristiken der Last anzupassen. Bs wurde

gefunden, daß die Last als Rerktionselement wirken kann. Beim ^ Durchbohren von Erdschichten wirkt die durch die Schicht gebil*

G riete Last z.B. in wirksamer Weise als eine Feder und weist ~» während dees Zeitraumes, in welchem die Bohrkraft zur Einwir- ^: kun^ könnt, eine Steifheit auf. Obvrohl die Gesa: t- o-ier Dau=»r-

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Charakteristiken einer Erdschicht widerstandsfähig sein können, v/eist die Schicht während des Zeitraumes, in welchem die Durchdringungskraft der Bohrschneide auf dieselbe ζμΓ Einwirkung gebraucht wird, eine Steifheitscharakteristik auf.

Bei einem schwingenden Stoßwerkzeug mit einem Hammer, der in «einem Gehäuse in Abhängigkeit von einem aus einer Druckquelle ' herkommenden Druckmedium hin und her bewegt wird, um auf eine Last aufzuschlagen, wurde das vorstehende Problem gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gehäuse mehrere Hohl-räume aufweist, die durch eine Bohrung miteinander verbunden sind, welche den Hammer aufnimmt, um eine Energieumwandlungseinheit zu bilden, die eine gegebene Resonanzfrequenz aufweist, daß der Hammer und die Bohrung im Gehäuse ein Ventil bilden, das in Abhängigkeit von einer Flüssigkeit wirkt^ welche unter Druck in wenigstens einen der Hohlräume eingelassen wird, wobei diese Flüssigkeit aus einem anderen Hohlraum durch das Ventil abgeführt wird, so daß die in der unter Druck stehenden Flüssigkeit gespeicherte Energie den Hammer in der Bohrung mit einer der Resonanzfroqunez entsprechenden Frequenz hin und her bewegt, und daß ein Werkzeugteil, der eine vorherbestimmte Elastizität aufweist, so angeordnet ist, daß derselbe mit dem Hammer zusammen wirkt.

Bei einem Stoßwerkzeug gemäß der Erfindung wandelt der Hammer ■ die Energie der in das Werkzeug einströmenden Flüssigkeit in eine alternierende mechanische Energie um, in dem eine Schwingungs· bewegung mit einer Resonanzfrequenz der Energieumwandlungseinheit

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bewirkt wird. Diese Resonanzfrequenz wird durch die Masse des Hammers und die Steifheit der Flüssigkeit angrenzend on die entgegengesetzten Enden des Hammers bestimmt. Der Amboß des vorliegenden Werkzeuges wird vom Hammer vorzugsweise entkuppelt, außer wenn der Amboß die Aufschläge des Hammers aufnimmt. Zu diesem Zweck ist der Amboß angrenzend an den Hammer und im Abstand von demselben angeordnet. Das Fehlen einer Kupplung zwischen dem Hammer und dem Amboß außer während des Aufschlages ermöglicht dem Hammer, mit der Resonanzfrequenz der Energieumwandlungseinheit zu schwingen und eigj-bt eine hohe Wirksamkeit der Energieumwandlung. Der Aufschlag erfolgt während alter- M

nierender Halbzyklen der Schwingungsbewegung des Hammerelements. Beim Bohrvorgang kann am unteren Ende des Ambosses eine Bohrschneide befestigt werden.

Der Amboß gemäß der Erfindung umfaßt einen Werkzeugteil zum Übertragen der Impulsenergie von dem den Aufschlag des Hammers aufnehmenden Ende des Ambosses auf die Last, welche eine Erdschicht sein kann. Um die oben erwähnte Anpassung der Energieumwandlung an die Charakteristiken der Laast zu erzielen, wird gernäß der Er"findung₅ ein elastischer Werkzeugteil verwendet. Dieser elastische Werkzeugteil weist eine solche Kraftablenkungcharakteristik auf, daß Kraftimpulse von solcher Form und Dauer übertragen X'jerden, welche von der Last wirksam ausgenützt werden können. Diese Kraftablenkungscharakteristik ist vorzugsweise ähnliob jener der Last. Der elastische Teil kann beispielsweise aine Steifheit aufweisen, die annähernd gleich ist der wirksamen .Steifheit der Schicht oder des Materials, das während des Zeitraumes gebohrt oder bearbeitet wird, in welchem die Bohrkraft zur Einwirkung kommt. Die Aufschlagkraft, die vom Amboß auf die

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Last, beispielsweise auf die -Erdschicht, übertragen wird, wird daher auf eine solche Weise übertragen, daß die Last die maximale Energiemenge absorbieren kann. Demgemäß werden die Wirksamkeit der Tätigkeit des Stoßwerkzeuges und die Arbeitsgeschwindigkeit des. Werkzeuges vergrlö'ßert, insbesondere die Bohrgeschwindigkeit im Falle einer Erdschicht.

Die Erfindung weist unter anderen den Vorteil auf, daß eine hohe Wiederholungsgeschwindigkeit der Impulsenergie bei hohem Energie-und Kraftniveau erzielt" v/ird infolge der Verwendung eines Resonanzsystems, das den Hammer einschließt. Die Resonanzfrequenz der Schwingung des Hammers kann eine viel höhere Frequenz aufweisen, als mit den früher vorgeschlagenen Stoßvorrichtungen erzielt wurde. Infolge des ResonanzbetrJEbes des Hammers v/ird während aller Teile der zyklischen Bewegung des Hammers alternierende Energie im akustischen System gespeichert. Am Ende des Aufwärtshubes des Hammers wird die alternierende Energie hauptsächlich in der Flüssigkeit gespeichert und während des Abwärtshubes v/ird diese Energie im Hammer gespeichert. 3in Teil der gespeicherten Energie wird während jedes Aufschlages in den alternierenden Halbsyklen auf den Amboß übertragen. Diese Energiespeicherung während aller Teile des Zyklus der Hammerbewegung ermöglicht dem Hammer, welcher gleichzeitig als eine Ventile inrichtung wirkt, entsprechende Öffnungen für den Austritt von Flüssigkeit während Jenes Teiles des Zyklus zu öffnen, in Welchem ier Flüssigkeitsdruckabfall an der ffarnrnervantileinriehtung gering ist. Dus hat den Vorteil, daß Verlust infolge des Austritts unter hohem Druck stehender Flüssigkeit verringert werdan

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und eine hohe Wirksamkeit der Energieumwandlung erzielt wird. Da der Hammer in Resonanz schwingt, begrenzt die Geschwindigkeit der unter der Kontrolle des Hammers stehenden Plüssigkeits ströniung nicht die Geschwindigkeit der Schwingungsbewegung. Durch Erhöhung des Drucks kann die durch den Hammer auf den Amboß ausgeübte Kraft vergrößert werden. Das vorliegende Schlag werkzeug arbeitet besonders gut bei Frequenzen, die im Bereich der 3challfrequenzen liegen.

Ein anderer Vorteil ist in den höheren Bqrjigeschwindigkeiten, insbesondere beim Srdhohren, zu sehen, die mit dem vorliegenden Werkzeug im Vergleich zu den bekannten Werkzeugen erzielt werden können. Überdies können die Aufschläge auf eine Last ohne Nachteil für die Lebensdauer des Werkzeuges nunmehr mit einer größeren Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Ein v/eiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Anpassung die Impulsreflexionen auf das Werkzeug auf ein Mindestmaß verringert, so daß Beschädigungen des Werkzeuges vermieden werden. .

Die Ausbildung der Erfindung und das Arbeitsverfahren, sowie zusätzliche Merkmale und Vorteile derselben ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen,· in welchen zeigt:

Figur 1 eine schaubildliche Ansicht eines Bohrgestells, das mit einem Werkzeug gemäß der Erfindung versehen ist, Figur 2 einen vereinfachten Längsschnitt eines Stoßwerkzeuges gemäß der Erfindung, das von der in Figur 1 gezeigten Art ist, Figur 5 in größerejif y einen teilweisen Schnitt eines Teiles

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■ des Werkzeuges gemäß Figur 1 in einer zur Zeiehnungsebene der Figur 2 senkrechten Ebene und in der Ebene der Linie j5-j5 der Figur 4, um die Trageinriehtung und die Yentileinrichtung genauer darzustellen, .

Figur 4 im Grundriß eine Platte, die einen Teil der Einrichtung gemäß Figur 3 bildet,

Figur 5 in größere^ b einen teilweisen Schnitt eines Teils des Werkzeuges gemäß Figur 2, und zwar einen Sammelbehälter,

Figur 6 in größere^ Maßefcato einen teilweisen Schnitt eines Teils des Werkzeuges gemäß Figur 2, der den hydraulischen Kreislauf durch Steuerung der Stellung des Hammerelements einsehließt,

Figur 7 in größere^ ^TV/lP>ß^gr'^t~^s>JK einen teilweisen Schnitt eines Teils des Werkzeuges gemäß Figur 2, der insbesondere das obere

Ende des Amboßelements darstellt,

Figur 8 in größere»»- Mafietrab einen teilweisen Schnitt eines Teils des Amboßelements gemäß Figur 7, Figur 9 einen teilweisen Schnitt des Werkzeuges gemäß Figur 2 und veranschaulicht die Einrichtung, welche das Amboßelement in Drehung versetzt,

Figur 10 einen teilweisen Schnitt des längeren Teils des Amboßelements des Werkzeuges gemäß Figur 2 und veranschaulicht genauer die Bohrschneide, die mit dem unteren Ende des Amboßelements verbunden ist,

Figur 11 schematise!! im Schnitt ein Stoßwerkzeug gemäß der Er*- findung, das besonders zum Bohren in der Aufwärtsrichtung, z.B. als Deckenbohrer, geeignet ist,

Figur 12 teilweise im Schnitt eine andere Ausführungsform

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eines Stoßwerkzeuges gemäß der Erfindung, B¹XgUr 13 schernatisoh im Schnitt noch eine andere Ausführungsform eines Stoßwerkzeuges gemäß der Erfindung, Figur 14 einen Querschnitt nach der Linie 14-14 der Figur I3. Die Figuren 15-22 zeigen schematisch im Schnitt weitere Ausführungsformen der Erfindung, wobei jede Figur eine andere AusfUhrungsform zeigt.

Figur 23 ist eine graphische Darstellung und veranschaulicht die Kraftübertragungscharakteristiken eines Amboßelements gemäß der Erfindung.

Figur 24 zeigt S3heniatisch im Schnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einem verbesserten Amboßsystem.

In Figur 1 ist ein Lastkraftwagen 30 dargestellt, der ein Bohrgestell 32 und ein hydraulisches System j?4 für das Gestell 32 trägt. Das Gestell 32 ist in der aufrechten oder Bohrstellung gezeigt, kann aber um eine Drehzapfeneinrichtung 36 in eine waagerechte Stellung auf der Plattform des Lastkraftwagens 30 verschwenkt werden.

Das hydraulische System 34 umfaßt einen Motor 38, der eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromotor sein kann , welcher ein hydraulisches Pumpsystern 42 antreibt. Die Pumpe setzt die hydraulische Flüssigkeit, wie z.B. Öl, das aus einem Behälter gesaugt wird, untsr Druck und pumpt die Flüssigkeit durch eine von zwei hydsraulischen Leitungen 44 in- das Bohrgestell 32. Die iUiekfltißleitung 44 ist mit dem Behälter 40 verbunden. Ein Schaltbrett 4G, das ebenfalls auf der Plattform des Lastkraftwagens angeordnet ist, trägt Messgeräte und Steuerungen für die Pumpe

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Das Bohrgestell 32 besteht aus einer Säule 48 aus Plansehen- , ■ trägern, Vielehe eine Laufbahn zur Führung eines schwingenden 3toß-oder Sehlagwerkzeuges 5° bilden. Das Werkzeug wird von . stützen 52 getragen, Vielehe" durch die Planschen der Säule 48 geführt werden. Ein Kettenantrieb mit einer Kette 54, die durch einen Motor 56 angetrieoen wird, dient zur Bewegung des Werkzeuges 50 längs der Laufbahn, entweder nach unten in das Loch

oder nach oben, um das Werkzeug aus dem Loch herauszuziehen. Zu diesem Zweck sind die Stützen 52 an Gliedern der Kette 54 befestigt.

Das Werkzeug selbst weist ein Gehäuse 58 auf. Ein Bohrstahl 60, der einen Teil eines Amboßsystems bildet, das kurz als der Amboß des Werkzeuges bezeichnet wird, erstreckt sich durch Führungen 62 nach unten in das Loch. Die Führungen sind an der 3äule 48 befestigt. Das Werkzeug umfaßt einen Motor 64, der ein hydraulischer Motor sein kann. Die zu demselben führenden hydraulischen Leitungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Motor verdreht den Amboß und dadurch auch den Bohrstahl· 60.

Die von der Pumpe 42 herkommenden hydraulischen Leitungen 44 erstrecken sich längs der Säule. Diese Laitungen können aus staren Rohren bestehen bis hinauf zu einem Varbindungsgehäuse oder einer Druckfreigabekanimer 66. Andere biegsame hydraulische Leitungen 00 erstrecken sich vom Gehäuse 66 bis zum Werksaug und bil'Jen Durchlässe für die Zuführung und den Rückfluß der Flüssigkeit.

Wenn das Gestell betätigt wird, um ein Loch in eine Erdschicht zu bohren,' drückt die Antriebseinrichtung, einschließlich des Motors

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56 und Kette 54, das Werkzeug nach unten, um die Bohrschneide am Ende des Bohrstahls 60 gegen die Schicht zu hai- · · ten. Das Bohren eines Loches mit einer Tiefe von 0,9 m kann . beispielsweise mittels des Werkzeuges in wenigen Minuten ausgeführt werden. Der Motor 56 wird dann umgesteuert und der Bohrstahl aus dem Loch herausgezogen. Das Bohrgestell kann hierauf in die waagerechte Stellung verschwenkt, die Hemmschuhe 61 vom ι Lastkraftwagen entfernt und das Gestell zu einer anderen Bohrstelle gefahren werden. Das dargestellte Gestell ist besonders geeignet zum Bohren von Löchern, in welche Sprengladungen eingesetzt werden. Solehe Löcher werden im Steinbruch, beim Straßen- _Ä bau und für andere Zwecke verwendet.

Das Werkzeug 50 ist in Figur 2 dargestellt. Figur 2 ist etwas ι vereinfacht worden, um genaue Darstellungen bestimmter Teile ⁱ wegzulassen, wie z.B. des Antriebsmotor zum Verdrehen des Amboßsystems. Diese Teile werden genauer in Verbindung mit den Figuren 5-10 beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung wird daher auf diese Figuren sowie auf Figur 2 Bezug genommen. Das Werkzeug weist ein Gehäuse 70 auf, das aus mehreren Abschnitten besteht, die getrennt hergestellt und durch { nicht dargestellte) φ Bolzen miteinander verbunden werden können. Eine Bohrung 72 erstreckt sich in der Richtung der Längsachse des Gehäuses 70 und durch das untere Ende desselben. Bn Gehäuse sind mehrere Hohlräume vorgesehen. Diese sind in der Reihenfolge vom oberen zum unteren Ende des Gehäuses mit 74,76,78,80 und 82 bezeichnet,. Die Hohlräume 74,76,78 und 80 können Druckflüssigkeit enthalten, wie z.B.. Öl, teLches. durch das Puapsjstein 42 (Figur 1) zugeführt viird, das aus den später beschriebenen Pumpen P- und P₂ besteht. Flüssigkeit sdichtungen, wie z.B. Dichtungsringe, welche das Le-ekeia der¹· verhindern, sind in der Zeichnung nicht

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Der Boden des ersten Hohlraumes 74^uist abgeschrägt und verbin- _;«v det mit einem ersten Teil 84 der Bohrung 72. Dieser Teil 84""I V . enthält eine Trageinrichtung 86 und erstreckt sich zwischen I ' _

dem ersten Hohlraum 74 und dem zweiten Hohlraum 76· Ein zweiter ]__ j^jfceil 87 der. Bohrung erstreckt sich zwischen dem zweiten Hohlraum

f- a (, 76 und dem dritten Hohlraum "78. In den ersten und zweiten Teilen der Bohrung ist ein Hammgr 88 angeordnet und gezwungen, sich innerhalb der Bohrung 72 in der Richtung der Längsachse des Gehäuses zu bewegen. Ein hyderaulischer Kreislauf 90 im zweiten Y^ L Teil 8|fder Bohrung steuert die Mittelstellung des Hammers 88. Dieser Kreislauf wird daher nachstehend als Zentrierkreislauf bezeichnet.

Der Hammer 88 ist eine massive zylindrische Stange, die aus zähem Material hergestellt .1st, wie z.B. Legierungsstahl. Die obere Grenze der Bewegung des Hammers wird durch einen Anschlag 92 bestimmt, der ein abgeschrägter zylindrischer Teil ist, wei? • eher durch eine Schraube 94 am oberen Ende des Gehäuses 70 be-

j« festigt ist.

Die Trageinrichtung 86 besteht aus einem zylindrischen Einsatz (Figur 3) und einer Tragplatte 98. Der Einsatz 96 weist eine trichterförmige öffnung auf, die mit dem ersten Hohlraum 74 verbunden ist und das untere Ende des-selben bildet. Ein Kanal 1007 der durch das Gehäuse und den Eiimtz 96 hindurchgeht, ist mit

einer Schraubverbindung zur Aufnahme einer hydraulischen Leitung versehen. Diese Verbindung bildet einen Durchlass für die Flüssigkeit in den ersten Hohlraum. Das Gehäuse ist mit einer Anzahl von (nicht dargestellten) Entlüftungsöffnungen und Auslaßbohrungen

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versehen. Die Entlüftungsöffnungen können geöffnet werden, während

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- -j die Hohlräume des Gehäuses mit Flüssigkeit gefüllt sind, und

/die Auslaßbohrungen können geöffnet werden, wenn die Flüssigkeit abgeführt werden soll, beispielsweise wenn das Werkzeug zwecks Instandhaltung auseinandergenommen wird*

Eine kreisförmige öffnung 102 in der Tragplatte 98 bilcjet jenen Teil der Bohrung 72^ der durch die Pratte 98"hindurchgeht. Die Tragplatte 98 weist noch drei andere Öffnungen 104 (Figu#;4) auf, die mit der öffnung 102"durch radiale Schlitze 106 verbunden sind. Die öffnungen 104 sind mit ähnlich angeordneten Öffnungen 108Γ im Gehäuse 70 ausgerichtet. Der Einsatz 96^lund die Tragplatte 98^ sind aus zähem Stahl oder aus Wolframkarbid hergestellt, da die Trageinrichtung infolge der durch dieselbe hindurchgehenden Flüssigkeitsströmung der Abnützung unterworfen ist. Der Einsatz 96 und die Tragplatte 98 werden durch Bolzen 110 an ihrem Platz gehalten.(Die Tragplatte 98 1st durch (nicht dargestellte) Sehrauben am Einsatz 96

Der Hammer 88 bildet eine Ventileinrichtung, welche die Strömung der Flüssigkeit durch die Trageinrichtung regelt. Die Umfangskante des oberen Endes 112"des.Hammers 88 und die innere Umfangakante 114 des unteren Endes des Einsatzes 96 bilden eine ringförmige öffnung 116 von veränderlichem Querschnitt, welcher von der Stellung des oberen Endes des Hammers re^aJLtiv zu? 'Kante abhängt. Durch diese öffnung fließt die Flüssigkeit aus"dem ersten Hohlraum 74 durch die Schlitze I06 und durch die öffnungen 104, 108 in den zweiten Hohlraum 76. Eil Kanal II8 im Gehauen bildet

einen Durchlaß für den Austritt de

r Flussigkejf.1; s$ts.<iew swtLten . ,.

Hohlraum 76. Die Oberfläche des T4il 84 der Bohrung

dem ersten Hohlraum 74 und dem zweiten Hohlraum 76"ist mit j
. einem Flüssigkeitsfilm vergehen und bildet eine Lagerfläche

für den Hammer 88. Die Bildung dieses Filmes kann durch ein

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hydrostatisches Flüssigkeitslager unterstützt werden. Die. Wirkung eines hydrodynamischen Flüssigkeitslagers kann auch dadurch erzielt werden, daß dem* Hammer eine Drehung um seine Längsachse erteilt wird.

Eine Pumpe 120, die einen Teil.des hydraulischen Pumpsystems (42 (Figuri) bilden kann, fördert Flüssigkeit unter Druck in eine Druckfreigabekammer, wie z.B. die Kammer 66 (Figur 1). Disse Kammer kann eine große, mit Flüssigkeit gefüllte Kammer sein, die eine hohe akustische Nachgiebigkeit aufweist im Vergleich zur Nachgiebigkeit der im ersten Hohlraum 74 enthaltenen Flüssigkeit.

Die Druckfreigabekammer 66 kann aber auch durch eine Sammelvorrichtung gebildet werden, wie z.B. einen Behälter, der ein in einem Beutel eingeschlossenes Volumen von Luft oder eines anderen zusammendrUckbaren Gases enthält, oder durch ein,en beweglichen Kolben, so daß das Gas zusammengedrückt wird, wenn der Druck der Flüssigkeit in der Kammer zunimmt.

Die Kammer 66 ist mit dem Kanal 100 durch eine hydraulische Leitung. 122 verbunden, die einen Teil des Flüssigkeitsdurchlasses pi den ersten Hohlraum bildet. Diese Leitung 122 bildet eine Flüssigkeitssäule mit ungefähr 1/4 der Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Werkzeuges. Diese Flüssigkeitssäule dient zusammen mit der Kammer! 66 dazu, die Pumpe 120 akustisch vom ersten Hohlraum 74 zu isolieren. Eine andere hydraulische Leitung 124 bildet einen Durchlas's für den Rückfluß ir- JrrUssigkeit aus dem Auslaß-

kanal 118 zur Saugseite der Piuipe 120.

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Der Hammer 88 wird·infolge der Strömung der Druckflüssigkeit ι durch die Trageinrichtung 86 in der Bohrung 7Z längs der Achse. des Gehäuses von selbst in Schwingung versetzt. Die Art der Wirkungsweise des Werkzeuges hinsichtlich der Hammerschwingung wird nachstehend genauer beschrieben.

Der zweite Hohlraum 76.ist mit einer Druckfreigabevorrichtung in Form eines Sammlers 126_ versehen, der in Figur 5 gezeigt ist. Der Sammler weist ein Gehäuse 128 auf, daö durch einen Zylinder 130 gebildet wird, welcher am äußeren Ende durch einen Zylinderflansoh 132 verschlossen ist. Mehrere Bolzen 134 gehen durch den Zylinderflansoh I32 und durch den Zylinder I3Ö hindurch und befestigen den Sammler am Gehäuse 70. Ein sehalenförmiger Kolben 136'teilt die Kammer im Gehäuse 128*" in zwei Abschnitte 13ß^l.und 14O. Der "Abschnitt 14O steht mit dem zweiten oder Auiaßhohlraum 76 über einem Flüssigkeitsdurchlaß 142 in Verbindung, der von der Rückseite des Werkzeuges in den Hohlraum 76 eintritt, wie Figur 2 zeigt. Luft oder ein anderes zusammendrückbares Gas kann im Abschnitt I38 eingeschlossen werden, nachdem dieser mit dem Gas durch einen Kanal 144 gefüllt worden ist,der durch einen Pfropfen 146 verschlossen werden kann. Der Abschnitt I38 kann durch öffnen einer durch einen Pfropfen verschlossenen Auslaßbohrung 148'entleert werden.

Während des Abwärtshubes des Hammers 88 wird Flüssigkeit aus ersten Hohlraum 74 ^Ln den zweiten oder Auslaßhohlraum 76 ein-

^gespritzt. Der S|imj|lejr hält Veränderungen ties Drucks im zweiten -Hohlraum 76 infolge der Flüssigkeitseinspritzung auf einem Mini-

«Htveriöidert im wesentlichen Blasenbildung in der Flüssigkeit

. ca». ■■ ' <- v^;: ... _t. . ■ Kim Hohlraum 76. Der Sammler 126 ist mit 6as unter einem Druck, ·

gefüllt, der etwas unterhalb des durchschnittlichen Drucks, der Flüssigkeit im Hohlraum 7Ö liegt. Der Kolben V}5 kann aus

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Aluminium bestehen und weist daher eine geringe Äfetgse aiuf.

Das Gehäuse 70 weist einen (in Figur 6 genauer gezeigten) Abschnitt 150^auf, der den Teil 84"der Bohrung 72 "enthält, welcher' - . sich zwischen" dem zweiten Hohlraum 76 und dem dritten Hohlraum 78 erstreckt. Der Abschnitt 1 5 O kann aus zwei Teilen ' besteheh* ,

welche durch Böigen I52 zusammengehalten werden, von dehen in, ' Figur 6 einer dargestellt ist. In dem Teil der Bohrung gswiechen . dem zweiten Hohlraum 76 und dem dritten Hohlraum fo iefc.der - ι

hyderaulisohe Zentrierkreislauf 90 abgeordnet. Dieser Kspalmlmxt^.**; J steuert den dureheohnittliehen Druck der FlüseigHäfcilßi tmfcer^n^ ** Hohlraum 78 in Abhängigkeit'von der mittleren Stellung de* Hammers 88, woraus sich eine Steuerung des durchschnifctLi^h;^*¹ _ä Druckdifferentials zwischen der Flüssigkeit im ersten'i|ohlraum '. 74 und im dritten Hohlraum 78 ergibt. Auf die entgegöngeejb^zten Enden des Hammers 88 wird eine durchschnittliche, ausgeübt, wenn die mittlere Stellung dee Hämmerte wünschten ,Oleichgewichtsstellung abweicht. Diese Ü, stellung ist jene Stellung, in welcher da© Hammer« mit der Inneren ümfangs'kanfce 114^eS Bitiiig richtet ist.

Der Zentrierkpeißlauf 90 "umfaßt eine Buchse 158,^L t Schrauben 160 am Gehäuse abschnitt IJjO^befestigt ia I58 1st auf ihrer inneren Ümfangefläche mit zwei Hüten j|^un| '1o4r'*|i versehen, welche Kammern 166 und 168 begrenzen. D©i* schnitt 150 weist eine Leitung 170"IiUf, die mit eäMM auf dem äußeren Umfang der Buchse 1$8 verbunden i^tt* ^4*;iiut I72* /^'"* ist relativ zur Hut I62^zentriert. Schlitze 174 vei^fcdnt$«i die durch die Nut 172 gebildete ringförmige öffnung mit der Kammer 166.^v

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Die Leitung 170bildet daher einen Flüssigkeitsdurchlaß in die Kammer 166. Eine ähnliche Anordnung einer Leitung 176^, einer- äußeren Umfangsnut 178*und von Schlitzen I80 bildet eine Verbindung durch das Gehäuse mit der Kammer 168."

.„-Im Hammer 88 ist eine Nut I82 vorgesehen, die sich in der Längsrichtung über eine Strecke erstreckt, welche gleich ist dem Abstand des unteren Randes 184 lind des oberen Randes Ί86 der Nuten 162 und 1*64. Die Nut 182 bildet zwischen dem Hammer und dem innreren Umfang der Buchse 158 "eine Ringkammer 188". Die Verbindung mit der Kammer 188 wird über eine Leitung I90 durch den Gehäuseabschnitt 150, einen Umfangssohlitz 192 in der Buchse 158 und radiale Leitungen 193 ^hergestellt. Wenn die Ränder 184^

und 186 mit den oberen und unteren Rändern 194 und 196 der Nut 182 ausgerichtet sind, befindet sich der Hammer in der Gleichgewichtsstellung. In dieser Stellung ist der obere Rand 112"des Hammers 88 auch mit der unteren Umfangskante 114 dea Einsatzes 96·' ausgerichtet (Figur 3) .

Eine Pumpe I98 (Figur 2) hat eine ZufÜhrungsverbindung mit der Leitung 176/welche^ die untere Kammer 168 speist, und einen Rückflußansohluß aus der Leitung 170," die mit der oberen Kammer 162' in Verbindung steht. Die mittlere Ringkammer 188""IaIf Über die Leitung 190^ eine hydraulische Leitung 202 (Figur 2} und eine Leitung 200 (Figur 6) im Gehäuseabschnitt 150^mIt dem dritten Hohlraum 78 verbunden. Die Leitung 202'von kleine» Durchmesser weist einen akustischen Widerstand auf, der grot lsi} im Vergleioh zum Steifheitswiderstand deäf Flüssigkeit im Hohlraum ?8"bei de]? Schwingungsfrequenz des Hammers. Die Leitung 202^und <$·*» Hohlraum 78 bilden daher ein Filter, das deh Zentrierkrei.»X«jf _t?on Atm

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akustischen System akustisch isoliert, welches aus den Hohlräumen 74;; 78 und dem Hammer 88 besteht.

Der Zuführungsdruek der Pumpe 198^beträgt ungefähr das doppelte des Zuführungsdrucks der Pumpe 120. Wenn sich der Hammer in der Gleichgewichtsstellung befindet, bilden die durch die Ränder

184, 194 und 186, 196'begrenzten ringförmigen öffnungen einen Druokteiler, in welchem der von der Pumpe I98 herrührende Druck

quer

in gleicher Weise zu der durch die Ränder 186,196 begrenzten Ventilöffnung und quer zu der durch die Ränder 184', 194¹ begrenzten Ventilöffnung absinkt. Der Druck in der Kammer 188 beträgt daher nur die Hälfte des Pumpendrucks. Da der dritte Hohlraum 78 mit der mittleren Ringkammer 188 in Verbindung steht, wird der Druck im dritten Hohlraum gleih dem Druck im ersten Hohlraum 74. sein, wenn sich der Hammer in der Gleichgewichtsstellung befindet. Auf den Hammer wirken daher keine hydraulischen Kräfte ein. Die einzige zu überwindende Kraft ist die Schwerkraft. Wenn sich der Hammer 88 aus der Gleichgewichtsstellung nach unten bewegt, wird die durch die Ränder 186,196 begrenzte öffnung geöffnet, während sich die durch die Ränder 184,194 begrenzte öffnung schließt. Der Widerstand in dem durch die öffnung zwischen den Rändern 184,194 begrenzten Druckteiler nimmt daher zu. Der Druck in der Kammer 188 nimmt nach dem Zuführungsdruek der Pumpe I98 ! hin zu. Demgemäß nimmt der Druck im unteren Hohlraum 78 relativ

zum Druck im oberen Hohlraum 74 zu, wodurch hydraulische Kräfte erzeugt werden, die den Hammer nach oben drücken, bis die Durch- SChnittskraft des Hammers wieder verringert wird.-

Venn sich der Hammer infolge einer Verringerung des Durchschnitts-, drucks im oberen Hohlraum 74 nach oben bewegt, nimmt der Druck im

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mittleren Ringraum 188 ab, wodurch ein Druckdifferential erzeugt wird, das den Hammer in seine Gleichgewichtsstellung zurückführt. ·

Durch entsprechende Einstellung des Zuführungsdrucks der Pumpe 198 kann die Gleichgewichtsstellung des Hammers 88 verändert werden, so daß verschiedene Arten der Wirkungsweise erhalten werden können durch Steuerung der Zeit während des Zyklus der Schwingungsbewegüng des Hammerelements, in der Flüssigkeit durch die Trageinrichtung $6 hindurchgehen kann. Die Steuerung der Gleiohgewichtsstellutig des Hammerelements. hat noch andere Vorteile« Ss ist wünschenswert, eine Druckkraft auf das Hammerelement auszuüben, um Aufschlagreaktionskräften entgegen zu wirken. Wenn auf dien Hammer einwirkende Reaktionekräfte denselben in der Aufwärtsrichtung drücken, kann der ZufUhrungsdruok der Pumpe I98 so eingestellt werden, da3 eine Kraft erzeugt wird, welche den Hammer in der Abwärtsriohtung drückt, so daß diesen Reaktionekraften entgegengewirkt wird·

Der Abschnitt 203 des Gehäuses 70 unterhalb des Abschnitts 1f>0^ weist einen Teil der Bohrung auf, in welcher ein Amboß 204 angeordnet ist« Der Amboß 204, der in Figur 2 und genauer in den Figuren 7-9 dargestellt ist, besteht aus einer Hülse 206,^t die am Gehäuse durch Bolaen 2O9*'bef<*sfcigt ist, welche durch ein unteres, mit einem Flansch versehenes Ende 208 der Hülse hindurchgehen.

1«· 1 .

Ein FUhrungsteil 210^cist durch Schrauben 211 am oberen Ende dei· Hülse 206 befestigt* Zwischen der Hülse 206 und dem Boden des. .

Führuagstöils 210 ist eine Lagereinrichtung 212 (Figur 7) enge*- j •ordaet. Der Amboß 204 umfaßt ferner eine hohle zylindrische Welle i

OOÖ81Ö/0021 ₍

, BAD OtHiGINAL

214, die auch als Bohrstahl bezeichnet wird (Figur 1.G)* Die ,

Welle besteht aus einer Anzahl von Abschnitten, die an den Verbindungsetellen miteinander verschraubt werden, wie z.B. j ·',' an der Verbindungsstelle 216. Alle Abschnitte zUBa$pi®ft bilde» - C_j den Bohrstahl, der in Figur 1 mit 60 bezeichnet ist» Jpie Welle · 214 ist relativ zur,Hülse 206 beweglich. Dae obere lüde der ■ _: Welle 214 ist angrenzend an die Lagereinrichtung 212 angeordnet. , Die Welle ist quer zum inneren Umfang mit einem erafcgn Steg 218 versehen (Figur 8). Im Bereich des Steges 218 erstrecken sich von der Welle 214 Vorsprünge 220 durch öffnungen 222 in fler Hülse 2ö6 und dienen als Anschläge, um die Abwärtsbewegung des Ambosses 204 zu begrenzen.

Der Amboß enthält ferner eine verjüngte elastische Stange 224 ^ . aus Titanlegierung, deren unteres Ende am Steg 218 befestigt ist. Durch eine Kappe 226 aus zähem-Stahl am oberen Ende\jäer Stange wird der Amboß vervollständigt. Die Stange 224 bildet? eine Druckfeder, um die Übertragung der Impulsenergie auf. die käst zu verbessern, wie nachstehend noch genauer erklärt wird*^{1 v}

An der Welle 214 ist mittels eines massiven Kupplialigabschnitts eine Bohrschneide 228/befestigt, wie Figur ß zeigt.

Die Kappe 226, welche das obere Ende des Ambosses 204 bildet, liegt außer während der Aufschläge im Abstand vom unteren Ende des Hammers 88^ Dieser Abstand wird durch den Boden der Lager-Platte 25θ"Ίη der Lagereinrichtung 212^bestimmt. Die Vorsprünge 220 und die öffnungen 222 bestimmen,die untere Grenze der Bewegung des Amboßsystems 2.0h\ Die Trennung der gegenüberliegenden

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Enden' des Hammers 88 und des Ambosses 204 wird auoh durch den •Zeatrierkreisiauf gesichert,. damit der Hammer auf den Amboß nur • .bei jedem Zyklus der Schwingungsbeweg^ing des Hammers und nur Während des Abwärtshubes der 3chwingung£j|bewegung aufschlägt. Die Schwingungsbewegung des Haramera ist unbehindert, außer während des Teils des Zyklus, in dem der Aufschlag erfolgt. Das durch die im Hohlraum befindliche Flüssigkeit gebildete akustische System des Hammers speichert alternierende mechanische Energie während des ganzen Zyklus <|er Hammer bewegung, außer während des Aufschlages, wenn ein Teil dieser gespeicherten Energie auf den Amboß übertragen wird. Diese Trennung oder Entkupplung von Hammer und Amboß ist ferner vorteilhaft, indem die Sohwingungsbewegung des Hammers während des Beginns der Schwingungen nicht zum.Stillstand kommt, das heißt der Amboß, der vom Hammer entkuppelt ist, entzieht dem Hammer erst alternierende Energie, wenn die Schwingung tatsächlich hergestellt ist.

Der obere Teil des Ambosses 204 ist im dritten Hohlraum 78 angeordnet, der Druckflüssigkeit enthält. Die Aufschlagfläche des Ambosses 204 am oberen Ende der Kappe 226 kann durch Einschnitte geformt sein, um die Verluste zu verringern, die von hydraulischen Quetschwirkungen vor und nach dem Aufschlag herrühren, und um die Möglichkeit der Hohlraumbildung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wenn der Hammer aus der unmittelbaren Nähe des· oberen Endes des Ambosses zurückprallt.

Der Amboss 204 ist in Figur 7 genauer dargestellt. Eine Lagerhülse 2^2 ist rund um die Stange 224 auf einem betrfiohlichen Toil ihrer Länge angeordnet. Diese Hülse kann aus zähem Kunststoff bestehen, wie z.B. Azetalharz, in welches' Fluorkohlenstoff Harzfasern eingebettet sind, und bildet eine Lagerfläche für die * 009810/0021 BAD ORIGINAL

H 83820

Stange. Es können aber auch andere Lagereinrichtungen verwendet werden. Eine Buchse, die'kürzer ist als die Hülse 2^2, um einen Spielraum für die Längsbewegung des Ambosses zu erhalten, kann beispielsweise auf einer Bronzebuchse gleiten, die am Führungsteil 210 "befestigt ist. Die LagerhUlse 2^2'ist innerhalb des Führungteils 210 angeordnet und sitzt auf einer Schulter des Führungsteils 210 auf.

Die Bohrstahlwelle 214 wird durch eine hydraulische Druckanornung gegen die Lagereinrichtung 212 gedrückt. Die Welle 214 weist einen Teil 2j6 großen Durchmessers und einen Teil 238 kleinen Durchmessers auf, welche unmittelbar oberhalb des Steges der Welle 214 eine Umfangsschulter 24o^Lbilden. Diese Schulter hat eine Querschnittsfläche, welche im wesentlichen gleich oder etwas größer ist als die Querschnittsfläche der Stange 224^ Infolge eines engen Flüssigkeitsdurchlasses 242, der den dritten Hohlraum "f> mit dem vierten Hohlraum 80 verbindet, herrschen im dritten und vierten Hohlraum ähnliche durchschnittliche Flüssigkeitsdrücke. Der innere Teil 213 (Figur 7) der Welle 214 steht unter Atmosphärendruck infolge eines Abflusses durch den Kanal 241 (Figur 8), der zwischen der Innenwand der Welle 214 und Abflachungen 24j> und 245 auf der Stange 224'bzw. auf einer Abstandsscheibe 256 sowie durch eine Bohrung 247 im Steg 218 gebildet wird. Der Kanal 241 ist mit der umgebenden Außenluft durch das hohle Innere der Welle und Bohrungen 249 ( Figur 9) verbunden, die/ nach außen münden.

Die auf den Amboß wirkende nutzbare durchschnittliche hydraulische Kraft ist daher gleich der Differenz zwischen der auf die

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Stange 224 abwärts wirkenden durchschnittlichen hydraulischen Kraft und der auf die Schulter 240 aufwärts wirkenden durchschnittlichen hydraulischen Kraft. Diese nutzbare durchschnittliche hydraulische Kraft ist im wesentlichen Null, weil der dem * Druck im Hohlraum 80 ausgesetzte Querschnitt der Schulter 240 im wesentlichen gleich ist der Querschnittsfläche des Endes der Stange 224. Die Schulter 240 stellt daher ein Mittel dar, um der auf das Ambaßey§1>em infolge des Drucks im Hohlraum 78 ausgeübten Abwärtskraft, entgegenzuwirken und um das Amboßsystem hydraulisch auszubalancieren. Durch Herstellung verschiedener QuerschnittsbeziebxB|gen zwischen der Stange 224 und der Schulter 240 können andere Giade. des Ungleichgewichts erzielt werden. w Durch Vergrößerung äes Querschnitts der Stange 224^ckann beispielsweise ein wirkgftnier Abwärtsdruck erzeugt werden, der die Bohrschneide gegen öle Erdschicht hält. Ein entsprechender Mindestabwärtsdruck kann das fünffache des Gewichts des Bohrstahls · 214, der Stange 224, der Bohrschneide 228 und des Kupplungsabsohnitts 2j5O betragen.

Infolge des hydraulischen Gleichgewichts des Ambosses sind auf das Gehäuse 70 einwirkende mäßige Ziehkräfte, die beispielsweise durch den in Figur 1 gezeigten Kettenantrieb ausgeübt werden, ausreichend, um zu'bewirken, daß sich der Amboß 204 nach oben in den Bereich des Hammers bewegt. Das Gewicht der Welle 214, der Stange. 224 und anderer beweglicher Teile des Ambosses wird bewirken, daß sich jene Teile aus dem Bereich des Hammers nach unten .bewegen,, wenn die Einwirkung der Ziehkräfte auf das Gehäuse aufhört. Die oberen und unteren Grenzen der Bewegung des Ambosses sind bestimmts

(a) durch das obere Ende der Welle 214 und die untere Seite der. ■ Lagerplatte 250,

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(b) durch die untere Seite der Vorsprünge 220 und den Boden der öffnungen 222..

i j

Zwischen dem äußeren Umfang der Bohrstahlwelle 214 und dem inneren Umfang der Hülse 206 ist ein Flüssigkeitsfilm angeordnet. Dieser kann durch AbfLfiß von Flüssigkeit aus den Hohlräumen 78 und 80 in den Zwischenraum zwischen der Hülse 20(T und der Welle 2i4gebildet werden. Zwischen der Hülse 206 und der Welle 214 lcann aber auch ein hydrostatisches Lager vorgesehen werden.

Die Drucklagereinrichtung 2.12 enthält ein Rollenlager 244, das zwischen dem Führungsteil 210"und der Hülse 206 durch eine Lagerplatte 246 gehalten wird. Zwischen dieser und einer weiteren Lagerplatte 250^iSt eine Pufferplatte 252 angeordnet. Die Platten 246, 250 und 252können aus Scheiben bestehen. Die Pufferplatte kann aus einem zusammendrückbaren Material oder aus einer Feder bestehen, wie sie in den bekannten Stoßdämpfern verwendet werden. Eine Schulter 254 auf dem inneren Umfang der Hülse 206 hält die Platten und das Lager 244 gegen den unteren Rand des Führungs teils 210"In Stellung. Die Lagereinrichtung isoliert das Gehäuse 70^wvon Stößen, die sonst durch die Hülse 206 "auf dasselbe übertragen werden würden. Außerdem ermöglicht das Lager 244 die Drehung der Bohrstahlwelle 214.

Die Verbindung zwischen der Bohrstahlwelle 214'und dem unteren Ende der Stange 224 ist in Figur 8 gezeigt. Ein durch den Steg 218"hindurchgehender Bolzen 225 befestigt das untere Ende der Stange 224 am Steg. Zv;ischen dem unteren Ende der Stange 224^i/und dem Steg 218 ist eine Abstandsscheibe 256 angeordnet. Zapfen 258^V

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sind einerseits zwischen dem Steg und der Scheibe und andererseits zwischen der Scheibe und dem unteren Ende der Stange 224

■■:■··■■■ u ■ ■ ■'■

angeordnet und kuppeln die Welle 214 mit der Stange 22p, so daß sich dieselben gemeinsam drehen. '

Das untere Ende des Gehäuses 70 enthält eine Einrichtung zum Vergehen der Bohrstahlwelle 2147 Diese Einrichtung ist in Figur 9 dargestellt. Ein mit einem Flansch versehener Zylinder 260 ist an der Bohrstahlwelle 214 durch Schrauben 262 befestigt.

Ein biegsamer Kupplungsteil 264^ der die Form eines Ringwulstes aufweist und der beispielsweise aus durch Kordfäden verstärktem ^ Gummi besteht, ist auf dem Flansch des Zylinders 260 durch eine Niederhalteplatte 266 festgeklemmt, die mit dem oberen Rand des Kupplungsteils in Eingriff steht. Der untere Rand des .Kupplungsteils ist an einem schal einförmigen Deckelteil 268 mittels eines Paares von Niederhalteplatten 270 und 272 befestigt, die eine ähnliche Form wie der Flansch des Zylinders 260 und die Niederhalteplatte 266 aufweisen. Die Bohrstahlwelle 214 geht durch öffnungen in den Niederhalteplatten 270," 272 und im Deckel 268 hindurch. Auf der Oberseite des Deckels 268 ist ein Verbindungs-

m teil 274 befestigt. Dieser 1st auf dem Gehäuse mittels eines ^ Kugellagers 276 drehbar angeordnet. Ein Kettenrad 278 ist auf dem Verbindungsteil durch Schrauben 280 befestigt. Eine Antriebskette 282 wird durch den hydraulischen Motor 64 angetrieben, der in Figur 1 gezeigt ist. Da der Antrieb über den .biegsamen Kupplungsteil 26-4* erfolgt, der sich entsprechend der in der Längsrichtung erfolgenden Auf- und Abwärtsbewegung der Bohrstahlwelle durchbiegen kann, wird die Drehung des Ambosses durch die .Längsbewegung desselben bei einem Aufschlag des Hammers 88 nicht beeinflußt.

- 25 BAD ORiGiNAL

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Die Einzelheiten eines Gehäuses· 284, das vom Gehäuse 70 nach unten gerichtet ist, sind in'Figur 9 gezeigt. Das Gehäuse 284 enthält Kanäle 286 für den Abfluß'der Leckflüssigkeit, die in das hohle Innere der Welle 214 aus dem Hohlraum 80 durch den Zwischenraum zwischen der Welle 214 und der Hülse 206 eintritt. Wie Figur 10 zeigt, ist· das Gehäuse mit einer öffnung 288 versehen. An diese öffnung kann ein Luftschlauch angeschlossen werden und Druckluft kann in dem Teil der Welle zwischen einem unteren Steg 290.(Figur 9) und der Bohrschneide 228.in Umlauf gesetzt werden. Diese Luft geht durch an die Schneidfläche der Bohrschneide 228 angrenzende Düsen 292 hindurch und entfernt Erdstückchen aus dem Boden des Bohrloches in der Erdschicht, indem diese aus dem Loch herausgeblasen v/erden.

Der massive Kupplungsabschnitt 2^0 (Figur 10) ist mit dem untsren Ende der Bohrstahlwelle 214 und der Bohrschneide 228 durch Schraubkupplungen verbunden. Es wurde gefunden, daß die Erdschicht, welche den Bohrer belastet, eine Steifheits- oder Federcharakte- ;■ ristik aufweist'. Das massive Kupplungselement besitzt einen Massenwiderstand, der die Übertragung der Aufschlagenergie auf die Last verbessert. Ein entsprechender Wert der Masse des Kupplungsabschnitts 2j5O kann entsprechend den nachstehend angegebenen Beziehungen bestimmt werden.

Die Betätigung des Werkzeuges kann beginnen, indem zuerst mittels der Pumpe I98 eine Druckzuführung zum Zentrierkreislauf 90 erfolgt. Dies kann gemäß Figur 1 mittels eines für-die Bedienungsperson zugänglichen Ventils geschehen. D-=inn wird der Zuführungsdruck aus der ersten Pumpo 120 in den ersten Hohlraum 74 erhöht. Der Hammer 88 wirddann frei schwingend infolge dss auf das Har.imer-

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element einwirkenden Kraftgleichgewiohts, das von der Wirkung des Zentrierkreislaufs und den hydraulischen Lagern in der '· · Bohrung 72 herrührt. Wenn der Druck und die Strömung aus der Pumpe 120 zunehmen, geginnt die Schwingungsbewegung des Hammers 88. Wenn der Druck aus der Pumpe 120 weiter erhöht wird, nimmt die Amplitude der Schwingungen des Hammers zu. Der Zuführungsdruck aus der Pumpe 120 wird dann weiter gesteigert, bis der Teil des Abwärtshubes des Hammers 88 genügend zugenommen hat, um auf den Amboss aufzuschlagen. Der _t Druck wird dann noch mehr gesteigert, bis die gewünschte Amplitude der Aufschlagkraft erreiGht ist. Die abwärts gerichtete kinetische Energie des Hammers 88 beim Aufschlag wird durch den Amboß 204 einschließlich der BohrstahlwelIe 214 als ein Kraftimpuls übertragen. Dieser Kraftimpuls wirkt auf die Bohrschneide und dann auf die zu bohrende Erdschicht.

Der Amboß ist zum größten Teil eine Übertragungsleitung zum übertragen der durch" den Hammer erteilten Kraftimpulse auf die Last, die im dargestellten Fall eine Erdschicht ist. Mit anderen Worten, der Aufschlag des Hammers auf den Amboß bewirkt keine körperliche Bewegung des Ambosses, wie beim Eintreiben eines Pf-ahls, bei welchem sich der Pfahl körperlich in die Erdschicht bewegt, wenn derselbe durch den Pfahltreiber beaufschlagt wird. Der Amboß wird vielmerh zusätzlich zusammengedrückt. Diese zusätzliche Zusammendrüokung bewegt sich mit Schallgeschwindigkeit längs der Stange 224 und der Bohrstahlwelle 214, und wird durch die BohT3chneide 228 auf die Erdschicht als ein Kraftimpuls übertragen. Es wurde gefunden, daß ein in eine Erdschicht eindringender Steinmeißel eine scheinbare Steifhe its charakteristik aufweist, während der Kraftimpuls zur Einwirkung kommt und dessen Amplitude -

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. zunimmt. Die scheinbare Steifheit wird zum großen feil durch ^s > '' den Beanspruchungeverlauf verursacht, der in der Erdschicht erzeugt wird, wenn die ZUhne oder ein ftndW«*· di¥_;t<ÄBt kofUSen- A trierender Teil des Steinneifiels in dieielbe *ind.ringt. Däi %%n*· '\ dringen einer Druckbelastung in die Schicht "jitpifygt in derselben¹ eine Reihe kleiner Risse. Nach jedem Zurückgehe dringen die _f Zähne weiter ein und Jede! Stellung des vermehrten Eindringens. wird durch einen größeren Teil der Erdschicht ibgesfctitzt, so daß dem weiteren Eindringen ein größerer Widerstand entgegengesetzt, wird. Diese Zunahme des Widerstandes gegen das Eindringen dauert an, bis die in praktischen Grenzen verfügbare Kraft kein

. Eindringen in die Erdschicht verursacht. Diese

it der scheinbaren Steifheit ist für die meisten ßestelftsschicht^Ä , und auch für die meisten Steinmeißel gültig, einschließlich *4^er bekannten Arten, die Risse in der Schicht durch Druckbelasti derselben in örtlichen Bereichen unterhalb ihrer die Last zentrierenden Teile erzeugen, wie E.B. keilförmigen Zähnen, im Gesx^ek geformten Zähnen, konischen Zähnen oder halbkugelf t$rwi|fi Zähnen.

η ■ ⁱ

( Wie oben erwähnt, kann 41· ^blenkungscharakteriefcik der

unregelmäßig sein. Die·· UnregeInKfigkeit let auf aufeinanderfolgende Ablenkungen uf4 Riste verschiedener Teile der Schicht ι ' * zurückzuführen, während dieselbe dem durch die yersphiedene» Teile _o der Bohrschneide zur fSmrirkung gebrachten Kraft impuls unterwor*· m fen ist. Figur 23 (a) Termsohauücht die unregelmäßige AbI«nkury-O charakteristik durch die mit einer vollen Linie dargestellte Kunrf* Q Die aufeineuiderfolgenden Risse sind bei 1,2 und 3 gezeigt. Die -* effektive Steifheitschirakteristik i3t durch die mit einer unter«- brochenen Linie dargeftellte Kurve gezeigt. Die in Figur 23 (a) gezeigte Charakteristik veranschaulicht auch, daß fast die ganze

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'£"' während der Einwirkung der Kraft absorbierte Energie für die ,·'. Rissebildung ir* der Erdschicht verbraucht oder in Schall oder • Wärme umgewandelt und nicht zum Werkzeug zurückgeleitet wird, wenn die Ablenkung auf Null verringert ist. Dies:wird durch den steil abfallenden Teil der Charakteristik in Figur 23 (a) gezeigt. Der eingeschlossene Bereich der Kraftablenkungscharakteristik stellt die. absorbierte Energie dar. Diese Art der Charakteristik ist im wesentlichen allen Erdschichten gemeiris'am, in welche durch örtliches Zerbrechen oder Meißeln in einem Bohrloch eingedrungen wird.

Es wurde gefunden, daß

(a) durch Anpassung der Impedanz des Amboßsystems an die Impedanz der Erdschicht, die von der effektiven Steifheitscharakteristik derselben herrührt, und

(b) durch eine solche Formung des Kraftimpulses, daß derselbe von der Erdschicht trotz der Steifheitscharakteristik derselben absorbiert werden kann,

die Ablenkung der Last pro Aufschlag und die Bohrgesohwindigkeit verbessert werden können. Die Formung des Impulses erfolgt durch die Feder, die am Ende des Ambosses 204 angeordnet ist, welcher den Aufschlag aufnimmt. Diese Feder wird entweder durch die Stange 224 (Figur 2) oder auch durch die in Figur 24 gezeigte hydrau- ■ lische Feder gebildet.

Die duroh die Stange 224 erzeugte Form des Kraftimpulses als eine Ftü&tion der Zeit ist derart, daß die Energie des Impultts beeeer absorbiert wird als bei Fehlen der Stange. Kurve A der Figmfr 25 (b) veranschaulicht die Form des KraftimiaüJes, die sith ergib/!, der Hammer 08 auf die Bohrstahlwelle 214 unmittelbar

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Da die Schicht effektiv eine Steifheit aufweist, wird der in Kurve 1 gezeigte Kraftimpuls zum größten Teil nicht absorbiert. Daraus ergeben sich Reflexionen des Kraftimpulses längs des Bohrstahls nach hinten. An den oberen und unteren Enden des Ambosses können mehrfache Reflexionen des Impulses auftreten. Solche Reflexionen sind unerwünscht., weil sie Beanspruchungen ergeben, die übermäßige Schwingungen und Ermüdungserscheinungen des Ambosses verursachen können. Überdies sind höhere maximale Kraftniveaus erforderlich, um die gewünschte Energieübertragung auf die Schicht zu erzielen. Ein wünschenswerterer Kraftimpuls ist in Kurve 2 der Figur 2j5 (b) gezeigt. Die aus dem in Kurve 2 ge-, zeigten Impuls durch die Schicht absorbierte Energie ist ungefähr gleich jener der Kurve 1, obwohl der Scheitelwert der Kraft im Falle der Kurve 2 viel niedriger ist. Die Verwendung eines Steifheitselements, wie z.B. der Stange 224, bietet Vorteile, indem geringere Beanspruchungen auftreten, wenn die erforderliche Energie auf die Last übertragen wird. Das ^Werkzeug hat daher eino höhere Bohrgeschwindigkeit bei einer niedrigeren Aufschlaggeschwindigkeit und geringeren Amboßkraften, als sonst verfügbar wären.

Es wurde gefunden, daß die Anordnung der Sänge 224, welche annähernd die gleiche Steifheit aufweist, :/ie sie effektiv durch die Schicht gebildet wird, die vorstehend beschriebene vorteilhafte Impulsform ergibt. Der Bereich der Steifheit der Stande, der angepasst werden kann, ist von der Masse des Hammers 08 und der Aufschlaggeschwindigkeit desselben abhängig. Dieser Bereich kann von 1/5 bis zum fünffachen der effektiven Steifheit der Schicht betragen.

BAD ORIGINAL _

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Sin bevorzugtes Verfahren zur Ableitung der Steifheitscharakteristik der Stange 224 ist nachstehend angegeben. Dieses Verfahren ist selbstverständlich nur ein Beispiel und schränkt die Erfindung nicht auf eine besondere Art ihrer Wirkungsweise ein.

Die effektive Steifheit der Last (einschließlich der Erdschicht) kann durch Messung der Lastablenkungskurve (Figur 2j5(a)) derselben empirisch bestimmt werden. Diese Steifheit wird durch ein Lastfederverhältnis K-. dargestellt. Der Hammer 88 hat beim Aufschlag auf den Amboß 204 eine Geschwindigkeit V^ . Diese Aufschlagsgeschwindigkeit wird selbstverständlich durch das Schwin- äk gungssystem bestimmt, einschließlich der Masse dees Hammers 88. Auf Grund der Lastablenlfungskurve ist eine bestimmte Ablenkung D.. erwünscht. Bei der Bestimmung dieser gewünschten Ablenkung wird die auftretende Kraft so gewählt, daß eine Beschädigung des Ambosses 204 einschließlich der Bohrschneide 228 ausgeschlossen ist. Eine gewünschte Kraftimpulefrequenz f kann aus der Gleichung

ir ,

abgeleitet werden? a V.

^f P ⁼

worin a eine Konstante istj die hauptsächlich abhängig ist von der mechanischen Impedanz

1. des Bohrstahls 214,

2. der Stange 224 und
5. des Hammers 88.

Ein Bereich der Konstanten a von 0,2 - 0,8 kann zweckmäßig sein. Ein bevorzugter Wert ist 0,55·

- 31 ■-009810/0021

H83.820

Die Impulsfrequenz wird durch die Steifheit K_{5 mrv} der Stange 224 bestimmt*

worin M, die Masse des Hammers 88 ist. Die Querschnitte lache S der Stange 224 kann aus der folgenden Gleichung erhalten wer den:

PC²
worin 1 die Länge der Stange 224,

c die Schallgeschwindigkeit in der Stange 224 und P die Dichte der Stange 224 ist.

Bei dem dargestellten Werkzeug hat die Stange 224 einen Durchmesser von etwa 2 cm, eine Länge von 50 cm und besteht aus Titanlegierung.

Aus Figur 25 (a) ergibt sich, daß die Energie von der das Werkzeug belastenden Schicht während des aufsteigenden Teils des Kraftimpulses absorbiert wird. Demgemäß ist es wünschenswert, die Dauer der abfallenden Kante des Kraftimpulses zu verringern. Dies kann mittels eines nicht linearen Federelements,» wie z.B. einer hydraulischen Feder, erreicht werden, von welcher in, Figur 24 eine Ausführungsform gezeigt ist. Diese hydraulische Feder weist eine Ablenkungs Charakteristik auf, welche in Figur 2j5 (c) durch die mit einer vollen Linie dargestellte Kurve gezeigt ist.-Dar resultierende Kraftimpuls wird durch die in Ffgur 2j5 (c) mit einer unterbrochenen Linie dargestellte Kurve gezeigt. Die in

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Figur 24 gezeigte Ausführungsform wird nachstehend genauer toe* schrieben.

Der Kupplungsabsohnitt 2^0 wird vorzugsweise so ausgewählt, daß die Impe<fcanzanpassungsinerkmale erfüllt sind, das heißt, <$aß die Impedanz der Last X* gleich ist dem Massenwiderstand X,. des Kupplungsabsehnitts 2JO. Da der Lastwiderstand

- ■■■/'!·■■

-j K, ·

= ' und

ergibt sich daraus ein entsprechender Wert für

^Kl
M == K₁ = das Lastfeder-

(2 T O?.'■ verhältnis

Eine Reihe von Werten für die Masse des Kupplungsabschnitts wird entsprechend sein, obwohl der durch die Lösung der vorstehenden Gleichung erhaltene Wert bevorzugt wird« Die Vorteile der Verwendung des vorstehend beschriebenen Kup^lungsabsohnitts 23Ο sind:

(a) g%ßere Kraft- und Bnergieamplituden an der Last,

(b) verringerte Welligkeitskurve,

(c) geringere Beanspruchungen des Ambosses 204, · · '

(d) Verträglichkeit mit einer größeren Anzahl von Lasten.

Beim dargestellten Werkzeug kann dsr Kupplungsabschnitt 2j5O bei-»

* '■ ι

spielsweise eine Masse von 26,8 kg aufweisen. ■

Das Amboßsystera nimmt wiederholt Aufschläge des Hammers bei

-. · i ' ·. - -' Zyklus der Schwingung desselben auf« Die Frequenz der Wirkung»«*

weise des Werkzeuges?, ist gleich der Esgö^aaazfrequenz des

ti '

welcher die- Masse des Hammers und die Steifheit der Flüssigkeit im ersten Hohlraum 74 und im dritten Hohlraum 78 umfaßt. Die ■ Hohlräume 74 und 78 bilden Flüssigkeitsfedern, welche zusammen

Ii

mit dem Hammer ein resonierendes Feder-Massensystem herstellen. Wenn die Flüssigkeit durch die Trageinrichtung 86 unter Steuerung

durch die Hammerventileinrichtung hindurchgeht, wird dieses resonierende System erregt. Die Schwingungsbewegung des Hammers dauert an, solange Druckflüssigkeit durch das System hindurchgeht. Die Amplitude der Schwingungsbewegung wird nicht durch die Geschwindigkeit der von den Pumpen herkommenden Flüssigkeitsströmung beschränkt. Die Amplitude der Schwingung wird vielmehr durch den Druck bestimmt, unter welchem die Flüssigkeit zugeführt wird.

Die Art der Wirkungsweise des Werkzeuges wird besser verständlich gemacht durch die Reihenfolge der Vorgänge, die während dieser Tätigkeit auftreten. Unmittelbar nach dem Aufschlag zwischen den gegenüberliegenden Enden des Hammers 88 und des Ambosses 204 ist der Druck im dritten Hohlraum 78 höher als der Durchschnittsdruck in demselben. Der höhere Druck ist eine Funktion des Produkts der· α Querschnittsfläche des Hammers und der Abwärtsverschiebung des

Hammers aus der Gleiehgewichtsstellung in die Aufschlagstellung. Der augenblickliche Druck im ersten Hohlraum 74 ist gleichzeitig - niedriger als der durchschnittliche Druck in demselben, infolge

der Abwärtsverschiebung des Hammers 88 aus seiner Gleichgewichtsi stellung und auch infolge des öffnens der Öffnung 116 (Figur 3) was das Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Hohlraum 74 in den Aisä-aßhohlraum 76 ermöglicht.

; Die auf den Hammer infolge seines Aufschlages auf den Amboß einwirkende Reaktionskraft, der verringerte Druck innerhalb des Hohl-Λ! " 009810/0021 BADOFUGiNAL - 34 - '

-IS

1483020'

raumes 74 -und der erhöhte Druck im Hohlraum 78 bewirken, daß sich der Hammer 88 nach oben in den Hohlraum 74 bewegt. Der . ' Hammer passiert seine Gleichgewichtsstellung und wird verlangsamt, wenn die Flüssigkeit im Hohlraum 74 verdichtet wird. Gleichzeitig wird der Flüssigkeitsdruck im dritten Hohlraum 78 augenblicklich unter seinen durchschnittlichen Wert verringert. Der Druck im ersten Hohlraum 74 nimmt ebenfalls zu infolge der konstanten Zuführung von Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsdurchlaß, der durch den Kanal 100 und die* Leitung 122 gebildet wird.

Dieser Plüssigkeitsdurchlaß beeinflußt nicht den akustischen Kreislauf des Hohlraumes 74, da dieser 1/5 der Wellenlänge der · Betriebsfrequenz aufweist. Demgemäß ist die durch den Kanal 100 eingeführte Flüssigkeitsströmung eine konstante Strömung, obwohl j

der Druck Xm Hohlraum 74 bei der Betriebsfrequenz um den durch- | schnittlichen Zuführungsdruok schwankt. Die nutzbare Zunahme'des, Drucks im Hohlraum 74 zusammen mi' r Verringerung des Drucks im drittem Hohlraum 78, und zwar hinsiehtl-~·.α Ί*-r* durchschnittlichen Drücke in diesen Hohlräumen, erzeugen eine auf den Hammer 58 einwirkende abwärtsgerichtete Kraft, Vielehe dessen Aufwärtsbewegung zum Stillstand bringt und den Hammer nach unten bewegt. Der Hammer passiert mit zunehmender Geschwindigkeit seine Gleichgewiehtsstellung und sehlägt schließlich auf den Amboß auf.

Die Beschränkung der Energie» die bei einem einzigen Aufschlag übertragen werden kann, ist hauptsächlich durch die Festigkeit der Bohrschneide 228 und der Bonrstahlwelle 214 bedingt als durch das Hammer- und Aniboßsystenu Das Werkzeug liefert AufsehlagstöJäe mit vi3l höheren Frequenzen als die bekannten Werkzeuge. Die Leistung das Werkzeuges hinsichtlich der Bohrgeschvfindigkeit- ist iolier viol höher als. „i en- der bekannten Vverkniiice. Die Wirksamkeit

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der Tätigkeit Vergrößert ebenfalls die Bolirg«£eö»lndigkfifc.

Figur 11 zeigt ein #*tSBwei»kzeug# das besosders geeignet ist, als D*iiiifenbohr«i' verwendet zu werden. Solctom Dedcenbohrer fin* ',' den im Bergbau zum Bohren v<m Löohem in #fcoll«ndeefcei& Vkrwe»* dung, in welchen.«PÄt©eifs«a für die Decke ?3#fe*tigt w^rdfen. Das Werkzeug besteht aus einem Gehäuse 300, da* eitata «refcei Hohlraum 302, einen zweiten Hohlraum 304, einen €rltfs*n Hohlraum 306 und einen vierten Hohlraum 308 aufweist. Bin TeU. UmV Bohrung, der sich zwischen den Hohlräumen 302 und 2Q4 «fHtreeJct, bildet eine Trageinrichtung 310* In diesem feil Sei? Bohrung ist «in Hammer 312 angeordnet» Der untere Rand det Hammer* ujad di* Trage±nricht\mg begrenzen die Ventilöffnung 314. Der Hiufflipi^ia |it»,ipit einer durchgehenden mittleren Läng«bohw3ng· versahen. Sine well© 316 geht

* - ,·■■'■■-.

durch die Bohrung hinduroh ujad wird duroh «im ίΛί«· 318 am untere^ Ende des Gehäuses 300 abgestützt. Keilauteil· 32© Jm ot>*ren Teil der Welle greife» in Schlitze 32a la einem AnfooJ ^4^;Φ^'Π1» Welle 316 ist dadurch mit dem Amboß drehbar verturu*«*. -Duj^sh difi Keil-

nutkupplung kann sich der Araboß auch in der lÄagsrSja^itung ff»i bewegen· ' * ⁱ .

Auf der ITelle ^I 6 ist ein Schneckenrad 32$ *ag*<*r<S»et, eine Schnecke angetrieben wird. Die«e wird von V Welle 233 getragen« 4|# durth einen hydraulische* *o&** 33i) trieben wird.

Ein hydraulischer 'Sfeatrierlcreialauf ||2, innlieh <» ~|ä Jtyfctir 6 gezeigten Kreislauf« ist vorgesehen,'«» eine Glele±$jfe&Lä^$eetellm des Hammerelemgnts herzustellen, dessen unterer Rand atlt dem Hand der Trageinrichtung ausgerichtet ist. Der mittlere. Hohlraum des

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^: ν.«... Zentrierkreislaufs 33£ let dureh einen PltlasigkeltsdurohlaÄ

334 mit dem dritten ribftlriaun 306 verbunden.

Das untere Bnde des Aiiboeses ist unmittelbar oder Über einen Bohrstahl 336 n4t eimer Bohrschneide 338 verbunden. Der Amboß weist einen Plannen 349 auf, welofwir den vierten Hohlraum 308 in zwei Absohnifete teilt. Der ober» Abschnitt ist über einen Flüssigkeitsduy^laÖ -^lä im Ambofl mit dem dritten Hohlraum

# ■

verbunden. Der untere Abschnitt des Hohlraumes 3O0 steht über einen Durchlaß 344 mit der AuSenluft in Verbindung. B&r Querschnitt des Flansche« 340 ist größer als der Querschnitt des unteren Endes des Ambosses..Da der obere Abschnitt des Hohlraumes 308 und der Hohlraum 306 in Verbindimft miteinander stehen« herrscht im oberen Abschnitt uad im Hohlnuaa 306 gleicher flüssig-* keitsdruck. Infolge der Differenz der. Querschnitte wird daher eine' abwärtsgeriohteta IXruokkraft erzeugt. Druckflüssigkeit wird Über den Durchlaß 346 zugeführt, geht durch die öffnung 314 hindurch '

ρ ... . ■ · ■--.,■■

und wird über den Durchlaß 348 abgeführt. Diese Druokflüasigkeitest römung ermöglicht die Schwingungfbewegung des Hamwers 312 die Art" der Wirkungsweise ist ähnlich Jjaner, die vorstehend in Verbindung mit den »Figuren 1 -Ίο besehrieben wurde^ Der wird duroh den Motor 330 über Wellen 5S6 und 31ö raitt^fes des Getriebes auf diesen Wellen verdrehti^Bas, Gehäuse 3CKJ kann auf einer Hebeeinrichtung angeordnet sein» Wenn die Bohrtefaneide in die Erdschioht eingreift» drückt diese Hebeeinrichtung das Gehäuse*nach oben gngen die zu bohreÄge'Oecke^.

ι ι '

Figur 1ä zeigt eine andere Aueführbi|4foirm des ßtoJ3werkzeuges gemäß der Erfindijng, Da« Werkaeug t>«»ta^t aus einem Gfhiiuse

-«■ 1453820

das einen ersten Hohlraum 352, einen zweiten Hohlraum und einen dritten Hohlraum,356 aufweist. Eine Bohrung erstreckt sich zwischen dem ersten und zweiten Hohlraum aowle zwischen dem zweiten und dritten Hohlraum. -Der Teil der Bohrung zwischen dem ersten und zweiten Hohlraum bildet eine Trageinrichtung 358. Ein Hammerelement 36O bildet in dieser Tragein-

rlohtung eine Ventileinrichtung. Sin Zentrierkreislauf 362 ist ebenfalls vorgesehen, der dem Zentrierkreislauf 90 (Figur 2) ähnlich sein kann. Flüssigkeitsdurchlässe münden in. den Zentrierkreislauf und in jedem der Hohlräume.

Dae Hammerelement 36O ist zweiteilig ausgebildet. Ein Teil des Hammerelements wird durch eine Stange 364 gebildet, welche sich in der Richtung der Längs achse des Hammers 36O in eine Blindbohrung ^66 erstreckt. Die JEStange 364 kann in der Bohrung 366 im Presssitz oder durch eine Schraubverbindung gehalten werden.

Die Stange 364 erstreckt sich durch eine Bohrung 368 aus dem Ende des Gehäuses 350 heraus. Eine Hülse 370, die sich in den Hohlraum 356 hineinerstreckt, ist zur Führung der Stange 364 vorgesehen ,

In einem an das Gehäuse 350 angrenzenden Gehäuse 372 ist ein Amboß 374 angeordnet, wobei das Ende des Ambosses vom freien Ende der Stange 364 im Abstand liegt. Auf dem Ende der Stange 36^ kann zum Schutz eine Aufschlagkappe 376 aus zähem Legierungsstahl vorgesehen sein. Die Art der Wirkungsweise des Werkzeuges unter der Wirkung der dem Gehäuse über die Durchlässe zugeführten Druckflüssigkeit ist Mhnlieh-äef in Verbindung mit den Figuren 1 beschriebenen Wirkungsweise. Der dem Hohlraum 356 über den Zentrier-

-38 -. ■

-M-

kreislauf 3^2 zugeführte Druck ist Jedoch höher als der dem Hohlraum 352 zugeführte durchschnittliche Druck, um die Differenz der Hamraerquerschnitte zu kompensieren, die dem Druck in ' den Hohlräumen 352 und 356 an den entgegengesetzten Enden des Hammers 36O ausgesetzt sind. Im Betrieb soll der Druck im Hohlraum 356, der durch den Kreislauf 362 zugeführt wird, die auf den Hammer infolge der aufeinanderfolgenden Aufschläge einwirkenden Reaktionskräfte kompensieren* Der anfänglich höhere Druck im Hohlraum 356 unterstützt die Veränderung der Blasenbildung, die in Form einer Abnahme des Drucks Im Hohlraum 356 eintreten kann«

Figur 13 veranschaulicht ein Stoßwerkzeug mit einem Hammer. 400 und einer Einrichtung, welche eine« Genius« 402 Flüssigkeit derart auf uhr t, daß der Hammer 400 im Gegentakt angetrieben wird. Das * Qehituae 402 ist mit drei Hohlrauman HfA₀ 4ö6 und 4ö8 versehen. Be* «weite oder mittlere Hohlraum 406 ist durch feile 410, und 4J2 der Bohrung mit dem ersten Hohlraum 4O4 bzw. mit dem dritten Hohl* raum 408 verbunden. In jedem der Teile 410 und 412 der Bohrung 1st eine Trageinrlohtung ausgebildet* Me Trageinriohtung im oberen Bohrungsteil 410 wird durch die untere Umfangskante des Bohruosgetele^j. gebildet» die mit der oberen ümfangskante des Hammers eine Ventilöffmaag #14 begrenzt·

Der untere Bohrungiteil 412 enthält eine Tragplatte 416, die bus Φ einer kreisförmigen $olteibe mit radialen Schlitzen 418 besteht, φ wie Figur 14 zeigt. Durch die obere Kante des unteren Bohrungsteils

& . . ■ .

-* .412 und die untere Kante des Hammers 400 wird eine untere Ventil-"^' Öffnung 420 begrenzt. Diese untere öffnung 420 hat einen kleineren

o· ·

n> Durchmesser als die obere öffnung 414, wobei der Durchmesser der öffnung 41C ·: veh den Uakreis der Sehlitze 41 & becti.w.t vrird.

ORIGINAL · - 3S· -

Der Hammer 400 weist einen Portsatz 424 auf, der auf das obere Ende eines Amboßsystems 426 aufschlägt, wenn siaii der Hammer in der Schwingungsphase mit hoher Amplitude befindet. Das Amboß-Bestem besteht aus einer Stange, die durch eine Bohrung 428 im unteren Ende 4j5O des Gehäuses 402 hi&durehgejit« Ein Dichtungsring 4^2 verhindert den Austritt von Flüssigkeit aus dem unteren Hohl-· raum 408, ermöglicht aber die Auf- und Abwärtsbewegung des Ambosses 426. Anschläge 4^4 in Form von Flanschen der Amboßstange sollen verhindern, daß die Stange das Gehäuse 402 verläßt und auch-eine Begrenzung der Bewegung der Stange bilden*

Es 'sei angenommen, daß das Gehäuse 402 in der Richtung nach unten gedrückt wird, um eine Bohrschneide 4^6 oder ein© andere ähnliche #. Arbeitseinrichtung in Berührung mit d.er Erdschioht oder einer anderen Last zu halten, mit welcher das Werkzeug zueacaaenwirken soll« Demgemäß wird sieh der Amboß 4s&gewöhnliöh_tin der |Ä-I?igur 13 gezeigten Stellung befinden, in ifelcher der un&ar© jfeisciilsg gegen den Boden des Gehäuses 4ö2 anliegt»

• Die oben erwähnte hydraulische Flüssigkeit, wie ^B* Öl, wird

von der Druckseite einer-!"urnpe jswei hydraulischen !leitungen 4j58 -. , und 4|O zugeführt. Die Leitung©» 4^8, 440 sind.m*<$£ΰίψ& Ende mit

j einer gemeinsamen Zuführungsstelle und am anderen.Bade.mit Kanälen

{ 442 und 444 verbunden. Der Kanal 442 und die Leitung 4jJ8 bilden einen Durchlaß in den ersten Hohlraum 4θ4· Die Leitung 440 und

^! der Kanal 444 bilden einen zweiten Durchlaß in den dritten Hohl-

• raum 408. Die Leitungen 4^8 und 440 zwischen der guführungsstelle und die Kanäle 442 und 444 können 1/4 der Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Werkzeuges aufweisen, d.h. der Resonanzfrequenz, mit welcher der Hammer 400 schwingt. Sin Kanal 446 verbindet den zweiten Hohlraum 4o6 mit der Saugseite der Pumpe.

0 0 9 810/0021 BAD ORIGINAL - 4θ -

Die Kanäle 442 und 444 sind verengt/ umStrömungswiderstände in den Durchlässen zu am Hohlräumen 4θ4 und 408 zu bilden. Diese Widerstände haben zwei Punktion.©n,nämlich

'(&) das Zentrifugen des Hammers 400 zu bewirken und '

(bj die vorübergehende Erregung einer unerwünschten Art der . Schwingung mit einer Frequenz zu verhindern, die niedriger ist als die gewünschte Betriebsfrequenz des .Schwingungsgystems, welches den Hammer 40Ö und die Flüssigkeit in den Hoja|rihamen 4o4 und 4o8 einschließt. ■

Die unerwünschte Art der Schwingung mit niedriger Frequenz würde ^ durch den sekundären Kreislauf hergestellt, der die Inertänz der Durchlässe 4^8, 440 und die !hertaaig des Hammers -400 ein-' schließt, die in Reihe zueinander und auch in Reihe zur Steifheit der hydrodynamischen Strömung liegen, welche der Bewegung des Hammers 400 entgegenwirkt· Diese Steifheit ist das Ergebnisäer Flüssigkeitsströmung durch die Öffnungen 4l4 und 416. Die Strömungswiderstände in den Kanälen 442 und 444 liegen in Reihe mit den vorstehend erwähnten Ihörtanzen und Steifheiten, und haben Werte, welche die vorübergehende Schwingung mit der niedrigen Frequenz wirksam dämpfen, bei welcher der sekundäre Kreislauf M in Resonanz ist. Ein entsprechender Wert für die Summe der durch die Kanäle 442 m& und 444 gebildeten Widerstände wäre jener, der gleich ist oder größer als der Steifheitswiderstand, welcher sich aus der Steifheit der hydrodynamischen Strömung ergibt, die

der Bewegung des Hammers bei der Resonanzfrequenz des sekundären Kreislaufs entgegenwirkt»

Die Einrichtung für die Zuführung der Flüssigkeit bildet auo"h -

einen Brüokenkreislauf für die direkte und ständige Strömung ''$$# ■ hydraulischen Flüssigkeit, welcher die GleiofegewiehtssteJ.ib^ de* '

H83820

Hammers 400 herstellt und aufrechterhält· Eine Seite des Brückenkreislaufs führt von der- gemeinsamen Zuführungsstelle zu den Leitungen 4j58 und 440 durch den Strömungswiderstand des Kanals 442 und den Strömungswiderstand der oberen Öffnung 414 zum Auslaßkanal 446. Die andere Seite des Brückenkreislaufs führt von der gemeinsamen Zufühi*ungsstelle durch den Strömungswiderstand des Kanals 444 und den Strömungswiderstand der unteren Öffnung 420 zum Auslaßkanal 446. Die durch die Kanäle 442 und 444 gebildeten Widerstände bilden zwei Brüekenarme und die Öffnungen 414 und 420 bilden die beiden anderen Brückenarme.

Die Art der Wirkungsweise des Zentrierkreislaufs wird durch die folgende Reihenfolge der Vorgänge besser verständlich, welche für eine Art seiner Wirkungsweise beispielhaft sind. Wenn sich der Hammer 400 nach oben bewegt, nimmt die durchschnittliche Strömung durch die untereöffnung 420 zu und die durchschnittliche Strömung durch die obere Öffnung 414 ab. Infolgedessen nimmt der durchschnittliche Druckabfall an dem durch die Verengung 444 gebildeten Widerstand zu, während der durchschnittliche Druckabfall an dem durch die Verengung 442 gebildeten Widerstand abnimmt. Demgemäß nimmt der durchschnittliche Druck im unteren Hohlraum ab, während der durchschnittliche Druck im oberen Hohlraum 4o4 zunimmt. Diese asymmetrische Veränderung der durchschnittlichen Drücke in den ; oberen und unteren Hohlräumen bewirkt ein Ungleichgewicht in den auf den Hammer 400 einwirkenden durchschnittlichen Kräften'', welche

_o den Hammer in seine tJleichgewichtsstellung zurückzudrücken trachten.

oo Diese Gleichgewichtsstellung ist Jene Stellung -des Hammers, in ° welcher die oberen und unteren Enden des Hammers 400 mit der un- ^ teren Kante des oberen Bohrungsteils 410 bzw. mit der oberen Kante

-* des unteren Bohrungsteils 412 ausgerichtet sind. Die o'- .ve Kante des unteren Bohrungsteils 412 ist jene Kante, die an die Tragplatte

BAD CW^VAi - 42 -

416 angrenzt. .

Wie bereits erwähnt, ist der Querschnitt der unteren öffnung . 420 kleiner als der Querschnitt der oberen öffnung 414. Diese Quer schnitt verringerung ergibt eine größere Gesamtwirksamkeit des Werkzeuges dureäa Verringerung der durchschnittlichen Strömung durch die untere öffnung 420.

Obwohl der zentrier^nSe Brüekenkrei^lauf den Hammer 400 in die ßleiehgewichtsstellung zurückzuführen trachtet, ist die auf den Hammer infolge der aufeinanderfolgenden Aufschläge einwirkende Reaktionskraft derart, daß die untere öffnung 420 während des größere» Teils des Zyklus Äer Bterawersöhwingung ge-Öffnet ist als die obere Öffnung 414. Demgemäß ist die Wirksamkeit der Kraftumwartdlung an der oberen öffttaüg 414 höher als an

der unteren Öffnung 420. Die 3tröraung durch die untere öffnung 420 wird durch die liragplatte 416 öingesobrSiikt» Infolge dieser Verringerung der SfcrÖKung wird die oben erwähnte Zunahme der £te« samtwirksamkeit erhielt.

Figur 15 zeigt ein anderes- Stoßwerkzeug mit einem Gehäuse 448,

einem oberen Hohlraum 450, einem mittleren ftohlraum 452 und einem

* .«. ■ ' ■ *- unteren Hohlraum 4$4, Im Gehäuse ist der Hammer 456 angeordnet,

der auf den Amboß %58 schlägt. Die Ausbildung des Hammer- und Amboßsystems ist ähnlich ^ener des in den Figuren 1-10 gezelg*- ten Systems und wird'daher in Verbindung mit Figur 15 nicht genauer beschrieben. Die Einrichtung zum Zuführen von Druckflüssigkeit in die Hohlräume 450 und 45$ sieht eine unabhängige Steuerung , des Drucks in den Hohlräumen vor. Die Hauptantriebsenergie wird von der Pumpe P₁ der Druckflüssigkeit geliefert, welche dieselbe ■

009810/0021 ^₀ - 45 -

' der Druckfreigabekammer 460 zuführt. Diese Kammer ist ähnlich der Kammer 66 ( Figur 2). Eine Zuführungsleitung 462, die bei ; der Betriebsfrequenz des Werkzeuges 1/4 Wellenlänge aufweist, * ■ verbindet die Druckfreigabekammer 460 über einen Kanal 464 mit dem oberen Hohlraum 450. Der zweite Hohlraum 452 ist mit der

^v Saugseite der Pumpe P| verbunden. Dem unteren Hohlraum 45# wird die Druckflüssigkeit durch eine Pumpe Pp zugeführt, die mit deai Hohlraum drjGch ein Ventil 466 verbunden ist. Der Teil der Bohrung

•'468, welcher den zweiten Hohlraum 452 mit dem dritten Hohlraum 454 verbindet, ist mit einer Flüssigkeitsdichtung versehen, so daß die Hohlräume 452 und 454 von einander isoliert sind. Durch Einstellung des Ventils 466 kann der Druck im unteren Hohlraum 454 nach Belieben gewählt werden, damit die Stellung des Hammers 456 unabhängig gesteuert v/erden kann. Das Ventil 466 weist einen ausreichenden akustischen Widerstand auf, um die Pumpe von den alternierenden Druckveränderungen im Hohlraum 454 zu isolieren» Der Hammer weist eine Resonanzfrequenz der Schwingung auf, die durch die Steifheit der Flüssigkeit im oberen Hohlraum 450 und im unteren Hohlraum 454 sowie durch die Mase des Hammers 456 bestimmt wird. Da das Ventil 466 eine unabhängige Steuerung der Stellung des Hammerelements bewirkt, wird ein richtiges Anlassen und die Einstellung der Gleiehgewichtsstellung ermöglicht, um verschiedene Lasten zu kompensieren, mit denen der Amboß 458 in Berührung kommt.

In Figur 16 ist ein Stoßwerkzeug dargestaEt, das eine andere Einrichtung zum Antrieb des Hammerelements im Gegentakt und zur Herstellung der Gleichgev/ichtsstellung des Hammerelements aufweist. Der Hammer 470 enthält ein Vier-Weg-Ventil, welches das Werkzeug auf eine Art :ier .Schwingung beschränkt, in ähnlicher Weise, wie in

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Verbindung mit Figur 13 beschrieben wurde. Während im Falle der j Figur.15 die einzige Art der Schwingung durch die Einführung ¹ ortsfester Strömungswiderstände in die oberen Arme eines BrÜcken-¹kreislauf3 erzielt wurda, wird in Figur 16 die identisdB Beschränkung in einem Brückenkreislauf erzielt, in welchem alle Arme veränderliche Widerstände aufweises. Durch den Vier-Weg-Brückenkreislauf wird nicht nur die einzige Art der Schwingung, sondern auch eine verbesserte Zentrierung des Hammers erhielt.

Das Vier-Weg-Ventil weist zwei, Abflachungen 472 und 474 auf, welche durch eine dazwischen liegende Nut 476 getrennt sind und an obere und untere Nuten 478 und 480 angrenzen. Ein Einlaß steht über obere und untere Durchlässe 484 und 486 mit den oberen

und unteren Hohlräumen 488 und 490 in Verbindung. Die oberen und unteren Enden des Hammers 470 ragen in die oberen und unteren Hohlräume 488 und 490 hinein. Die Steifheit der in den Hohlräumen 488 und 490 befindlichen Flüssigkeit und die Masse des Hammers 470 bestimmen die Resonanzfrequenz, mit welcher der Hammer 470 seine Schwingungsbewegung ausführt. ' :

Die Verbindung zwischen dem Einlaß 482 und den unteren und oberen (J Durchlässen 484 und 486 wird durch ringförmige öffnungen 492 und 494 veränderlichen Querschnitts hergestellt. Diese Öffnungen und 492 werden durch die unteren und oberen Kanten der Abflachungen 472 und 474 sowie durch die unteren und oberen Kanten der ο

°Nuten 496 und 498 begrenzt. Die Länge dieser Nuten 496 und 498 „!,ist, gemessen in der Richtung der Längsachse des Gehäuses, gleich

^s. der Länge der Abflachungen 472 und 474. ο

"^ Zwei weitere Durchlässe <-500 und 502 sind für die Abführung der — !Flüssigkeit aus den Hohlräumen durch die Auslaßöffnungen 504 und ;

- ' '45

506 vorgesehen. ^Dle Durchlässe sind von de« oberen und

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Kanten der Abflaehungen 472 und 474 bzw. den oberen und unteren Kanten der Nuten 496 und 498 begrenzt, üine Pumpe 508 hat Zuführungs- und Rückflußverbiridungen mit dem Einlaß 482 und den Durchlässen 500 und 502.

Wenn sich der Hammer 470 während der Schwingung nach unten verschiebt, ist die Zuführungsöffnung 494 in den unteren Hohlraum 490 geöffnet, während die Auslaßöffnung 506 aus dem unteren Hohlraum 490 geschlossen ist. Gleichzeitig ist die Auslaßöffnung 504 aus dem oberen Hohlraum 488 geöffnet, während die entsprechende Zuführungsoffnung 492 geschlossen ist. Wenn sieh der Hammer hingegen nach oben verschiebt, ist die Zuführungsoffnung 494 in den unteren Hohlraum 490 geschlossen, während die Ausiaßöffnung 506 aus dem unteren Hohlraum 490 geöffngt ist. Gleichzeitig ist die Auslaßöffnung 504 aus dem oberen Hohlraum 488 geschlossen, während die entsprechende Zuführungsoffnung 492 geöffnet ist. Demgemäß ist während eines Halbzyklus nur die Zuführungsoffnung in einen Hohlraum und die Auslaßöffnung aus dem anderen Hohlraum geöffnet. Die einzige Verbindung zwischen den Hohlräumen 488 und 490 ist daher durch:

(a) die Auslai3öffnung, die mit einem der Hohlräume wirksam verbunden ist,

(b) das zugehörige Pumpsystem und

(c) die Zuführungsoffnung, die dann mit dem anderen Hohlraun) wirksam verbunden ist.

Die Hohlräume 488 und 490 sind daher durch die großen Widerstände der Zuführungs- und Auslaßöffnung akustisch voneinander isoliert. Der einzige Freiheitsgrad für die Schwingung .tfird somit di;rc _; die.

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Masse des Hammers 470 und die Steifheit der in den oberen und unteren Hohlräumen befindlichen Flüssigkeit bestimmt.

Das im Hammer 470 angeordnete Vier-Weg-Ventil bildet auch einen Brückenkreislauf für die ständige oder direkte Flüssigkeitsströmung durch das Werkzeug, welcher die Stellung des Ventils steuert und dasselbe in einer Gleichgewichtsstellung zentriert, wenn die Kanten der Gehäusenuten 496 und 498 mit den Kanten der Abflachungen 472 und 474 ausgerichtet sind. Wenn daher beispielsweise die auf den Hammer infolge wiederholten Auf sohl agens auf das Arnboßsystem einwirkenden Reaktionskräfte trachten, den Hammer 470 nach oben zu verschieben, wird die ZufUhrungsÖffnung 472 in den oberen Hohlraum während eines größeren Teils der Schwingungsperiode geöffnet sein als die zugehörige Auslaßöffnung 504. Der durch diese öffnung geleistete effektive Widerstand nimmt daher ab. Infolgedessen verändert sich der durchschnittliche Druck im oberen Hohlraum 488 in der Richtung dses ZufÜh..'un£ä>iruckf: tfer Pumpe 508. Gleichzeitig wird die ZufUhrungsÖffnung 494 in den unteren "ohlraum 490 während eines kleineren Teils der Schwingungsperiode geöffnet sein als die zugehörige Auslaßöffnung 506. Der effektive Widerstand der öffnung 494 nimmt daher zu. Infolgedessen verändert sich der durchschnittliche Druck im unteren Hohlraum 490 in der Richtung des Auslaßdrucks an der Saugseite der Pumpe 503.

Der erhöhte durchschnittliche Druck im oberen Hohlraum 488 und der verringerte durchschnittliche Druck, der von dem Ungleichgewicht des durch die öffnungen gebildeten BrUckenkreislaufs herrührt, wirken auf !en Hammer 470 ein, um denselben zu zwingen, sich nach unten

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in die Gleichgewichtsstellung zu bewegen, bis das Gleichgewicht 'im Drückenkreislauf wiederhergestellt ist. Das Hammerelement wird daher statisch ausbalanciert, während dasselbe eine dynamische Unstabilität zeigt, welche die Schwingung mit der Resonanzfrequenz des Systems ergibt.

Der Hammer 470 wird infolge der Strömung durch die Zuführungs- . und Auslaßöffnungen von positiven und negativen Dämpfungskräften beeinflußt. Dir- Auslaflströmung durch die öffnungen 504 und 506 bewirkt eine negative Dämpfung des Hammers infolge der Übertragung der lebendigen !'.raft von der Flüssigkeit auf den Hammer, wenn die Flüssigkeit durch die ringförmigen Bereiche rund um die Nuten 4γ8 und 480 hindurchgeht. Die Zuführungsströmung durch die öffnungen 492 und 4o4 bewirkt eine positive Dämpfung des Hammers infolge der übertragung der lebendigen Kraft von der Flüssigkeit auf den Hammer, wenn die Flüssigkeit durch den kreisförmigen Bereich rund um die Nut 476 hindurchgeht. Damit die negative Dämpfung die positive Dämpfung übersteigt und dadurch die selbst schwingende Wirkung des Werkzeuges unterstützt, ist es wünschenswert, die oberen und unteren Nuten 478 und 480 länger als die dazwischen liegende Nut 476 zu machen, damit die Abstände der AusLaßöffnungen 504 und 506 von den Achsen der Durchlässe 500 und 502 in der Richtung der Längsachse des Gehäuses größer sind als die Abstände von der Achse des Einlasses 482 in der Richtung dar Längsachse des Gehäuses zu den ZufUhrungsöffnungen 492 und 494.

Ein Amboß 5IC, ähnlieh dei.i Amboß 428 (Figur Ι}), kann vorgesehen sein, um die im Hammer gespeicherte alternierende mechanische Energie

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auf eine Last zu übertragen, z.B. auf eine Erdschicht.

Figur -17 zeigt ein Stoßwerkzeug gemäß der Erfindung, das ähnlich ausgebildet ist wie das in den Figuren 1-10 dargestellte Werkzeug, ir\jiem es ein Gehäuse 512 mit mehreren Hohlräumen 514, 516 und 518 aufweist. Ein Hammer 520 ist in einer Bohrung in den Hohlräumen angeordnet. Ein Zentrierkreislauf 522 steuert die Stellung des Hammers und stellt dessen Olelohgewichtsstellung hör. Gemäß einem Merkmal der in" Figur 17 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind der untere Hohlraum 518 und der mittlere Hohlraum des Zentrierkreislaufs 522 über einen Durchlaß 524 miteinander verbunden. Eine Verengung 526 in diesem Durchlaß bildet einen akustischen Widerstand, welcher zusammen mit der Steifheit der im Hohlraum 518 befindlichen Flüssigkeit eine Zeitkonstante bestimmt, die im Vergleich zur Periode der Schwingungsfrequenz 3 - 10mal langer ist. Demgemäß spricht der Zentrierkreislauf auf die Schwingungsfrequenz des Hammers nicht an, sondern nur auf verhältnismä- · ß.ig geringe Veränderungen der Stellung des Hammers.

Das V/erkzeug enthält die Pumpen P₁ und Pp . Die Pumpe P₁ liefert die Druckflüssigkeit₍zum Antrieb des Hammers 520 und die Pumpe P₂ bewirkt die Strömung durch den Zentrierkreislauf und Ln den unteren Hohlraum 518. Ein Amboßsystem 528 ist vorgesehen, das dem in Figur gezeigten System ähnlich ist.

Figur 18 veranschaulicht ein Stoßwerkzeug', das ähnlich ausgebildet ist v/ie das in Figur 17 gezeigte Werkzeug. Das Werkzeug gemäß

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Figur 18 weist jedoch einen anderen Hammer 530 und eine andere Einrichtung zum Zuführen d.er Druckflüssigkeit in die Hohlräume 532, 534, 536 und in den Zentrierkreislauf 538 auf.

Der Flamm er 530 weist ein oberes Ende 5^0 mit verringertem Durchmesser auf. Die Kante dieses oberen Endes und die in der Bohrung zwischen den ersten und zweiten Hohlräumen 532 und 53^ ausgebilde- ' te Trageinrichtung bilden eine Öffnung 5^2 von veränderlichem Querschnitt. Das untere Ende 5^4 des Flammers weist gegenüber dem unteren Hohlraum 536 einen Querschnitt auf, der ungefähr das Doppelte des Querschnitts des oberen Endes 540 beträgt.

Diese iiMnrichtung zum Zuführen der Druckflüssigkeit v/eist den Vorteil auf, daß nur eine einzige Pumpe P.. verwendet wird, welche die Flüsigkeit in die untere Kammer des Zentrlerkreislauf3 53° und in den ersten Hohlraum 532 fördert. 3in Rückfluß zur Pumpe wird 'lurch Durchlässe aus der oberen Kammer des Zentrierkreislaufs und aus dem zweiten oder AusLaßhohlrauin 53¹I gebildet. Da der durchschnittliche Druck im dritten Hohlraum Infolge der Druckteilerwirkung; U):; Zentrierkreislaufs die Hälfte des Zu führung 3 drucks der Pumpe P. beträgt, ist die auf den Hammer 530 wirkende aufwärts geriahte te Kraft gleich der auf den Hammer wirkenden abwärts gerichteten Kraft infolge des voLlen ZufUhrungsdruoks im ersten Hohlraum 532, nachdem der Querschnitt des oberen Enles 5^0 des Hammers die Hälfte des Querschnitts des unteren Endes 544 desselben beträgt.

Ein jammler p45 steht mit dem zweiten Hohlraum 534 in Verbindung, um die Druckveränderung in diesem Hohlraum infolge der Pumpv/irkung der Schulter zu verringern, die zwischen dem einen verringerten

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Durchmesser aufweisenden Ende 5^0 des Hammers und dem Hauptteil desselben gebildet ist.

In Figur 19 ist ein Stoßwerkzeug dargestellt, das dem in Figur 17 gezeigten Werkzeug ähnlich ist. Das Werkzeug gemäß Figur 19 weist ein Gehäuse 5^8 mit Hohlräumen auf, die Jenen des Gehäuses 512 (Figur 17) ähnlich sind. Das Werkzeug ist Jedoch mit einem Hammer !350 versehen, welcher durch einen Bohrungsteil 552 im unteren Ende [35^J< des Gehäuses 5^8 hindurchgeht. Eine Flüssigkeitsdichtung 556 verhindert den Austritt von Druckflüssigkeit aus dein unteren Hohlraum in das Gehäuse 5^8

Am unteren Ende 55^ des Gehäuses 5^8 ist mittels Bolzen 560 ein Gehäuse 558 befestigt. Dieses Gehäuse weist eine Bohrung auf, in welche das untere Ende 551 des Hammers 55° eingreift. Das obere linde 564 eines Ambosses 566 err treckt sich in die Bohrung des Gehäuses 55& und wird in derselben i... Abata* ^ un-.-.oren linie 551 des Hammers 550 durch einen Flansch 568 gehalten, der ..ich in ucs Richtung der Längsachse des Gehäuses 558 bewegen kann, da derselbe in einem zylindrischen Hohlraum 570 des Gehäuses 558 angeordnet ist. Die Bewegung des Ambosses 5^6 wird durch die oberen und unteren Flächen des Hohlraumes 570 und die oberen und unteren Seiten des Flansches 568 begrenzt.

Figur 20 veranschaulicht ein Stoßwerkzeug, das dem in Figur 19 geneigten Werkzeug ähnlich ist. Das Werkzeug gemäfl Figur 20 weist ein dem Gehäuse 5^3 ähnliches Gehäuse 572 und einen Hammer 574 auf. Dur Haiimer 57^ ist jedoch am unteren JSnde 577 mit einem Fuß in Form eines verbreiterten Vorsprunges 576 versehen.

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BAD ORiGINAL

Am unteren Ende des Gehäuses 572 ist durch Bolzen 58O ein weiteres Gehäuse 578 befestigt. Das Gehäuse 578 weist einen Bohrungs-· teil 582 mit großem Durchmesser und einen Bohrungsteil 584 mit kleinem Durchmesser axir. In dem Bohrungsteil 582 mit großem Durchmesser ist ein schalenfö'rmiger Schuh 586 verschiebbar angeordnet. Das obere Ende eines Ambosses 588 geht durch den Bohrungsteil 584. mit kleinem Durchmesser hindurch und ist in den Schuh 586 eingeschraubt. Das untere Ende 577 des Hammers 574 geht durch eine Bohrung 587 im oberen Ende dos Schuhs 586 hindurch, deren Durchmesser kleiner ist als jener des Vorsprunges 576. Der Schuh 586 ist kürzer als der Bohrungsteil 532.

Wenn im Betrieb das Gehäuse 572 gesenkt wird, so daß die Bohrschneide am unteren Ende des Ambosses 588 auf die Erdschicht auftrifft, wird sich der Schuh 586 nach oben bewegen, bis seine Bewegung in dor dargestellten V/eise durch den Boden des Gehäuses begrenzt wird. Die Abstände zwischen dem Vorsprung 576 und dem oberen Ende der Bohrung 587 im Schuh hzvi. zwischen dem Vorsprung 576 und dem oberen Ende des Ambosses 588 sind derart bemessen, daß der Boden des Vorsprunges 576 auf den Amboß aufschlägt. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des Vorsprunges und dem oberen Ende der Bohrung 5^7 ist größer als die obere Grenze der Bewegung des Vorsprunges '370. Das Ainboßsystem wird daher in der Richtung nach unten angetrieben. Das 3ystem kann in der Richtung nach oben angetrieben werden, in-icni Iac Gehäuse relativ zürn Amboß 5&H aufwärts bewegt wir-i. D?r BoJen des .Schuhs 586 liegt dann gegen den Boden

der Bohrung 'jö?. an und die obere Seite des Vorsprunges schlägt o gegen dan obere j .On ie der Bohrung 'j'o2. Zv; i sehen dem oberen Ende S? des Ambosses und dein unteren Ende des Vorsprunges ist genügend

_» Abstand gelassen, um einen Aufschlag r/jochen denselben zu verhindern. V/ann <lor /..rr.boS in einen Loch steckt, wird der nach oben

BAU Oi*\^!G'JVAL

gerichtete Aufschlag angewendet, um den Amboß aus dem Loch frei zu machen.

Figur 21 veransehaulicht ein Stoßwerkzeug 590, das dem in Figur 19 gezeigten Werkzeug ähnlich ist, in_wdem das untere Ende 591 des Hammers 592 sich durch das untere Ende des Gehäuses 594 des Werkzeuges 590 nach außen erstreckt. Das Werkzeug i3t zur/Verwendung als Pfahltre.iber mittels eines Gehäuses 596 geeignet, das am unteren Ende des Gehäuses 594 befestigt werden kann. Das Gehäuse weist eine Bohrung 598 auf, die einen Pfahl 6OO aufnimmt. Ein Flaansch 602 bildet einen Anschlag, um das Gehäuse relativ zum Hammer 592 derart anzuordnen, daß der Pfahl während, eines Teils des Zyklus der Schwingung des Hammers 592 beaufschlagt wird. Der Pfahl 600 kann durch wiederholte Aufschläge in den Boden eingetrieben werden.

Figur 22 veransehaulicht ein Stoßwerkzeug, das dem in Figur 21 gezeigten Werkzeug ähnlich und ebenfalls zum Eintreiben eines Pfahls 6o4 geeignet ist. Das Werkzeug weist ein Gehäuse 606 mit einem oberen Hohlraum 608, einem zweiten Hohlraum 610 und einem Haupthohlraum 612 auf. Ein Hammer 614 i3t im Haupthohlraum 612 angeordnet. Der Hammer ist mit einem Kolben 616 versehen, welcher den Haupthohlraum in einen oberen Abschnitt 618 und einen unteren Abschnitt 620 teilt. Eine zylindrische Stange 622 ist in einer Bohrung 624 angeordnet. Die Stange 622 bildet einen Teil des Hammers 614. Vom oberen Ende der Stange 622 erstreckt sich eine 3tange 626 mit einem kleineren Durchmesser durch eine Bohrung mit einem kleineren Durchmesser in den Hohlraum 610. Das obere Ende der Stange 626 ist go angeordnet, daß es mit der durch das obere Ende 628 des Hohlraumes 610 gebildeten Kante ausgerichtet ist, wenn sioh der Hammer

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614 in der Gleichgewichtsstellung befindet. Eine Stange 6j5O, die einen etwas kleineren Durchmesser als die Stange 622 aufweist ' und die einen Teil des Hammers bildet, geht durch eine abgedichtete Bohrung 6j52 im unteren Ende des Gehäuses 606 hindurch. Das untere Ende der Stange 6j5O erstreckt sich in ein dem Gehäuse "(Figur 21) ähnliches Gehäuse 6j54, das einen Flansch 656 enthält, v/elcher das obere Ende des Pfahls relativ zum Hammer 616 ausrichtet, Die Differenz der Querschnitte zwischen der oberen Soite und der unteren Seite des Kolbens 616 (infolge der verschiedenen Durchmesser der Stangen 626 und 6j5O) ist gleich dem Querschnitt am j Ende der Stange 626. Diese Differenz der Querschnitte spielt eine Rolle bei der Steuerung der Gleichgewichtsstellung des Hammers 616, wie nachstehend genauer erhklärt wird.

Ein hydroakustischer Schwingungserzeuger und Verstärker 658 steht über die Durchlässe 640 und 642 mit den oberen und unteren Abschnitten 618 und 620 des Hohlraums 612 in Verbindung. Der Schwin-Igungserzeuger und Verstärker 638 besteht aus einem Gehäuse 644, j das mehrere Hohlräume aufweist, welche zusammen mit einem Spindelventil 646 ein resonierendes 3chv/ingungsgystem bilden. Das Spindelventil und die zviischen den Hohlräumen ausgebildeten Trageinrich- ^!tungen begrenzen Ventilöffnungen zum Messen der Flüssigkeitsströ-Imung aus einer Pumpe P in den Verstärkerhohlraum 648 des Gehäuses iund über ein Ventil V in die Hohlräume 65O und 652 des Schwingungserzeugers. Auslaßhohlräume 654 und 656, in welchen die Flüssigkeit aus den Hohlräumen des Schwingungserzeugers und des Verstärkers durch das Spindelventil gemessen wird, sind mit den Hohlraumabschnitten 618 und 620 verbunden. Demgemäß wird Flüssigkeit, die bei der Resonanzfrequenz des hydroakustischen Schwingungserzeugerg und Verstärkers 658 eine alternierende Strömungskomponente aufweist^,

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in den Hohlraum 612 eingeführt. Die Masse des Hammers 616 und die Steifheit der Flüssigkeit in den Abschnitten 618 und 620 · · weisen die gleiche Resonanzfrequenz auf wie der Schwingungser^ zeuger und Verstärker 658. Demgemäß wird der Hammer 616 durch die Flüssigkeit im Hohlraum 612 in Schwingungsbewegung versetzt, Ein Stutzen 647 ist vorgesehen, um das Volumen des einen Hohlraumes 652 des Schwingungserzeugers einzustellen, so daß die Frequenz des hydroakustischen Schwingungserzeugers und Verstärkers und die Frequenz des Stoßwerkzeuges gleich sind.

Die Gleichgewichtsstellung des Hammers 616 wird durch einen-Zentrierkreislauf bestimmt, der die Hohlräume 608 und 610 umfaßt. Flüssigkeit aus einer Pumpe 658 wird in den Hohlraum 608 über einen Durchlaß 660 eingeführt, der einen hohen akustischen Widerstand aufweist, um die Pumpe von Druckveränderungen bei der Schwingungsfrequenz des Hammers 616 zu isolieren. Der konstante Druck im Hohlraum 6o3 wird durch die Pumpe 6'jo geliefert, so daß die abwärts gerichtete Kraft am oberen JSnde der Stange die auf die Stange einwirkende aufwärts gerichtete Kraft ausgleicht infolge der Differenz der Querschnitte dar oberen und unteren Stangen 622 und 63O des Hammers, wie oben erklärt wurde. Wenn sich der Hammer 616 aus seiner Gleichgewichtsstellung bewegt, wird die Flüssigkeit durch die öffnungen 628 gemessen, so daß der Druck im Hohlraum 608 entweder zunimmt oder abnimmt, urc avf den Hammer 61c nicht im Gleichgewicht stehende Kräfte zur Einwirkung zu bringen, welche denselben in die Gleichgewichtsstellung zurückführen.

In Figur 24 ist ein Stoßwerkzeug 67O dargestellt, iac dem in Figur 17 cezei£ten Werkzeug ähnlich ist, in-den dasselbe ein tfe- -

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BAD ORIGINAL - OO -

häuse 672 mit Hohlräumen 674, 676 und 678 aufweist. Ein in Figur 24 schematisch dargestellter Zentrierkreislauf 680 ist ebenfalls vorgesehen. Im Gehäuse ist ein Hammer 682 angeordnet, der unter dem Druck einer Flüssigkeit schwingt, welche mit der Resonanzfrequenz zugeführt wird, die durch die Steifheit der Flüssigkeit in den ersten und dritten Hohlräumen 674 und 678 sowie durch die Masse des Hammers 682 bestimmt wird. Ein Amboß 684 ist mit einem Bohrstahl 686 und einer Bohrschneide versehen, die in Figur 24 nicht dargestellt ist. Ein hydraulisches Drucksystem, das dem in Figur 8 oder 11 gezeigten ähnlich ist, kann verwendet werden, um den Bohrstahl 686 im Gehäuse 67O in Stellung zu halten.

Der Amboß weist ein Gehäuse 688 auf, durch dessen unteres Ende der Bohrstahl 686 hindurchgeht.. Eine (nicht dargestellte) Flüssigkeitsdichtung kann vorgesehen sein, um den Austritt von Flüssigkeit aus dem Hohlraum 690 des Gehäuses längs des Bohrstahls 686 zu verhindern. Dieser Hohlraum weist zylindrische Form auf und ist am oberen Ende durch einen Kolben 692 abgedichtet. Das obere Ende 694 des Kolbens liegt dem unteren Ende des Hammers 682 gegenüber und im Abstand von demselben. Das Ende 694 kann wiederholte Impulse des Hammers bei jedem Zyklus der Schwingung desselben aufnehmen. Auf dem äußeren Umfang des Kolbens kann eine Flüssigkeitsdichtung vorgesehen sein, um den Austritt von Flüssigkeit aus dem Hohlraum durch einen Zwischenraum zu verhindern, der zwischen dem äußeren Umfang des Kolbens und der Wand des Hohlraums vorhanden sein könnte.

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BAD ORIGINAL

Die im Hohlraum 69O enthaltene Flüssigkeit ist zweckmäßig eine hydraulische Flüssigkeit, als welche Silikonöl bevorzugt wird. Die hydraulische Flüssigkeit weist eine Ablenkungscharakteristik auf, die jener einer nicht linearen Feder entspricht. Diese Charakteristik ist ähnlich jener, welche durch die mit einer vollen Linie dargestellte Kurve der Figur 235 (c) gezeigt ist. Wie nachstehend erklärt wird, können auch andere Formen erhalten werden. Mit anderen Worten, die Bewegung ctes Bohrstahls 686 wird bei einem Aufschlag des Hammers 682 der vorstehend erwähnten Kurve folgen. Wie oben erklärt wurde, ist diese Charakteristik ähnlich der Ablenkungscharakteristik der Last, Vielehe durch eine Erdschicht gebildet wird. Wenn daher das Stoßwerkzeug mit einer Bohrschneide gekuppelt ist und dazu verwendet wird, ein Loch in eine Erdschicht zu bohren, wird die Wirksamkeit der Übertragung der Aufschlagkräfte auf die Schicht durch die Kraftübertragungscharakteristiken vergrößert, welche der in Figur 24 gezeigte Amboß aufweist. Verschiedene Ablenkungscharakteristiken können erhalten werden durch Veränderung des Querschnitts des Kolbens, v/elcher der Flüssaigkeit im Hohlraum ausgesetzt ist, oder durch Veränderung des Volumens des Hohlraums. Ein kleinerer Kolbenquerschnitt vergrößert für eine bestimmte Kraft den Druck auf die Flüssigkeit und erhöht die Nichtlinearität. Ein größeres Volumen vermindert für diese bestimmte Kraft und für einen bestimmten Kolbenquerschnitt die dem Hammer entgegenwirkende 3teifheit. Beim Bohren in Erdschichten ist beispielsweise eine Flüssigkeit mit einer nach oben konkaven Kraftablenkungscharak-O₀ teriGtik erwünscht. Demgemäß kann ein kleinerer Kolbenquerschnitt

verwendet werden.

Obv/ohl das Werkzeug für die Verwendung beim Bohren in Erdschichten beschrieben wurde, kann das Werkzeug gemäß der Erfindung auch

noch viele andere Anwendungen finden, wie z.B. in einem Aufreißhammer, in einer SchwiiSmgspresse, in einem schwingenden Schmiedewerkzeug, in einem Metallbearbeitungswerkzeug, in einem Metal!bohrwerkzeug und in einem Bearbeitungswerkzeug, sowie zum Zerbrechen oder Verarbeiten verschiedener Materialien, wenn mechanische Impulsenergie erwünscht ist. Die vorstehende Beschreibung ist daher nur beispielsweise angegeben und nicht in einschränkendem Sinn auszulegen.

Patentansprüche:

Ö09810/0021 BADORiG₁NAL

Claims (1)

1. Dr. Ing. E. BERKENFEtD, Patentanwalt, KÖLN, Unlvertitätntrae*

   Anlag« ΛΜμμΜν·

   xufEin«·*·ve« 20.5·I966 Sch// New·ά.Ahm. General Dynamics Corporation

   Patentansprüche

   1. Schwindendes Stoßwerkzeug mit einem Hammer, der in einem Gehäuse in Abhängigkeit von einem aus einer Druckquelle herkommenden Druckmedium hin und her bewegt wird, um auf eine Last aufzuschlagen, dadurch gekennzeichnet^ daß das Gehäuse (70,200,...) mehrere Hohlräume (74,...; 502,...) aufweist, die durch eine Bohrung (72,...) miteinander verbunden sind, welche den Hammer (38, 312,...) aufnimmt, um eine Energieumwandlungseinheit zu bilden, die eine gegebene Resonanzfrequenz aufweist, daß der Hammer (88, 312,...) und die Bohrung (72,...) im Gehäuse ein Ventil bilden, dar? in Abhängigkeit von einer Flüssigkeit wirkt, welche unter Druck in wenigstens einen der Hohlräume (74, 302,...) eingelassen wird, wobei diese Flüssigkeit aus einem anderen Hohlraum (76, 304,...) durch das Ventil abgeführt wird, so daß die in der unter Druck stehenden Flüssigkeit gespeicherte Energie den Hammer in der Bohrung mit einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Frequenz hin und her bewegt, und duß ein Werkzeugteil ( 224, 324, 364... 591, 6^0), der eine vorherbestimmte Elastizität aufweist, so angeordnet ist, daß derselbe mit dem Hammer zusammen wirkt.

   2. . Stoßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil (224,...) infolge seiner Elastizität eine

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   GFiiSiMAL

   Kraftablenkungscharakteristik aufweist, die der Ablenkungscharakteristik der Last ähnlich ist.

   j5. Stoßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil eine Steifheit aufweist, die im Bereich von I/5 bis zum Fünffachen der effektiven Steifheit der Last liegt und vorzugsweise der Steifheit der Last gleich ist.

   4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil ein Pedervarhältnis K.

   (2 JT ff ^imp aufweist, das annähernd gleich ist ^

   a V. worin 11 die Masse des Hammers ist und f = £_

   worin V^ die Geschv/indigkeit des Hammers beim Aufschlag, D^ Ablenkung der Beladung und a eine Konstante ist, die einen Wert von 0,2 - 0,8 aufweist.

   5. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil eine Druckfeder ist.

   6. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil eine Stange aus elastischem Material ist.

   **«· 7· Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch geo

   ° kennzeichnet, daß der Werkzeugteil eine Bohrschneide aufweist, die mit einem Ende desselben mittels eines massiven Kupplungsabschnitts verbunden ist, x/elcher zv/ischen der Bohrschneide und dem einen ·

   BAD ORIGINAL „ _Co ,

   Ende des Werkzeugteils angeordnet ist und welcher einen Massenwiderstand aufweist, der annähernd gleich dem effektiven Steifheitswiderstand der Last ist.

   8. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugte11 aus einem Amboß (642) besteht, der als Kolben in einem Gehäuse (688) wirkt, welches mit einem Hohlraum (690) versehen ist, daß der Kolben ein Ende (694) aufweist, welches dSm Hammer (682) gegenüber frei liegt, um dessen Aufschläge aufzunehmen, und dass im Hohlraum (69O) eine Flüssigkeit mit feiner vorherbestimmten Kofflpressionsoharakteristik enthalten ist.

   9. Stoßwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Silikonöl verwendet wird.

   10. stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-7* dadurch ge- · kennzeichnet, daß der Werkzeugteil aus einer Welle (224,324) besteht, deren eines Ende (226,...) gegenüber dem Hammer (88,312) frei liegt, um dessen Aufschläge aufzunehmen, während das andere .tSncle der Welle mit der Last in Berührung kommt, um die Aufschläge auf dieselbe zu übertragen, daß in dem Gehäuse (70,300) längs der Welle ein weiterer Hohlraum (78,308) angeordnet ist, welcher einen frei liegenden Teil aufweist, der sich quer zur Richtung der Bev/egung der Welle entsprechend den Aufschlägen des Hammers erstreckt, und daß dieser weitere Hohlraum mit öffnungen zum Einlassen von Druckflüssigkeit in den Hohlraum versehen ist, um den Werkzeugteil gegen die Last zu drücken.

   11. Stoßwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

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   daß der weitere Hohlraum mit der* Flüssigkeit in demselben eine ^r;;-^: Steifheit aufweist, die zusammen mit der Welle ein Schwingung:»-...; ·, ; system bildet, dessen Resonanzfrequenz höher ist, als^diei Wieder·*,* holungsgeschwindigkeit der Aufschläge des Hammers. ;' ;

   12. Stoßwerkzeug'nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnete, daß der Werkzeugteil vom Hammer mechanisch entkuppelt ist, außer während eines Teils jedes Zyklus des Hammers, um während dieses Zyklusteils bei der maximalen Verschiebung des Hammers die Aufschlagenergie vom Hammer auf den Werkzeugteil zu Übertragen. -

   13· Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hammer (88,...) im Gehäuse durch die unter Druck.stehende Flüssigkeit abgestützt ist.

   14. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 1j3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tr ag einrichtung (86) mit einer Tragplatte (98) vorgesehen ist, die den Hammer (88) in der Bohrung (72) zwischen zwei benachbarten Hohlräumen (74,76) des Gehäuses (70) umgibt.

   15· Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem Hammer (88) und einer Buchse (158) bestehende hydraulische Ventileinrichtung vorgesehen ist, um den Hammer innerhalb des Gehäuses in eine Gleichgewichtsstellung zurückzuführen.

   16. Stoßwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung zwei Kammern (162,168) aufweist, die

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   BAD ORIGINAL

   ■ , ' ■ ι

   längs des Hammers im Abstand voneinander liegen, sowie eine · · weitere.Kammer (188) in dem Hammer, daß sich die weitere Kammer zwischen den Rändern (184, 186) der Buchse (158) erstreckt und den Abstand zwischen den beiden Kammern (162,168) Überbrückt, und daß die v/eitere Kammer mit einem Hohlraum (78) im Gehäuse in Verbindung steht zwecks Veränderung des durchschnittlichen Drucks der Flüssigkeit im Hohlraum (78), um den Werkzeugteil (224) und den Hammer (38) relativ zueinander entsprechend der relativen Stellung des Hammers (88) im Gehäuse (70) anzuordnen»

   17· Stoßwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Kammer (188) durch eine Nut im Hammer (88) und durch die Buchse gebildet wird, sowie daß die beiden Kammern ' (162,168) auf entgegengesetzten Seiten der Kammer (188) durch zwei Nuten in der Buchse (158) und durch den Hammer gebildet werden,

   18. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 17> dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil aus einem Amboß (204) besteht, der mit dem Hammer (88) in-der Längsrichtung ausgerichtet im Gehäuse angeordnet ist und sich durch zwei Amboßhohlräume (78,80) im Gehäuse erstreckt, und daß der Amboß eine Querschnittsfläche auf-. weist, die in jedem der beiden Hohlräume (78,80) unter Druck stehender Flüssigkeit ausgesetzt ist, wobei die Querschnittsfläche in dem einen Hohlraum im wesentlichen gleich jener im anderen Hohlraum ist, ......

   19'. Stoßwerkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Amboßhohlräume (78,80) über einen Durchlaß (242).

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   miteinander verbunden sind.

   20. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 19* dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfreigabeeinrichtung (126) mit dem Auslaßhohlraum (76) verbunden ist.

   21. Stoßwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfreigabeeinrichtung (126) aus einem Gehäuse (128) besteht, das eine Kammer auf vielst, Vielehe mit dem Auslaßhohlraum (76) in Verbindung steht, und daß ein Kolben (1j56) die Kammer in

   φ zwei Abschnitte (1353,14O) teilt und entsprechend Veränderungen des Drucks im Auslaßhohlraum (76) beweglich ist, wobei der eine der Abschnitte, der vom Hohlraum (76) durch den Kolben (13>6) getrennt ist, ein zusammendrückbareβ Medium enthält.

   22. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 -21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (56) 53SÖ) mit dem V/erkzeugteil (524) durch Kupplungaeinrichtungen (j51 6 , ^20, 282, 264) gekuppelt ist, um dem '/erkzeugteil eine Drehbewegung zu erteilen, zusätzlich zu ■lev Längsbewegung, die oen V/erkzeugtcil durch den Hammer (.512) erteilt wird.

   Ίί_> . 3toßverk;::>ur\ nach '.napruon 2:1, ■:';: au'ch gekennzeichnet, laß lie Kuppiun^seir.ric:,"eune: einen nachgit^:" :c^en Teil (264) zwischen de;, lioi-er _Un1 ier.. Verbeugten aufweist (Fi£ur 9) .

   2*t. "i'-'c^.:-:.r.'i^.c'ii-;, i.ach Anspruch ΐ:^. ·::6.-,τ Z'~., dadurch, g-'i^nnzoiohnet, '■:-.!: -ler Z-:.\::,z:r -sino 3ohi'^-un?j ^::\-~~".-;iziv.x,_t durch welche z^.^h Gin y\n'c"'i3;.-it^il' CAt) ■■ir-strocl-t, u:.: -ie-.. ;."3:'kr;bugteil (324) <-~:<\<3

   0 09 8.1 0 /0 0 2 1

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   Drehbewegung zu erteilen, wobei der Antriebsteil die drehende Antriebskraft überträgt, aber in der Längsrichtung mit dem Werkzeugteil in Gleitberührung steht.

   25. Stoßwerkzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil aus einer Welle mit Keilen (320) besteht, die in Nuten (322) in einer Bohrung des Werkzeugteils (324) eingreifen. * ■ ·

   26. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß vier Hohlräume (302,304,306,308) vorgesehen sind, daß der vierte Hohlraum (308) zwischen 'dem dritten Hohlraum (306) und einem Ende des Gehäuses (300) angeordnet ist, daß der Werkzeugteil (324) einen Plansch (34o) aufweist, der den vierten Hohlraum (30S) in zwei Abschnitte teilt, die aufeinander folgend von einem Ende des Gehäuses weiter entfernt sind, daß ein _i Durchlaß (342) zwischen dem dritten Hohlraum (306) und dem am weitesten entfernten Abschnitt des Hohlraums Druckflüssigkeit in den vierten Hohlraum einläßt, und daß ein weiterer Durchlaß (344) durch das Gehäuse (300) zu dem weniger entfernten Abschnitt des Hohlraums führt, um in denselben ein zusammendrückbares Medium einzuführen, wobei der Flansch und der Durchlaß angeordnet sind, um eine Kraft zu erzeugen, die den Werkzeugteil (324) gegen den Hammer (312) drückt.

   27. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Hohlräume im Gehäuse über Durchlässe im Gehäuse mit entsprechenden Pumpeinrichtungen verbunden sind, wobei die Durchlässe mit einen Strömungswiderstand bildenden Teilen

   versehen sind. . .

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   28. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Hammer als ein Drei- oder Vierwegventil wirkt, das die Flüssigkeitsströmung mittels Nuten in der Hammeroberfläche steuert, welche mit entsprechenden Ausnehmungen im
   Gehäuse zusammenwirken.

   29. Stoßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Gehäuses eine öffnung zur Aufnahme eines Pfahls aufweist.

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