DE2137385A1

DE2137385A1 - Gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE2137385A1
Application number: DE19712137385
Authority: DE
Inventors: Richard Whitfield Dallas Tex. Beaumont (V.StA.)
Original assignee: Joy Manufacturing Co., Pittsburgh, Pa. (V.StA.)
Priority date: 1970-07-29
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1972-02-03
Also published as: AU3168071A; CA946823A; US3666024A; GB1359717A; ZA714955B; AU465340B2; JPS5427282B1

Description

Gesteinsbohrer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gesteinsbohrer, bei welchem ein druckmittelbetätigter Antrieb zum Ausführen von Schlagen auf einen an seinem vorderen Ende ein Bohrwerkzeug tragenden Stößel dient.

Derzeit gebräuchliche Gesteinsbohrer gibt es im wesentlichen in zwei Grundausführungen, nämlich einer solchen mit Drillspindel-Drehantrieb und einer anderen mit unabhängigem Drehencrieb des Werkzeugs. 109886/1324

BAD ORiGJNAL

Gesteinsbohrer mit Drillspindel-Drehantrieb des Werkzeugs sind an sich weitgehend bekannt. Es genügt hier festzustellen, daß für den Betrieb dieser Arjfc von Bohrern eine verhältnismäßig komplizierte Steuerungsanordnung erforderlich, ist, um den Kolben zum Aufschlag auf dem Stößel vorzutreiben und ihn dann unter Oberwindung des Drehwiderstandes des Stößels, des Bohrwerkzeuges usw. wieder zurückzuführen. Solche Gesteinsbohrer mit Drillspindel-Drehantrieb haben weite Verbreitung gefunden, 'obgleich sie offensichtliche Mangel aufweisen, so z.B. das Vorhandensein aufwendiger und starkem Verschleiß ausgesetzter Teile wie Drillspindel, Drillmutter, Sperrklinken, Federn und Stößeln. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus den hohen Anforderungen an die Geschicklichkeit, und Erfahrung der Bedienungsperson beim Abnehmen und Ansetzen von Bohrwerkzeugen ohne Beschädigung der Gewindegänge, da hier im Gegensatz zu einem Bohrer mit unabhängigem Drehantrieb eine Betätigung des Schlagantriebs für die Drehung des Werkzeuges notwendig ist.

Im Bestreben, den Drehantrieb in einer Grundausführung des Gesteinsbohrers zu verbessern und die vorstehend* angeführten Mangel des Drillspindel-Drehantriebs zu beseitigen, wurden verschiedentlich Gesteinsbohrer mit sogenanntem "unabhängigem Drehantrieb" entwickelt, wobei ein Druckluftmotor mit geeigneten Übertragungseinrichtungen mit einem mehr oder weniger herkömmlichen, durch Kippventile gesteuerten Schlagantrieb kombiniert wurde. Damit wurde eine Verringerung der Anzahl der beweglichen Teile erzielt. Außerdem verringerten sich die an die Geschicklichkeit und Erfahrung der Bedienungsperson zu stellenden Anforderungen beim Abnehmen und Ansetzen der Werkzeuge, da eine Betätigung des Schlagantriebs für die Drehung nun nicht mehr notwendig war.

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Die Erfindung schafft einen Gesteinsbohrer, in welchem ein druckmittelbetätigter Antrieb zum Ausführen von Schlagen auf einen an seinem vorderen Ende ej-n ^Bohrwerkzeug tragenden und wahlweise mittels eines unabhängigen Drehantriebs antreibbaren Stößel vorhanden ist, wobei die Erfindung vorsieht, daß der Schlagantrieb einen in einer Zylinderkammer hin und her beweglichen Kolben aufweist, dessen zyklische Schlagbewegung durch die Zufuhr des Druckmittels in eine hinter dem Kolben liegende Vor— -triebskammer bei der Rückkehr des Kolbens vom Aufschlag auf den Stößel unter der Wirkung von in einer vor dem Kolben liegenden Rückführkammer vorhandenem Druck bewirk— .bar ist, wobei die Zufuhr des Druckmittels von einer Druckmi.ttelquelle über eine Steuerungseinrichtung mit einem ersten, die Druckraittelquelle mit einem ersten Einlaß verbindenden Durchlaß, einem zweiten, einen zweiten Einlaß mit der Vortriebskammer verbindenden Durchlaß und einem gemeinsam mit dem, Kolben beweglichen und bei der einer Schlagbewegung vorausgehenden Bewegung des Kolbens in die hintere Stellung den ersten mit dem zweiten Einlaß verbindenden Steuerdurchlaß bewirkt ist, und daß.im mittleren Bewegungsbereich des Kolbens iflittels des Kolbens öffnend und schließend betätigbare Auslässe in der Zylinderwandung gebildet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit einen Gesteinsbohrer mit unabhängigem Drehantrieb dar und weist einen einfachen, robusten, ventillosen Schlagantrieb auf, dessen einziges bewegtes Teil der Kolben ist. Aufgrund seiner ventillosen Ausbildung bietet der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer offensichtliche Vorteile gegenüber den vorstehend angeführten Gesteinsbohrern mit-unabhängigem Drehantrieb, so z.B. verbesserte Ausnutzung des Druckmittels, beispielsweise Druckluft; weniger aufwendigen Unterhalt, da er ohne besondere Ventile auskommt·, die Belastung des Kolbens ist verringert und in Radial-

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richtung ausgeglichener. Ferner ermöglicht die Erfindung eine höhere Schlagfrequenz und damit einen verhältnismäßig leichten Massenaufschlag am Bohrwerkzeug,\ sowie eine kurzhubige Ausbildung mit großer Bohrung, durch die der Wirkungsgrad gegenüber bekannten Ges.teinsbohrern mit unabhängigem Drehantrieb weiterhin verbessert ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung von Kegelrollenlagern zwischen dem drehbaren 'Werkzeugfutter und dem stationären Gehäuse des Gesteinsbohrers zur beträchtlichen Verringerung von axialen und radialen Widerstandskräften.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführung sb ei spiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansieht eines #rfindungsgemäßen' Gesteinsbohrers entlang der Mittellinie, mit dem Kolben in seiner Aufschlagstellung,

Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht nach Fig. 1 mit dem ' Kolben in seiner Mittelstellung,

Fig. 5 eine weitere Teil-Schnittansicht nach Fig. 1 mit dem Kolben in seiner hinteren Endstellung,

Fig. 4 eine zerlegte Schrägansicht der Hauptteile des Schlagantriebs des erfindungsgemäßen Gesteinsbohrers und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 1 mit einem Teil des unabhängigen Drehantriebs für das Bohrwerkzeug.

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Der erTindungsgemäße Druckluft-Gesteinsbohrer 10 enthält einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Zylinder 12 mit einem axial darin geführten·, abgestuften Kolben 14 zum Ausführen von Schlagen auf einen Stößel 16, an welchem ein (nicht dargestelltes) Bohrwerkzeug befestigbar ist. Der Zylinder 12 erstreckt sich zwischen einem Gehäuseboden 18 am hinteren Ende und einem Kopfgehäuse 20 am vorderen. Der Zylinder 12, der Gehäuseboden 18, der Kolben 14 und das Kopfgehäuse 20 sind in Bezug auf die 'Mittelachse X-X des Bohrers 10 koaxial angeordnet.

An einem Bereich zwischen seinen Enden ist die Wandung des Zylinders 12 von in Umfangsrichtung gegenseitigen Abstand aufweisenden Auslassen 22 durchsetzt (I¹Xg. 4). In . den Zylinder 12 ist eine kreisförmigen Querschnitt und einen dem Innendurchmesser des Zylinders 12 im wesentlichen gleichen Außendurchmes'ser aufweisende Zylinderbuchse 24 eingezogen, so daß ihre i.n Agci al richtung wei-' senden Enden mit denen des Zylinders 12 glatt abschneiden. Zwischen den Enden der Zylinderbuchse 24 deren Wandung in gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung durchsetzende Auslässe 26 verlaufen bei im Zylinder eingezogener und ausgerichteter Zylinderbuchse 24 in Strömungsverbindung mit den Auslässen 22 des Zylinders 12. Die Zylinderbuchse 24 ist in geeigneter Weise, beispielsweise mittels sie und den Zylinder radial einwärts durchsetzender Schrauben 28, in ausgerichteter Lage im Zylinder 12 gesichert.

Die Buchse 24 weist bei gleichbleibendem Außendurchmesser eine hintere innere Teilfläche 30 und, durch eine Stufe von dieser getrennt, eine vordere Innen-Teilflache 32 mit vergrößerter Umfangslänge auf. In dem von der Fläche 32 umschlossenen Teil der Buchse 24 findet ein hinteres, dem Innendurchmesser dieses Teils etwa gleichen Außendurchmesser aufweisendes Teil 38 einer an ihrer Außenseite gestuft ausgebildeten Steuermuffe 36 Aufnahme. Dabei' befindet sich das Ende des Teils 38 der Buchse 36 in Anlage

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an der Stufe 5²S und das vordere Ende des Teils 38 schneidet glatt mit dem vorderen Ende des Teils 32 der Buchse ab. Über das vordere Ende des Teiles 38 der jiuefose 36 steht ein kleineren Außendurchmesser als dieses aufwöi«· sendes Teil 40 der Buchse 3e,axial-"herv9r·

Die Teile 38 und 40 der Steuerbuchse 36 sind durch eine Außenstufe 42 voneinander getrennt. Das vor dem Zylinder angeordnete Kopfgehäuse 20 weist an seinem hinteren Ende ''einen Flansch 44 auf, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Teils 40 der Steuerbuchse 36 ist, und welcher sich in Anlage an der Stufe 42 und an den vorderen Enden des Zylinders 12 und der Zylinderbuchse 24 befindet und damit die Steuerbuchse 36, den Zylinder 12 und die Zylinderbuchse 24 zusammenhält.

Zwischen dem hinteren Ende dee Zylinders 12 und der Vorderseite des Gehäusebod,ens 8 ist koaxial damit eine Tragscheibe 46 eingesetzt, deren Außendurchmesser gleich dem des Zylinders 12 ist. Durch diese Anordnung der Tragscheibe 46 ist der Weg des Kolbenkopfes 14 zwischen der Vorderseite der Tragscheibe und dem hinteren Ende der Steuermuffe 36 begrenzt.

Der Kolben 14 hat ein hinteres Kopfteil 50, dessen Außen-, durchmesser dem Innendurchmesser der Zylinderbuchse 24 im wesentlichen gleich ist, sowie ein verjüngtes Schaftteil 52, welches koaxial mit dem Kopfteil 5° nach vorn daran hervorsteht. Der Kopf 50 des Kolbens 14 ist gleitend in der Buchse 24 und der Schaft 52 in einer die Steuerbuchse 36 acial durchsetzenden Bohrung 54 geführt. Entlang dem Umfang des Schaftes 52 sind in gegenseitigem Abstand und in axialer Ausrichtung mehrere nach außen offene, einen ebenen Boden aufweisende Nuten 56 gebildet. Die Nuten 56 haben im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei die Längsseiten im wesentlichen zur Länsachse X-X des Gesteinsbohrers 10 parallel verlaufen (Fig. 3, 4).

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Der Gesteinsbohrer 10 ist von einer (nicht dargestellten) pneumatischen Druckmittelquelle beispielsweise mit Druckluft gespeist. Zum Zurückführen des Kolbens 14 aus der in Fig. 1 gezeigten Aufschlagstellung am Stößel 16 strömt Druckluft von der Quelle durch einen Durchlaß im Gehäuseboden 18, durch eine Anzahl in gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung in einiger Entfernung des . äußeren Randes in der Tragscheibe 46 gebildeter Bohrungen 60, welche in eine nach außen offene Ringnut 62 in der Trag-.scheibe 46 münden, und durch eine Anzahl von Durchlässen 64, welche die Nut 62 mit entsprechenden an der Buchse gebildeten Kanälen 66 verbinden. Die Kanäle 66 verlaufen in Forn von nach außen offenen Nuten in gegenseitigem Abstand im wesentlichen parallel zur Achse X-X an der Außenseite der Buchse 24. Die vorderen Enden der Kanäle 66 liegen an einer Stelle des vorderen Teiles 52 der Buchse (Fig. 4). Die Druckluft strömt durch die Kanäle 66 und aus diesen in radiale Durchlässe 68, welche'sich von den vorderen Enden der Kanäle 66 zu einem" Durchlaß 70 in der Steuerbuchse 36 erstrecken. Der Durchlaß 70 ist aus miteinander strömungsverbundenen inneren und äußeren Ringnuten an bzw. in der Steuerbuchse 36 gebildet. VQn dort gelangt die Druckluft in die entlang der Außenfläche des Schaftes gebildeten Nuten 56.

In Axialrichtung .vor dem Durchlaß 70 sind in der Steuerbuchse 36 eine innere und eine äußere, miteinander über einen Durchlaß 72 verbundene Nuten gebildet. In der Aufschlagstellung des Kolbens 14 ist der Durchlaß 70 über die Nuten 56 mit dem Durchlaß 72 strömungsverbunden. Die Druckluft strömt daher vom Durchlaß 70 durch die Nuten 56 zum Durchlaß 72 und durch eine Anzahl die Buchse 24 radial durchsetzender Durchlässe 74 in die vorderen Enden einer Anzahl von in der Buchse 24 gebildeten Kanälen 76 (Fig. 4). Die Kanäle 76 verlaufen in Form von nach außen offenen Nuten in gegenseitigem Abstand im wesentlichen parallel zur Achse X-X an der Außenseite der Buchse 24. Ihre hin-

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teren Enden liegen zunächst den Auslassen 26.

■Die Kanäle 76 sind nahe an ihren hinteren EncjLen} über eine Anzahl radial einwärts verlaufender Einlasse ¹^Q mit dem Innenraum der Zylinderbuchse 24 Strömungsverbunden. In der Aufschlagstellung des Kolbens 14 münden die Einlasse in einer zwischen dem Kolbenkopf 50 und der hinteren Seite des Steuerbuchse 36 gebildeten Kammer 80. Die durch die Kanäle 76 und die Einlasse 78 in die Kammer 80 strömende -Druckluft verschiebt den Kolben 14 rückwärts in die in Fig. 3 gezeigte Stellung.

Zu Beginn der Rückwärtsbewegung des Kolbens 14 steht eine zwischen der hinteren Fläche des Kolbens und der Vorderseite der Tragscheibe 46 gebildete Kammer 82 in offener Strömungsverbindung mit den in gegenseitiger Verlängerung angeordneten Auslässen 22, 26», so daß der Druck in der Kammer im wesentlichen atmpsphärisch ist._vJ)er Druck ist hier" als atmosphärisch bezeichnet, obgleich die Auslässe 22, in eine die Vorrichtung umgebende Schalldämpferkammer 84 münden, in welcher sich ein etwas über dem atmosphärischen liegender Druck durch Rückstau aufbaut. "Die Schalldämpferkammer 84 mündet über Auslässe 86 ins Freie. Während der Rückwärtsbewegung des Kolbens 14 tritt die Luft aus der Kammer 82 über die Auslässe 22, 26 aus, bis der Kolbenkopf 50 den Auslaß 26 verschließt (Fig. 2).

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung mit dem Kolben 14 in seiner Mittelstellung. In dieser Stellung stehen die im Schaft gebildeten Nuten 56 nicht länger in Strömungsverbindung mit dem Durchlaß 72, so daß das Einströmen der Druckluft über die Durchlässe 74, 76 und 78 in die Kammer 80 unterbrochen ist. Ferner ist die offene Strömungsverbindung zwischen der Kammer 82 und den Auslässen 22, 26 durch Verschließen der Auslässe 26 mittels des Kolbenkopfes 50 ebenfalls unterbrochen. Die Kammer 80 und die zu dieser Führenden Leitungsteile bilden nun ein im wesentlichen

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geschlossenes System. Dementsprechend beginnt die in die Kammer 80 eingeströmte Druckluft nun, sich zu entspannen und übt dabei auf die ringförmige Vorderseite djes Kolbenkopfes 50 weiterhin Druck aus, so daß sich dessen Rückwärtsbewegung fortsetzt. Im Verlauf der ,.Rückwärtsbewegung des Kolbens wird die Kammer 82 zu einem im wesentlichen geschlossenen System, so daß die darin enthaltene Luft komprimiert wird und der Rückwärtsbewegung des Kolbenkopfes 50 einen Widerstand entgegensetzt. Die Entspannung der Luff in der Kammer 80 bewirkt in Verbindung mit der dem Kolben 14 bei bestehender Strömungsverbindung des Durchlasses 72 mit der Druckmittelquelle erteilten kinetischen Energie eine in Richtung nach rückwärts wirkende Kraft am Kolben, welche größer ist als der durch die Kompression der Luft in der Kammer 82 entstehende Widerstand, so daß der Kolben 14 sich bis in die in Fig. gezeigte hintere Endstellung weiterbewegt. Der durch die Kompression der Luft in, der Kammer 82 bewirkte Widerstand* erzeugt einen heftigen Rückpralleffekt, welcher den Vortrieb des Kolbens 14 einleitet. Die vor und hinter dem Kolbenkopf 50 gebildeten Kammern bilden somit eine Rückführkammer 80 und eine Vortriebskamraer 82.

Fig. 3 zeigt den Kolben 14 in seiner hinteren Endstellung. In dieser Stellung ist der Durchlaß 7O mit den vorderen Enden der Nuten 56 strömungsverbunden. In axialer Richtung hinter dem Durchlaß 70 bildet ein Durchlaß 88 eine Strömungsverbindung zwischen der Innen- und der Außenseite der Steuerbuchse 36. In der hinteren Endstellung des Kolbens 14 steht der Durchlaß 88 mit den hinteren Enden der Nuten 56 in Strömungsverbindung.

Für den Vortrieb des Kolbens 14 aus der hinteren Endstellung zum Aufschlag am Stößel 16 strömt nun die Druckluft vom Durchlaß 7° durch die Nuten 56, den Durchlaß 88 und eine Anzahl radialer Durchlässe 90 in der Buchse 24, welche den Durchlaß 88 mit einer entsprechenden Anzahl von

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Kanälen 92 nahe deren vorderen Enden verbinden. Die Kanäle 92 verlaufen in Form von nach außen offenen Nuten in gegenseitigem Abstand im wesentlichen parallel zur Achse X-X an der Außenfläche der Buchse 24.

Nahe den hinteren Enden der Kanäle 92 sind zwischen der Tragscheibe 46 und den Auslassen 26 die Kanäle 92 mit dem Innenraum der Buchse 24 verbindende Bohrungen 94 gebildet. In der hinteren Endstellung des Kolbens 14 '-sind die Bohrungen 9^ zur Vortriebskammer 82 hin offen. Dadurch strömt nun die Druckluft über die Nuten 56, die Kanäle 92 und die Bohrungen 94 in die Vortriebskammer 82 und beaufschlagt dort die hintere Fläche^ des Kolbenkopfes 50» so daß sich dieser vorwärts zum Aufschlag auf den Stößel 16 bewegt.

Zu Beginn der Vorwärtsbewegung des Kolbens 14 steht die Rückführkammer 80 in offener Strömungsyerbindung mit ' " den Auslässen 22 und 26, so daß darin im wesentlichen atmosphärischer Druck herrscht. Die in der Rückführkammer 80 enthaltene Luft strömt über die Auslässe 22, 26 aus, bis sie durch den Kolben geschlossen werden.

Befindet sich der Kolben 14 im Laufe seiner Aufschlagbewegung in der Mittelstellung, so sind die Nuten 56 nicht langer in Strömungsverbindung mit dem Durchlaß 90, so daß der Zustrom von Druckluft zu diesen und schließlich zur Vortriebskammer 82 unterbrochen ist. Die offene Strömungsverbindung der Kammer 80 mit den Auslassen 22,26 ist ebenso unterbrochen, da der Kolbenkopf 50 mit seiner Wandung nun die Auslässe 26 abdeckt. Die in der Kammer vorhandene Druckluft entspannt sich nun und übt dabei auf die hintere Fläche des Kolbenkopfes 50 weiterhin einen Schub aus, so daß der Kolben seine Aufschlagbewegung fortsetzt. Dabei wird die in der Kammer 80 enthaltene Luft komprimiert und setzt der Vorwärtsbewegung des Kolbenkopfes 50 einen Widerstand entgegen. Die Entspannung .

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der Luft in der Kammer 82 erzeugt in Verbindung mit der dem Kolben 14 bei bestehender Strömungsverbindung des Durchlasses 90 niit der Druckmittel quelle ert-eilfcen Bewegungsenergie eine Aufschlagskraft am Kolben, welche größer ist als der durch die Kompression der Luft in der Kammer 80 erzeugte Widerstand, so daß der Kolben 14 nun auf den Stößel aufschlägt. Der durch die Kompression der Luft in der Kammer 80 erzeugte Widerstand bewirkt zwar einerseits eine Verringerung der Aufschlagskraft des 'Kolbens 14 am Stößel 16, erbringt jedoch andererseits einen Rückpralleffekt zur Einleitung der vorstehend, erläuterten Rückwärtsbewegung des Kolbens.

Bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines Gesteinsbohrers ist besonders zu bemerken, daß die Nuten 56 über die gesamte zyklische Bewegung des Kolbens 14 hinweg in offener Strömungsverbindung mit den Ringnuten des Durchlasses 70 s,tehe#, und zwar bis jeweils zu den Endstellungen des Kolbens 14. Wenngleich das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel auch diese dauernde Strömungsverbindung zeigt,'arbeitet der erfindungsgemäße Gesteinsbohrer 10 auch dann ordnungsgemäß, wenn die Nuten 56 in den Endstellungen des Kolbens 14 nicht mit den Durchlässen 70 strömungsverbunden sind, da der durch den Druckaufbau in den Kammern 80 bzw. 82 erzeugte Rückpralleffekt ausreicht, den Kolben 14 aus seiner Endstellung soweit zurückzutreiben, daß eine Strömungsverbindung zwischen den Nuten 56 und den Nuten des Durchlasses 70 hergestellt wird.

Da zwischen den Kammern 80 und 82 und den verschiedenen Leitungsteilen innerhalb des Gesteinsbohrers 10 keinerlei Dichtungen vorgesehen sind, stellen sich an den Kammern und Leitungsteilen gewisse Druckluftverluste ein, welche die Betriebseigenschaften der Vorrichtung jedoch nicht nennenswert beeinträchtigen. Sollen die Druckluftver-

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luste an den Kammern und/oder Leitungsteilen gänzlich vermieden werden, so können geeignete Dichtringe od. dergl. eingesetzt v/erden. · . j. )

Der Stößel 16 ist mittels eines in einem erweiterten Teil des Kopfgehäuses 20 angeordneten Drehantriebs über einen Getriebesatz 100 periodisch drehend antreibbar.

Die Antriebsübertragung zwischen einem unabhängigen Dreh-'antrieb 200 und einem drehbar gelagerten Stößelmitnehmer · 102 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel treibt das Abtriebsteil des Drehantriebs eine im Kopfgehäuse 20 drehbar gelagerte Welle 104 (Fig. 5). Ein auf der Welle 104 sitzendes Stirnritzel 106 befindet sich im Eingriff mit einem Stirnrad 108, welches seinerseits antriebsübertragend auf einer im Kopfgehäuse gelagerten Welle 110 befestigt ist.'Ein ebenfalls antriebsübertragend auf der Welle 110 befestigtes Stirnritzel 1Ί2" ist im Eingriff mit einem Stößel-Mitnehmerzahnrad 114. Das Zahnrad 114. ist auf einer Hohlwelle 116 fest angebracht. Die Hohlwelle 116 ist koaxial mit der Achse X-X des Gesteinsbohrers 10 im Kopfgehäuse 20 gelagert.

Zur Halterung der Hohlwelle 116 im Kopfgehäuse 20 ist ein den Gesteinsbohrer 10 nach vorn abschließender Lagerdeckel 118 abnehmbar daran befestigt. Ein einen Lagersitz bildendes hinteres Teil 120 des Lagerdeckels 118 befindet sich mit seiner Außenfläche in Anlage an der Innenfläche eines fest mit dem Kopfgehäuse 20 verbundenen vorderen Deckels 201. Seine Innenfläche verläuft in radialem Abstand von der Außenfläche der Hohlwelle 116.

Die Hohlwelle 116 ist mittels eines vorderen und eines hinteren Drucklagers 122 bzw. 124 drehbar im Kopfgehäuse 20 gelagert. Das hintere Drucklager 124 sitzt zwischen einer Innenfläche des Kopfgehäuses 20 und der Außenfläche der Hohlwelle 116. Es weist einen mit seiner Innenfläche

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auf die Hohlwelle 116 aufgeschobenen Innenring 126 und einen mit seiner Außenfläche gegenüber dem Innenring 126 in ein Teil des Kopfgehäuses 20 eingesetztejuAußenring auf. Das Drucklager 122 sitzt zwischen der Innenfläche des Lagersitzes 120 und der Außenflächerder Hohlwelle 116. Es weist einen mit seiner Innenfläche nahe vor dem Zahnrad 114 auf die Außenfläche der Welle 116 aufgeschobenen Innenring 132 und einen mit seiner Außenfläche in radialem Abstand zum Innenring 132 in den Lagersitz 120 eingesetzten Außenring 134 auf. Zwischen den Innen- und Außenringen der Lager 122 und 124 sind eine Anzahl Kegelrollen 138· angeordnet, so daß die gesamte Werkzeughalterung drehbar im Kopfgehäuse 20 gelagert ist.

An ihrer Innenfläche weist die Hohlwelle 116 eine Stufe auf. In die Hohlwelle ist eine Stößel— oder Futtermitnehmerbuchse 102 derart eingesetzt, dan sie sich mit ihrem hinteren Ende in Anlage, an der Stufe 1-36 befindet und ihr vorderes Ende zunächst dem Vorderende der Hohlwelle 116 liegt. Die Mitnehmerbuchse 102 ist durch den Lagerdeckel 118 in der Welle 116 gehalten. Die Mitnehmerbuchse 102 ist in geeigneter Weise, beispielsweise über an entsprechenden Flächen ausgebildete Verzahnungen, antriebsübertragend mit der Welle 116 verbunden. An der Innenfläche des Mitnehmers 102 gebildete Zähne befinden sich im Eingriff mit den üblicherweise auswärts hervorstehenden Zähnen 140 am Stößel 16, so daß dieser während seiner Beaufschlagung durch den hin und her gehenden Kolben 14 zusammen mit dem Mitnehmer 102 eine Drehbewegung ausführt.

Bei der vorstehend beschriebenen ,Anordnung, in welcher zwischen drehenden und nicht drehbaren Teilen Drucklager 122 und 124 vorhanden sind, wird zumindest ein Teil der auf den Stößel 16 ausgeübten Schub- und Querkräfte auf die übrigen Teile des Gesteinsbohrers übertragen, da die Lager diese Kräfte von den drehenden auf die nicht drehbaren Teile des Gesteinsbohrers übertragen. Das Vorhanden-

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sein der Wälzkörper 138 zwischen den drehenden und den nicht drehbaren Teilen des Gesteinsbohrers 10 bewirkt eine beträchtliche Verringerung des der Drehung entgegenwirkenden Widerstandes, wie er bei reibungssßhlüssiger Anlage drehender und nicht drehbarer Teile vorhanden wäre. Die Übertragung der Kräfte auf den gesamten Gesteinsbohrer 10 und die Verringerung des radialen Widerstandes erbringt beträchtliche Vorteile wie z.B. eine-verlängerte Lebensdauer des Stößels, bessere Ausnutzung der zugeführten Energie durch Vermeidung von 'deren Vernichtung durch radialen Widerstand, verbesserte Betriebseigenschaften usw.

Im weiteren Sinne der Erfindung bilden die in Längsrichtung verlaufenden Kanäle 66 mit ihren Ein- und Auslassen. 64 und 68 einen ersten Durchlaß für die Zufuhr von Druckmittel zu einem ersten, durch den Durchlaß 70 gebildeten Einlaß. Ein zweiter Durchlaß ist durch die Kanäle 92 mit ihren Ein- und Auslassen 90 und 94 gebildet. Ein dritter "* Durchlaß ist durch den Kanal 76 mit seinem Ein- und Auslaß 74 bzw. 78 gebildet. Die Nuten 56 im verjüngten Schaftteil 52 des Kolbens 14 bilden einen Steuerdurchlaß. Der zur Rückführung des Kolbens erforderliche Druck in der Rückführkammer ist durch frühzeitiges Schließen der Auslässe erzielbar, wodurch sich ein Rückpralleffekt einstellt, und/oder durch Zufuhr des Druckmittels von der Druckmittelquelle über den dritten Durchlaß.

In Anbetracht dessen, daß das Wesen der vorliegenden Erfindung auf einem Schlagantrieb für einen Gesteinsbohrer ohne ein Ventilsystem beruht, in· welchem ein Kolben das einzige bewegte Teil ist, ist die vorstehend beschriebene Ausführungsform in verschiedener Weise abwandelbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können verschiedene der als Nuten ausgebildeten Durchlässe als Bohrungen ausgeführt sein und umgekehrt. Anstelle der einzelnen Nuten am Umfang des Schaftes 52

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kann das entsprechende Teil des Schaftes 52 niit einer umlaufenden Ringnut versehen .sein. Di,e räumliche Anordnung der verschiedenen Durchlässe und dergl. kann,verändert sein, und schließlich können die verschiedenen Durchlässe in den tragenden Teilen des Gesteinsbohrers 10 in anderer als der dargestellten Weise ausgebildet' sein.

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Claims

Patentansprüche:

1. Gesteinsbohrer, in welchem ein druckmittfelbetätigter Antrieb zum Ausführen von Schlagen auf einen an seinem vorderen Ende ein Bohrwerkzeug tragenderf und wahlweise mittels eines unabhängigen Drehantriebs antreibbaren Stößel vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagantrieb einen in einer Zylinderkammer hin und her beweglichen Kolben aufweist, dessen 'zyklische Schlagbewegung durch die Zufuhr des Druckmittels in eine hinter dem Kolben liegende Vortriebskammer bei der Rückkehr des Kolbens vom Aufschlag auf den Stößel unter der Wirkung von in einer vor dem Kolben liegenden Rückführkammer vorhandenem Druck bewirkbar ist, wobei die Zufuhr des Druckmittels von einer Druckmittelquelle über eine Steuerungseinrichtung mit einem ersten, die Druckmittelquelle mi-t einem ersten Einlaß verbindenden Durchlaß, einem zweiten, einen.zweiten Einlaß mit der Vortriebskammer verbindenden Durchlaß und einen gemeinsam mit dem Kolben beweglichen und bei der einer Schlagbewegung des Kolbens vorausgehenden Bewegung des Kolbens in die hintere Endstellung den ersten mit dem zweiten Einlaß verbindenden Steuerdurchlaß bewirkt ist, und daß im mittleren Bewegungsbereich des Kolbens mittels des Kolbens öffnend und schließend betätigbare Auslässe in der Zylinderwandung gebildet sind.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe an einer Stelle angeordnet sind, daß die Entlüftung der Rückführkammer während der Druckmittelzufuhr zur Vortriebskammer sowie das Abschließen der Rückführkammer vor der Aufschlagstellung des Kolbens und dem Öffnen des Auslasses für die Vortriebskammer und damit die Erzeugung eines Rückpralldrucks in der Rückführkammer durch die Bewegungsenergie, des Kolbens bei seiner Aufschlagbewegung bewirkbar ist.

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J. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einem dritten Einlaß ein dritter Durchlaß zur Rückführkammjr '^erläuft, welcher in der Aufschlagstellung des Kolbens über den Steuerdurchlaß mit dem ersten Einlaß strömungsverbunden ist. '

4. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Auslässe und der 'Zweite Einlaß in Bezug auf die Kolbenbewegung derart angeordnet sind, daß die Auslässe zur Erzielung einer Dämpfung der Rückführbewegung des Kolbens vor der Zufuhr des'Druckmittels verschließbar sind.

5. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder. 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Kolben einen Kolbenkopf sowie einen in einer Steuerbusse geführten und zum" Aufschlag auf den Schlagstößel bringbaren Schaft aufweist, daß der Steuerdurchlaßail dem Schaft gebildet ist, daß die Einlasse in der Steuerbuchs© angeordnet sind und daß die Auslässe in einem iDeil- der Zylinderwandung gebildet sind, an dem sich der Kolßenkopf i-n Anlage befindet.

6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Durchlässe jeweils wenigstens einen zwischen einer Zylinderbuchse und einer Außenwandung des Zylinders verlaufenden Kanal aufweisen, welcher über eine radiale Bohrung mit dem betreffenden Einlaß strömungsverbunden ist.

7. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Durchlaß zum hinteren Teil desselben erstreckt und dauernd mit einer Druckmittelquelle strömungsverbunden ist.

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8. Gesteinsbohrer nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder und die den Schlagstößel führenden Einrichtungen einen Gehäuseblock bilden, in welchem ein Drehantrieb für den Schlagstößel angeordnet ist, und daß zwischen, einem nicht drehbaren Teil des Gehäuseblocks und einem drehbaren 5?eil des Drehantriebs für den Schlagstößel eine Drueklageranordnung vorgesehen ist.

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