DE2022490A1

DE2022490A1 - Hydraulisches Schlagwerkzeug

Info

Publication number: DE2022490A1
Application number: DE19702022490
Authority: DE
Inventors: Krasnoff Eugene Lawrence
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1969-05-22
Filing date: 1970-05-08
Publication date: 1970-11-26
Also published as: US3620312A; CA922208A; DE2022490C3; DE2022490B2; ZA702286B; JPS4932401B1; FR2048623A5; GB1302759A; SE363474B

Description

K.H-iic* -Χ LEHMANN

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8München25 · LipowikystMO. Tel.778956 20224 9Q

6.5.1970 ir-lo

INGERSOLL-RAND COMPANY

Hydraulisches Schlagwerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf -ein neuartiges mit Hilfe eines Druckmittels zu betätigendes Schlagwerkzeug, das'-im Vergleich.'zu den bis jetzt bekannten Schlagwerkzeugen mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet.

Bei den bis "jetzt bekannten Schlagwerkzeugen der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, wird nur eine einzige Energiequelle benutzt. Die benötigte Energie wird entweder in Form eines Druckmittelstroms zugeführt, der z.B, durch eine Pumpe oder einen Verdichter erzeugt wird, oder die Energie ist in einem Akkumulator oder Sammler gespeichert, dem sie nach Bedarf entnommen wird. Bei diesen beiden bekannten Anordnungen ist die Kraft begrenzt, mit der der Hammer des Werkzeugs· Stöße auf ein Werkstück ausüben kann.

Wenn man als Antriebsmittel eine Flüssigkeit verwendet, arbeitet ein solches Schlagwerkzeug mit einem höheren Wirkungsgrad. Im Vergleich zu pneumatischen Werkzeugen läßt sich bei hydraulischen Werkzeugen bei der Zuführung der gleichen Eingangsleistung eine höhere Ausgangsleistung erzielen. Jedoch erweist es sich bis jetzt als schwierig, eine Flüssigkeit als Antriebsmittel zu verwenden. Bei den bis jetzt bekannten, mit einem hydraulischen Druck-'

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mittel betätigbaren Schlagbohrern und anderen dchlagwerkzeugen verwendet man ein Ventil, z.B. ein Kolbenschieberventil , durch das die unter einem hohen Druck stehende Flüssigkeit so gesteuert wird, daß in dem Hammer eine hin- und hergehende Bewegung eines Bauteils hervorgerufen wird. Die Verwendung eines solchen Ventils führt jedoch zu einer ziemlich komplizierten Konstruktion. Wenn das Druckmittel durch ein Ventil gesteuert wird, besteht die Gefahr, daß in den Eintritts- und Austrittsleitungen Druckwellen auftreten. Solche Druckwellen können zu unerwünschten und unstabilen Bewegungen des Ventilorgans und des Hammers sowie zu Energieverlusten und dem Auftreten von Kavitation sowohl in den Einlaß- und Austrittsleitungen wie auch in dem Arbeitszylinder führen. Diese Schwierigkeiten werden gewöhnlich auf die geringe Zusammendrückbarkeit des Arbeitsmittels zurückgeführt.

Es wurden bereits Versuche unternommen, die Zusammendrückbarkeit von Flüssigkeiten dazu auszunutzen, in einer Bohrvorrichtung die gewünschte Bewegung eines Bauteils herbeizuführen. Bei solchen Vorrichtungen benutzt man häufig eine Einrichtung, die dazu dient, den Hammer, der z.B. einen Bestandteil eines Gesteinsbohrers bildet, in eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Kammer hinein zu bewegen, wodurch die Flüssigkeit in der Kammer unter Druck gesetzt wird· Dann wird der Hammer freigegeben, woraufhin er durch die in der Kammer gespeicherte Energie vorwärtsgetrieben wird. Derartige Anordnungen haben sich jedoch bis jetzt nicht in jeder Beziehung bewährt.

Gemäß der Erfindung soll nunmehr ein neuartiges, mit Hilfe eines Druckmittels zu betreibendes Schlagwerkzeug geschaffen werden, das im Vergleich mit den bis jetzt bekannten Schlagwerkzeugen mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet. Dabei soll ein mit einen hydraulischen Druckmittel betreibbarer Gesteinsbohrer geschaffen werden, bei den die Verwendung komplizierter Ventile in den Eintritt·- und Auetrittsleitungen vermieden ist. Ferner soll ein Schlag-

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werksseug der genannten Art geschaffen werden, bei dem zwei gesonderte, jedoch miteinander in Beziehung stehende Einrichtungen dazu dienen, den Hammer dee Schlagwerkzeug zu betätigen. Außerdem soll ein Schlagwerkzeug der erwähn-· ten Art geschaffen werden, bei dem geringere Druckschwankungen in den Eintritts- und Austrittsleitungen auftreten.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch die Schaffung einer Vorrichtung zum Ausüben von Stoßen auf ein Werkstück, wobei die Vorrichtung ein einen Zylinder abgrenzendes Gehäuse und einen Hammer umfaßt, der in dem Zylinder hin- und herbewegbar gelagert ist und dazu dient, Stöße auf* ein Werkstück auszuüben. Dieser Hammer begrenzt i zusammen mit dem Gehäuse mindestens eine Kammer· Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels derer der Hammer hin- und herbewegt wird, und der eine weitere Einrichtung zugeordnet ist, die dazu dient, die Kaamer periodisch einem Druck auszusetzen· Ferner sind Energiespeichermittel vorgesehen, die ein hydraulisches Medium enthalten und mit der Kammer über eine öffnung in Verbindung stehen, welche von der Einrichtung zum Beaufschlagen der Kaaaer mit Druck getrennt ist, und diese JSnergiespeichermittel nehmen abwechselnd Energie aus der Kammer auf, wenndiese unter Druck gesetzt wird, und geben danach wieder Energie an die Kammer ab. ,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand' von Zeichnungen beschrieben·

Fig. 1 zeigt perspektivisch in eines kleinen Maßstab eine Ausführungsform eines Gesteinsbohrers gemäß der Erfindung,

Fig· 2 ist ein Längsschnitt durch einen'Teil eines erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers, wobei sich der Hammer in seiner Schlagstellung befindet.

Fig. 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2, der den Kammer des erfindunssgecälien

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Gesteinsbohrers am Beginn seines Arbeitshubes zeigt.

Fig. 4 ist ein Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Fig.. 3.

Fig. 5 zeigt in einem Teilsehnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 erkennt man einen verschiebbar gelagerten, insgesamt mit 1 bezeichneten Gesteinsbohrer, der auf einer Tragkonstruktion 2 beliebiger bekannter Art angeordnet ist.

Der Gesteinsbohrer bzw. die Bohrvorrichtung 1 umfaßt ein Gehäuse 4 mit einem mittleren Abschnitt 5» durch den sich ein L^ngskanal 6 erstreckt, in dem eine Buchse 7 angeordnet ist, die zusammen mit dem Gehäuse 4 einen Zylinder 8 abgrenzt. In dem Zylinder 8 ist ein Hammer oder Kolben 10 hin- und herbewegbar gelagert« Der Hammer 10 umfaßt einen Abschnitten von größerem Durchmesser, der den Zylinder 8 in zwei Kammern"8a und 8b unterteilt. Ein hinterer Kopf 9 verschließt daseine Ende des Zylinders 8, und ein Yorderer Kopf 12 ist auf dem vorderen Ende derBohrvorrichtung angeordnet. Zwischen dem vorderen Kopf 12 und dem Gehäuse 4 ist ein Abstandshalter 13 vorgesehen· Der hintere Kopf 9 und der vordere Kopf 12 sind mit dem Gehäuse 4 durch Zuganker ,14 verbunden.

Ein Bohrstahl 15« der gemäß Fig. 1 an seinem freien Ende einen Bohrmeißel 16 trägt, ist in dem vorderen Kopf 12 gelagert und ragt in das vo'rdere finde des Zylinders 8 hinein, wo der eich hin- und herbewegende Hammer 10 Schläge auf das benachbarte Ende des Bohrstahls ausführen kann. Ein Zentrierarm 17 ist gemäß Fig. 1 auf der Tragkonstruktion 2.gelagert, um den Bohrstahl 15 zu führen.

Ferner ist eine Einrichtung zum Drehen des Bohrstahls 15 vorgesehen, die einen eine Drehbewegung erzeugenden, auf derBohrvorriehtung 1 angeordneten Motor 20 umfaßt. Die Antriebswelle 21 des Motors 20 treibt ein im vorderen Kopf 12 der Bohrvorrichtung gelagertes Stirnzahnrad 22, das mit

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einem Stirnzahnrad 23 kämmt, welches ein weiteres Stirnzahnrad 24 antreibt, das seinerseits mit einer Außenverzahnung 25 eines Futters 27 kämmte Das Futter 27 steht in Antriebsverbindung mit einer Futterbacke 29» die' mit Innenkeilbahnen versehen ist, welche Längsteile 30 auf der Außenseite des Bohrstahls 15 aufnehmen. Wenn das Futter 27 mit der Backe 29 in Drehung versetzt wird, dreht sich somit auch der Bohrstahl 15. Ferner ist ein Halteteil 32 vorgesehen, durch das die Futterbacke 29 und der Bohrstahl 15 im vorderen Kopf 12 der Vorrichtung festgehalten werden. Außerdem ist ein Kappenteil bzw. eine Überwurfmutter 33 auf das freie Ende des vorderen Kopfes 12 geschraubt, um das .Halteteil 32 in seiner Lage zu halten..

Jm vorderen Kopf 12 der Vorrichtung sind Luftkanäle ausgebildet, damit Druckluft zum Boden des gebohrten Lochs geleitet werden kann₉ um das Bohrmehl aus dem Bohrloch herauszublasen. Die Druckluft wird von einör Zuleitung 35 aus einem Kanal 36 im vorderen Kopf 12 der Vorrichtung .zugeführt _o Der Kanal 36 führt zu einem Kingraum 38 im vorderen .Kopf der Vorrichtung« In dem Halteteil 32 sind mehrere radiale Kanäle 39 ausgebildet, die zu einem den Bohrstahl 15 umgebenden ßingkanal 40 führen· Der Bohrstahl 15 weist einen Längskanal 41 und einen radialen Kanal 42 auf, in den die Druckluft aus dem Hingkanal 40 einströmt, um durch den Kanal 41 zum Boden des Bohrlochs geleitet zu werden.

Der mittlere Teil 5 des Gehäuses 4 ist mit mehreren Eingkanälen versehen, die vom hinteren End« der Vorrichtung aus in Sichtung auf ihr vorderes Ende fortlaufend mit 50, 51, 52, 53t 54 ^d 55 bezeichnet sind. Die Buchse 7 weist zu den verschiedenen JJingkanälen in dem Gehäuseteil .5 führende radiale Kanäle auf, die vom hinteren Ende der ^v Vorrichtung aus in dichtung auf ihr vorderes Ende fortlaufend mit 70, 71, 72, 73» 74- und 75 bezeichnet sind· Die Kanäle 72, 73» 74 und 75 münden jeweils in einem von mehre-, ren Eingräumen 6O₁ 61., 62 und 63 „ In der ersten Buchse 7 ist im hinteren Teil der Vorrichtung eine zweite Buchse

angeordnet, die so bemessen ist, daß sie einen Teil des Hammers 10 aufnehmen kann. Die Buchse 7 trägt an ihrem vorderen Ende gemäß Fig. 3 einen Abschnitt 79 von größerer Wandstärke, der so bemessen ist, daß er den vorderen Teil des Hammers 10 aufnehmen kann. Die Buchse 78 weist in einem Ringraum 82 mündende radiale Kanäle 80 sowie in einem Ringraum 83 mündende radiale Kanäle 81 auf, und die Kanäle 80 und 81 stehen in Verbindung mit den radialen Kanälen 70 und 71 in der Buchse 7 sowie mit den in dem Gehäuseteil 5 ausgebildeten Singkanälen 50 und 51.

Wie am besten aus Fig. 3 ersielrfelich, umfaßt das Gehäuse M- zwei auf seiner Außenseite angeordnete Akkumulatorkammern 90 und 91» die an ihren Enden mit Hilfe von Gewindestopfen 95 "und 96 verschlossen sind. Die Akkumulatorkammer 90 steht mit dem Zylinder 8 über eine öffnung 94, den Hingkanal 54· und den radialen Kanal 74- in Verbindung. Der zweite Akkumulator 91 ist mit dem Zylinder 8 durch eine Öffnung 92, den Eingkanal 52 und den radialen Kanal 72 verbunden.

An verschiedenen, über seine Länge verteilten Punkten ist der Hammer 10 mit Reihen von in Umfangsabständen verteilten liängsschlitzen versehen; diese Schlitzreihen sind vom hinteren Ende des Hammers 10 aus in Sichtung auf sein vorderes Ende fortlaufend mit 64, 65>» 66, 67 und 68 bezeichnet. Zwar zeigen die Zeichnungen Schlitze, doch könnte man diese Schlitze auch durch einen kleineren Durchmesser

aufweisende Hammerabsehnrfete ersetzen, die sich über den ganzen Umfang des Hammers erstrecken. Ob man die dargestellten Schlitze oder aber Abschnitte von kleinerem .Durchmesser wählt, richtet sich nach der Gesamtkonstruktion der Vorrichtung und dem gewünschten Strömungsverlauf.

Ferner ist die Bohrvorrichtung mit Druckwellen-Filterbehältern 100 und 101 ausgerüstet. Der eine Behälter IOD ist in Fig. 2 deutlich zu erkennen. Gemäß Fig. 1 ist der zweite Behälter 101 In der gleichen Größe und Form aaisge-

bildet wie der Behälter 100 und neben diesem angeordnet. An den Einlaßbehälter 100 ist eine Leitung 103 angeschlossen, über die dem Inneren des Behälters 100 ein hydraulisches Druckmittel z.B. von einem Behälter oder einer Pumpe (nicht dargestellt) aus zugeführt werden kann. In dem Behälter 100 sind zwei Rohre 110 und 111 angeordnet, durch die das hydraulische Druckmittel aus dem Behälter 100 zu den voneinander abgewandten Seiten der zentralen Verdickung 11 des Hammers 10 geleitet wird. In dem Behälter 101 ist eine einzige Bohrleitung 121 angeordnet, die dazu dient, das verbrauchte Druckmittel aus den beiden Kammern auf den voneinander abgewandten Seiten der Verdickung 11 des Hammers 10 liegenden Kammern abzuführen. Der Auslaßbehälter " 101 ist mit einer Leitung 104 versehen, die das hydraulische llledium zu der Druckquelle zurückleitet·

Die Antriebskraft, durch die der Hammer 10 nach vorn getrieben wird, üb einen Schlag auf den Bohr stahl 15 auszuüben, wird der in dem Akkuaulator 91 gespeicherten Energie und dem Strom des hydraulischen Druckmittels entnommen, der durch die Zuleitung 103* den Druckwellen-Filterbehälter 100 und das Rohr 110 strömt. Die Antriebskraft zu» Zurückziehen des Hammers 10 wird der in dem Akkumulator 90 gespeicherten Energie und den Strom des Druckmittels entnommen, der durch die Zuleitung 103, den.Druckwellen-Filterbehälter 100 und das Eintrittsrohr 111 strömt. '

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der Bohrvorrichtung sei angenommen, daß sich der Hammer 10 anfänglieh in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet, bei der er einen Schlag auf den Bohrstahl 15 ausübt. Das hydraulische Druckmittel, z.B. unter Druck stehendes Ul, wird über die Zuleitung 103 dem Behälter 100 zugeführt. Das Drucköl strömt durch das in dem Behälter 100 angeordnete Bohr 111 und eine öffnung 115 in dem Gehäuseteil 5 zu dem Bingkanal 55. Von dem Hingkanal 55 aus strömt die Druckflüssigkeit durch die radialen öffnungen 75 und den Ringraum 63 der Buchse 7 zu der mit 68 bezeichneten Reihe von Schlitzen des Hammers 10.

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Uber die Schlitze 68 gelangt das Druckmittel zu der auf. der Vorderseite des verdickten Abschnitts 11 des Hammers liegenden Kammer 8a und wirkt hierbei auf eine durch die Verdickung 11 gebildete Schulter 11a, so daß der Hammer 10 nach hinten, d.h. in Hichtung auf den hinteren Kopf 9, bewegt wird» Gleichzeitig steht der Akkumulator 90 mit der Kammer 8a über die Öffnung 94 und die Kanäle 54, 74 und 62 in Verbindung. Das Druckmittel strömt somit zu dem Akkumulator 90, der mit Druck beaufschlagt wird, so daß, Energie in dem Akkumulator 90 gespeic¹ ert wirdο

In diesem Zeitpunkt ist der durch das Hohr 110, die Öffnung 116 und die Kanäle 51» 71 τ öl und 83 gebildete Einlaßkanal durch den oberen Teil des Hammers 10 verschlossen, und der Auslaßbehälter 101 steht mit der Kammer 8b über die Kanäle 122, 53 und 73 sowie die Schlitze 66 in Verbindung mit der Kammer 8b. tfenn sich der Hammer Jetzt nach oben bewegt, läßt die Schulter 11b am oberen Ende der Verdickung 11 des Hammers 10 zuerst Druckflüssigkeit aus der Kammer 8b über die Schlitze 66 zu dem Ringraum 61 und den Kanälen 73 und 53 zu dem Kanal 122, dem Hohr 121 und dem Austrittsbehälter 101 entweichen» Das Druckmittel strömt dann aus dem behälter 101 durch die Austrittsleitung 104 zu der Druckmittelquelle bzw₀ dem Behälter zurück, nachdem eich der Hammer 10 längs einer vorbestimmten Strecke bewegt hat, wird die Einlaßöffnung 75 geschlossen, und die Verbindung zwischen den Schlitzen 66 und dem Hingraum 61 wird unterbrochen. Die vorher in dem Akkumulator 90 gespeicherte Energie wird freigegeben, so daß sie in der Kammer 8a verfügbar wird, um auf den Hammer 10 zu wirken und ihn zu veranlassen, seine rückwärtsbewegung fortzusetzen» Bei dieser weiteren Rückwärtsbewegung des Hammers wird die in der Kammer 8b enthaltene Flüssigkeit zusammengedrückt. La die Kammer £b mit dem Akkumulator 91 über die Öffnung 92, den Ringkanal 52, die öffnung 72 und den rtingraum 60 in Verbindung stel.*;, v.-ird äie den Akkumulator 91 füllende hydraulische Fiäsßiv^eit ::usaniinen^f-drüc>'^! ~.. .t'-'-hre-.rA der ".T?j.i'i.^r;;er f-ort-

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fährt, sich" nach hinten zu bewegen,"'wird somit Energie in dem Akkumulator 91 gespeichert. Wenn der Hammer seine Aufwärtsbewegung in Richtung auf seine in Fig«, 3 gezeigte obere Totpunktstellung fortsetzt, kommen die Schlitze 65 in Fluchtung mit dem Ringraum 83, so daß die Einlaßöffnung 71 freigelegt wird« ,Im gleichen Zeitpunkt kommen die Schlitze 67 in Fluchtung nit dem Ringraum 61, so daß die Kammer 8a mit der Austrittsöffnung 73 verbunden wird. Die Massenträgheit veranlaßt den Hammer, sich weiter nach oben bzw· nach hinten in Richtung auf seine Totpunktstellung nach Fig» 3 zu bewegen,, Die Einlaßöffnung 71 und die Auslaßöffnung 73 werden geöffnet, bevor der Hammer seine obere Totpunktstellung erreicht, da. die. Kammer 8b nicht. sofort unter Druck gesetzt wird, wenn der Einlaß geöffnet wird, und die Kammer 8a wird nicht sofort entleert, wenn sich die,Austrittsöffnung öffnete Der Hammer 10 benötigt eine gewisse Zeit, um seine Bewegungsrichtung umzukehren. Das öffnen der Einlaß- und Auslaßöffnungen vor dem Zeitpunkt, in' dem der Hammer seine obere Totpunktstellung erreicht, gewährleistet ein zweckmäßiges, wirtschaftliches und stabiles Arbeiten der Vorrichtung. .

Die Druckflüssigkeit strömt jetzt aus dem Behälter 100 durch das Rohr 110, die Öffnung 116, den Ringkanal 51, die Kanäle 71» den Ringraum 83 und die Schlitze 65, so daß sie auf die Schulter 11b wirkt. Nunmehr kehrt der Hammer seine Bewegungsrichtung um und wird durch den in der Kammer 8b herrschenden Druck vorwärtsgetrieben, so daß er einen Sohiäg auf den Bohrstahl 15 ausübt· Da der Akkumulator 91 mit der Kammer 8b über die Schlitze 66, den Ringraum 60, die Öffnung 72, den Kanal 52 und die Öffnung 92 in Verbindung steht, bewirkt der in dem Einlaßbehälter 100 herrschende Druck, daß der Druck in dem Akkumulator 91 weiter erhöht wird, so daß die in diesem Akkumulator gespeicherte Energiemenge weiter vergrößert wird. In diesem Zeitpunkt wird die Kammer 8a über die Schlitze 67, den Ringraum 61, die Öffnung 73 und den Kanal 53 zum Zweck des Entleerens

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mit der Auslaßöffnung 122 verbunden, die zu dem Rohr 121 führt, das in dem Druckwellen-Filterbehälter 101 auf der Austrittsseite angeordnet ist. Aus dem Behälter IuI wird das Druckmittel über die Austrittsleitung 104 abgeführt»

Wenn sich der Hammer 10 nach vorn bewegt, werden die Einlaßöffnung 71 und die Auslaßöffnung 73 der Kammer 8a geschlossen.. Der Akkumulator 91 bleibt in Verbindung mit der Kammer 8b, und die vorher in diesem Akkumulator gespeicherte Energie wird jetzt dem Hammer 10 zugeführt, um die Kraft zu vergrößern, mit der der Hammer gegen den Bohrstahl 15 stößt. Während der Akkumulator 91 die in ihm gespeicherte Energie an die Kammer 8b abgibt, sind der Akkumulator 90 und die Kammer 8a geschlossen, so daß die Vorwärtsbewegung des Hammers 10 bewirkt, daß der Akkumulator 90 mit einem Druck beaufschlagt wird, wodurch die in diesem Akkumulator vorher gespeicherte Energiemenge vergrößert wird.

Sie weitere Vorwärtsbewegung des Hammers 10 führt dazu, daß die Einlaßöffnung 75 und der Auslaßkanal der Kammer 8b geöffnet; werden, und daß der Haeaer einen Schlag auf den fiohrstahl ausübt. Die Einlaßöffnung 73 und die Auslaßöffnung der Kammer 8b öffnen eich vor dem Zeitpunkt des Erzeugens eines Schlages aus dem gleichen Grund, aus welchem der Einlaß 71 und die Auslaßöffnung der Kammer 8a geöffnet werden, bevor der obere Totpunkt erreicht wird, d«h# üb ein einwandfreies und stabiles Arbeiten der Vorrichtung zu gewährleisten.

Arbeitsspiele der beschriebenen Art wiederholen sich in schneller Folge, so daß auf das Werkstück Schläge in einer entsprechenden Anzahl ausgeübt werden·

Die Anordnung und die Länge der Schlitze der Reihen 64, 65» 66, 67 und 68 sowie die gegenseitige Lage und die Größe der öffnungen 70, 71, 72, 73 und 75 ist von besonderer Bedeutung. Die Einlaßöffnung 71 und die Verbindung zwischen

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der Kammer 8a und der Auslaßoffnung 73 über.die Schlitze C" massen nahezu genau im gleichen Zeitpunkt geöffnet bzw* geschlossen werden. Auch die Linlaßöffnung 75 uno. die durch die ocblitze 66 hergestellte Verbindung zwischen der Ka:\mer ob und der Auslaßoffnung 73 müssen ebenfalls nahezu gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Die Verbindung zwischen der Kammer 8a und dem Auslaß 73 wird ge- . schlossen, bevor der Einlaß 75 geöffnet wird, so daß Energie in dem Akkumulator 9C gespeichert werden kann, und die Verbindung zwischen der Kammer 8b und dem Auslaß 73 wird geschlossen, bevor der ElnlcS, 71 geöffnet wird, so daß in dem Akkumulator 91 i.ner_L:ie gespeichert wird.

Um die Schlagkraft des Hammers lü weiter zu steigern, ist ein Abschnitt 131 des Zylinders 8 über dem hinteren Ende' des lismmers IC mit Luft oder einem hydraulischen Medium gefüllt, Ein Kanal 130 zum Zuführen des betreffenden iaediums zu der Kammer 131 ist geöffnet, während auf das tverkst^:ick ein öchlag ausgeübt wird, so daß die Kammer 131 a-jch dann stets mit dem betreffenden kedium gefüllt ist, wenn Leckverluste auftreten sollten· Wenn sich der Hammer nach hinten bewegt, wird der Kanal 130 verschlossen. Eine weitere KUc -wärtsbewegung des r-ammers lü bewirkt, dab das in der Kammer IJl enthaltene Medium verdichtet wird· Äenn der Hammer beginnt, seine Vorsärtsbewegunc; auszuführen, wird die in der Kammer 131 gespeicherte Energie an den Hammer abgegeben, uffl die Stobkrait zu vergrößern, mit der der Hammer auf das tferkstück auftrifft·

All^etrein gesprochen werden zu große Bewegungen des Haamers dadurch verhindert, daß sich der Hammer gegen einen hydraulischen Puffer bewegt. Gemäß der Erfindung ist zusätzl'. ch . aus Sicherheitsgründen eine Einrichtung vorgesehen, die ein Auftreffen des Hammers 10 auf wichtige Flächen, z.B. die üchultern'133 und 15^t verhindert. Diese Einrichtung ist so ausgebildet, dal: sie einen Teil des Druckmittels vor. der Arteitsseite des Mainners zu dem Akkumulator 91 leitet, um se "ien auf der Arbeitsseil«? des Hafners herrsche :iden

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Druck bis unterhalb desjenigenDrucks zu verringern, der. auf der Rückseite des Hammers herrscht. Wenn der Hammer eine zu große Bewegung ausführt, stellen die Schlitze 64 eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung.81 und der Öffnung 80 her_e Das Druckmittel strömt dann durch die radiale Öffnung 70 und den Hingkanal 50 zu einem Kanal 135» der zu dem Akkumulator 91 führt« Die Länge und der Durchmesser des Kanals 135 stellen wichtige Faktoren dar, da sie so gewählt sein müssen, daJfrzu große Bewegungen des Hammers, Druckschwankungen und das Auftreten von Kavitationen vermieden wird.

Statt die beschriebenen Akkumulatorkammern 90 und 91 zu verwenden, kann man bei eixier abgeänderten Ausführungsform der Erfindung einen in Fig. 5 dargestellten Druckverstärker verwenden· Bei dieser Anordnung ist eine· Kammer vorgesehen, die mit dem hydraulischen Medium gefüllt ist. Ferner ist ein Verstärkerkolben 151 vorgesehen, der einen ersten Abschnitt 152 mit einem bestimmten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt 153 von größerem Durchmesser umfaßt. Der Zylinder, in dem der dickere 'x'eil 153 des Kolbens

151 arbeitet, steht mit dem Zylinder 8 über einen Kanal 154 in Verbindung. Wenn der Kanal 154 mit dem Ringkanal verbunden ist, während sich der Hammer 10 nach vorn bewegt, wirkt das Druckmittel auf den Kolbenabschnitt 153» so daß der Kolbenabschnitt 152 nach unten bewegt und in der Kammer 150 ein Druck «rzeugt wird, Die in der Kammer 150 gespeicherte Energie wird dem Zylinder & zugeführt, da der Druck in der Kammer I50 auf den dünneren Kolbenabschnitt

152 wirkt, so daß der Kolben I5I nach oben bewegt wird. Ferner kann «an eine IJachfüllöffnung 155 vorsehen, damit die durch Leckverluste verringerte Flüssigkeitsmenge in der Kammer I50 ergänzt werden kann.

Aus der vorstellenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine Bohrvorrichtung vorsieht, die der erwähnten Aufgabenstellung entspricht» Genauer gesagt sieht die Erfindung ein neuartiges cchlaπwerkzeug vor, das aus-

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schließlich mit Hilfe eines hydraulischen Druckmittels betrieben werden kann«, Hierbei wird die Zusammenärüpkbarkeit des hydraulischen Mediums, ausgenutzt, um die Wirkung eines Gesteinsbohrers zu erhöhen» Die Antriebsenergie wird"sowohl einem Druckmittelstrom, der durch eine äußere Quelle, z.B„ eine Pumpe, erzeugt wird, als auch in den Akkumulatoren 90 und 91 gespeicherter Energie entnommen. Die Länge der Einlaßrohre 110 und 111, die den Filterbehälter 100 mit dem Arbeitszylinder 8 verbinden, und die Lange der Austrittsleitung 121, die den Arbeitszylinder 8 mit dem Austri"fc*sbehälter 101 verbindet, müssen auf die Abmessungen des Bohrers und der Behälter lüO und 101 sowie den Betriebsdruck der Bohrvorrichtung abgestimmt sein. Druckschwankungen und Kavitation werden gemäß der Erfindung dadurch ausgeschaltet, daß Druckwellen-Filterbehälter 100 und 101 von großen Abmessungen vorgesehen sindo

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Ansprüche t 00 9 848/1190

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Ausüben, von Schlägen auf ein »Verkstück mit einem einen Zylinder abgrenzenden Gehäuse und einem in dem Zylinder hin- und herbewegbar gelagerten Hammer, der den Zylinder in zwei Kammern unterteilt, wobei der Zylinder mit Kanälen bzw. Öffnungen zum Abwechselnden Zu- und Abführen eines Druckmittels zu bzw. aus jeder der beiden Kammern aufweist, damit der Hammer hin- und herbewegt werden kann, gekennzeichnet durch mit den Kammern (8a, 8b) verbindbare Energiespeichermittel (90, 91), wobei beide Kammern abwechselnd Energie aufnehmen und Energie abgeben können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichermittel zwei zum Speichern von Energie geeignete Akkumulatoren (90, 91) umfassen, von denen jeder mit einer der Kammern (8a, 8b) verbindbar ist, sa daß die mit dem betreffenden Akkumulator verbundene Kammer abwechselnd Energie aus der Kammer aufnehmen und der Kammer Energie zuführen kann.

J5· Vorrichtung nach Ansprucn 2_t dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Akkumulatoren (150) mit einem Differentialkolben (151) ausgerüstet ist, der dazu dient, Energie aus den Akkumulatoren an die Kammern (8a, 8b) abzugeben»

4·. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (100, 101) zum Verhindern von Druckwellen oder Druckstößen in denKanälen zum Zu- und Abführen des Druckmittels zu bzw. aus den Kammern (8a, 8b).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Verhindern von Druckwellen bzw. Druckstößen zwei Behälter (100, 101) umfaßt, daß der eine Behälter (100) mit den Kanälen zum Zuführen des Druckmittels verbunden, ist, und daß der andere Behälter

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(101) mit den Kanälen zum Abführen e es Druckmittels verbunden ist,

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch s e k e η η ze i c h η e t , daß das in den Akkumulatoren und Behältern enthaltene Medium zum Hin- und Herbewegen des Hammers (10) ein hydraulisches Medium ist,

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei G h η e t , daß der Hammer (10) das einzige bewegbare Bauteil zum Steuern des Strömens des Druckmittels durch die Kanäle und die Kammern ist·

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge ken η ζ e i c h η e t , daß die Kanäle 2 um Einlassen des Druckmittels in eine der Kammern und zum Ablassen des Druckmittels aus der anderen Kammer gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge ken n ζ e 1 c h η e ty daß das Öffnen und das Schließen der Kanäle die einzigen Maßnahmen sind, die dazu dienen, das Zu- und Abführen des Druckmittels zu bzw. aus den Kammern zu steuern.

10· Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kenn-ζ e i c h η e t ^ daß der Hammer (10) mit Reihen von in Umfangsabständen verteilten Benützen (64„ 65» 66₄ 67, 68) versehen ist, deren Abmessungen die Querschnitte der zu öffnenden bzw. zu schließenden Kanäle bestimmten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kenn zeichnet, daß der Hammer (10) zusammen mit dem Gehäuse (5) aindestens eine Kammer (8a, 8b) abgrenzt, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die die Kammer mit einem Druck beaufschlagbar ist, um den Hammer zu betätigen, und daß Energiespeichermittel vorgesehen sind, die mit der Ramaier über einen Kanal in Verbindung stehen, der von dem " Kanal zum Beaufschlagen der KsT.mer mit einem Druck getrennt ist, so daß den Energiespeicherritteln abwechselnd Energie '

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zugeführt bzw. entnommen werden kann, wenn die Kammer unter Druck steht, bzw. wenn die Kammer Energie aufnehmen kann.

12· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß den Energiespeicherinitteln Energie aus einer der Kammern zugeführt wird, wenn sich die betreffende Kammer verkleinert, und daß an die andere Kammer Energie abgegeben wird, wenn sich diese Kammer vergrößert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle zum Zuführen des hydraulischen Mediums zu den Kammern und zum Abführen des hydraulischen Mediums aus den Kammern von den in dem Gehäuse ausgebildeten Kanälen getrennt sind, welche die Kammern mit den Behältern verbinden.

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