DE2435581B2

DE2435581B2 - HYDRAULIC IMPACT DEVICE FOR ROCK DRILLING

Info

Publication number: DE2435581B2
Application number: DE19742435581
Authority: DE
Inventors: Carl Gösta Bernhard Saltsjöbaden; Johansson Sven Ingemar Saltsjö-Boo; Ekwall (Schweden)
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1973-08-02
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1016456B; FI222974A; CA1015739A; AT333226B; PL90308B1; GB1449758A; US3921731A; DE2435581A1; SE391219B; SE7310634L; JPS5410323B2; ATA615974A; FR2239585A1; JPS5039601A; FR2239585B1; FI66461B; SE391219C; AU7173974A; ZA744472B

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung zum Gesteinsbohren, bestehend aus einem Gehäuse, in dessen hydraulischem Teil ein Schlagkolben hin- und hergehend antreibbar ist, der sich mit seinem vorderen Ende in einen nichthydraulischen Teil des Gehäuses erstreckt, welcher eine rotierend antreibbare, zwischen einer Spülfluidkammer und dem hydraulischen Teil liegende Futterbuchse aufweist, in die das hintere Ende des Bohrer- oder Bohreradapterschaftes einsteckbar ist, wobei ein vorn zur Außenatmosphäre offener Spalt zwischen dem Bohrer- bzw. Bohreradapterschaft und dem Gehäuse an eine Druckluftquelle anschließbar ist.The invention relates to a hydraulic impact device for rock drilling, consisting of a Housing, in the hydraulic part of which a percussion piston can be driven back and forth, which moves with his front end extends into a non-hydraulic part of the housing, which has a rotatably drivable, has between a flushing fluid chamber and the hydraulic part lying lining bushing into which the rear end of the drill or drill adapter shaft can be inserted, with a front to the outside atmosphere open gap between the drill or drill adapter shaft and the housing to a source of compressed air is connectable.

Es ist ein hydraulisch betriebenes Schlagwerkzeug bekannt, dessen Kolben zur Drucklufterzeugung benutzt wird, welche durch einen vorn zur Außenatmo-Sphäre offenen Spalt zwischen dem Bohrerschaft und dem Gehäuse ausgeblasen wird, um das Eindringen von Staub in den vorderen Teil der Vorrichtung zu verhindern (DT-OS 20 29 404).A hydraulically operated percussion tool is known whose piston is used to generate compressed air through a gap between the drill shaft and the open to the outside atmosphere at the front the housing to prevent dust from entering the front part of the device (DT-OS 20 29 404).

Wenn eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im nichthydraulischen Teil mit einem Drehantrieb und einer Spülfluidzufuhr versehen ist, ergeben sich zusätzliche Komplikationen. Insbesondere muß verhindert werden, daß Spülfluid zum Schlagmechanismus durchtritt. Außerdem müssen das Getriebe und die Lager des Drehantriebs zwar gekühlt, andererseits aber gegen die benachbarten Bereiche der Vorrichtung abgekapselt werden.If a device of the type mentioned in the non-hydraulic part with a rotary drive and a flushing fluid supply is provided, there are additional complications. In particular, must be prevented that flushing fluid passes through to the striking mechanism. In addition, the gearbox and bearings of the Rotary drive is cooled, but on the other hand it is encapsulated from the adjacent areas of the device will.

Die auf eine Verbesserung der Kühlung und Abdichtung einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art gerichtete Erfindungsaufgabe wird vorschlagsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse wenigstens einen Drucklufteinlaß axial hinter und einen Druckluftauslaß vor der Futterbuchse aufweist, zwischen denen eine Strömungsverbindung durch die Futterbuchse besteht.The aim of improving the cooling and sealing of a device of the type mentioned at the beginning directed inventive object is proposed according to the fact that the housing at least one Compressed air inlet axially behind and a compressed air outlet in front of the chuck bushing, between which one There is a flow connection through the feed bushing.

Durch die vorstehend gekennzeichnete Anordnung wird erreicht, daß die mechanischen Maschinenteile des nichthydraulischen Teils der Vorrichtung, wie z. B. der Werkzeugdrehantrieb und die Rückschlagdämpfungseinrichtung, gekühlt und gegebenenfalls auch geschmiert werden. Hiermit ist eine selbsttätige Beseitigung der Abriebprodukte und der eventuell aus der Spülfluidkammer ausgetretenen Spülflüssigkeit verbunden. The arrangement characterized above ensures that the mechanical machine parts of the non-hydraulic part of the device, such. B. the rotary tool drive and the non-return damping device, cooled and, if necessary, also lubricated. This is an automatic elimination the abrasion products and the flushing liquid that may have leaked from the flushing fluid chamber.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine mit einem besonderen Drehantrieb ausgestattete Gesteinsbohrmaschine mit einer Schlagvorrichtung gemäß der Erfindung. Dabei ist jedoch der hydraulische Teil der Maschine, welcher zum Antrieb des Schlagkolbens dient, nicht im Detail gezeigt, weil es sich um eine herkömmliche Ausführung handeln kann, die nicht Teil der Erfindung ist.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing explained. The drawing shows a longitudinal section through one equipped with a special rotary drive Rock drilling machine with an impact device according to the invention. However, this is the hydraulic one Part of the machine, which is used to drive the percussion piston, is not shown in detail because it may be of conventional design which does not form part of the invention.

Die dargestellte Gesteinsbohrmaschine hat ein Gehäuse 1, welches untergliedert ist in einen Hydraulischen Teil 2 uiid einen nichthydraulischen Teil 3. Der letztere ist gegenüber der Hydraulikflüssigkeit abgedichtet. Ein Schlagkolben 4 erstreckt sich vom hydraulischen Teil 2, wo er hin- und hergehend angetrieben wird, in den nichthydraulischen Teil 3. Die beiden Hauptteile des Gehäuses 1 sind durch eine Dichtung voneinander getrennt, welche den Schlagkolben 4 umgibt und im Ausführungsbeispiel aus einer Spaltringdichtung 6 und einem Paar elastischer Dichtungsringe 7, z. B. Lippendichtungen, besteht. Zwischen dem Dichtungsring 6 und den Dichtungsringen 7 befindet sich eine Ablaufkammer 9 mit Auslaßkanälen 8, über die Hydraulikflüssigkeit, welche durch den Dichtungsring 6 gedrungen ist, abgeleitet wird.The rock drilling machine shown has a housing 1, which is subdivided into a hydraulic one Part 2 uiid a non-hydraulic part 3. The latter is sealed against the hydraulic fluid. A percussion piston 4 extends from the hydraulic part 2, where it is driven to and fro is, in the non-hydraulic part 3. The two main parts of the housing 1 are sealed by a seal separated from each other, which surrounds the percussion piston 4 and in the exemplary embodiment from a split ring seal 6 and a pair of elastic sealing rings 7, e.g. B. lip seals. Between the sealing ring 6 and the sealing rings 7 is a drainage chamber 9 with outlet channels 8 through which Hydraulic fluid which has penetrated through the sealing ring 6 is discharged.

Der nichthydraulische Teil 3 des Gehäuses 1 nimmt das hintere Ende eines Bohrerschaftadapters 11 auf, der mit einem axialen Spülfluidkanal 10 ausgebildet ist. Für den Adapter bzw. einen Bohrer hat das Gehäuse an seinem vorderen Ende eine Werkzeugöffnung 12. Außerdem enthält dieser Gehäusteil eine als Futter dienende Buchse 13, die den Adapter 11 umgibt. Die Futterbuchse 13 sitzt fest in einem als Fassung dienenden Zahnrad 14, welches durch einen Motor 16 über ein Getriebe 15 rotierend antreibbar ist. Das Zahnrad 14 ist im Gehäuse 1 mittels zweier Rollenlager 17, 18 gelagert. Zum Zusammenwirken mit der Futterbuchse 13 ist der Adapter mit einem erweiterten Bereich 19 versehen, dessen Querschnitt der öffnung in der Futterbuchse 13 angepaßt ist. Die durch feste Verbindung zwischen der letzteren und dem Bereich 19 des Adapters 11 kann z. B. mit einer Querschnittsform, wie sie im deutschen Gebrauchsmuster 13 00 347 beschrieben ist, erzielt werden.The non-hydraulic part 3 of the housing 1 receives the rear end of a drill shank adapter 11, which is formed with an axial flushing fluid channel 10. The housing has on for the adapter or a drill its front end has a tool opening 12. This housing part also contains a chuck Socket 13 surrounding the adapter 11. The chuck sleeve 13 is firmly seated in a gear 14 serving as a holder, which is driven by a motor 16 via a Gear 15 can be driven in rotation. The gear 14 is mounted in the housing 1 by means of two roller bearings 17, 18. In order to interact with the chuck bushing 13, the adapter is provided with an enlarged area 19, the cross section of which is adapted to the opening in the chuck bushing 13. The through permanent connection between the latter and the area 19 of the adapter 11 can, for. B. with a cross-sectional shape as in German utility model 13 00 347 can be achieved.

Koaxial zur Buchse 13 ist in dem Zahnrad 14 eine Anschlagbüchse 21 angeordnet, über die eine auf das Gehäuse ausgeübte Vorschubkraft auf den Adapter U übertragen wird. Die Büchse 21 ist relativ zum Zahnrad 14 axial verschieblich, wird aber durch eine Feder 22 in ihre vorderste Stellung gedrückt. In dieser liegt sie am hinteren Ende der Futterbuchse 13 an. Das gegenüberliegende Ende der Feder 22 stützt sich an einem Druckring 23 ab, der mit Bezug auf das Gehäuse 1 mittels eines Axialrollenlagers 24 drehbar gelagert ist.A stop bushing 21 is arranged in the gear 14 coaxially to the bushing 13, via which a stop bushing is directed to the Housing exerted feed force is transmitted to the adapter U. The sleeve 21 is relative to the gear 14 axially displaceable, but is pressed into its foremost position by a spring 22. In this it is on rear end of the chuck sleeve 13. The opposite end of the spring 22 is supported on a pressure ring 23, which is rotatably mounted with respect to the housing 1 by means of an axial roller bearing 24.

Während des Bohrens drückt das vordere Ende der Anschlagbüchse 21 gegen den erweiterten Bereich 19 des Adapters 11 und überträgt so die auf die Gesteinsbohrmaschine ausgeübte, über den Druckring 23 und die Feder 22 in Vorwärtsrichtung wirkende Kraft auf den Bohrer. Die Feder 22 dient dazu, Rückschläge des Bohrers zu absorbieren und dadurch die Schlagvorrich-During drilling, the front end of the stop bushing 21 presses against the enlarged area 19 of the adapter 11 and thus transmits the pressure exerted on the rock drilling machine via the pressure ring 23 and the spring 22 in the forward direction acting force on the drill. The spring 22 is used to setbacks To absorb the drill and thereby the impact device

tung vor unerwünschten Beanspruchungen zu schützen. Die Rückschlagdäinpfungswirkung der Feder 22 gestattet die Verwendung eines Rollenlagers als axiales Drucklager 24.protection from undesired stresses. The kickback damping effect of the spring 22 is permitted the use of a roller bearing as an axial thrust bearing 24.

Das Gehäuse 1 ist mit 2 Dichtungsringen 26, 27 versehen, die mit dem äußeren Umfang der Nabe des Zahnrads 14 zusammenwirken und zwischen sich die Rollenlager 17 und 18 sowie das Getriebe 15 einschließen. Auf diese Weise wird dieser Bereich des Gehäuses gegenüber dem Rest des nichthydraulischen Teils 3 des Gehäuses abgetrennt. Die Lager 17 und 18 sowie das Getriebe 15 haben eine Fettschmierung.The housing 1 is provided with 2 sealing rings 26, 27, which cooperate with the outer periphery of the hub of the gear 14 and between them the Include roller bearings 17 and 18 and gear 15. This way this area becomes the case separated from the rest of the non-hydraulic part 3 of the housing. Bearings 17 and 18 as well as that Gear 15 have a grease lubrication.

Zur Schlagvorrichtung gehört weiterhin ein vor der Futterbuchse 13 angeordneter Spülfluidblock 28, über den das Spülfluid, z. B. Wasser, dem Kanal 10 im Adapter 11 zugeleitet wird. Zu diesem Zweck enthält der Block 28 eine Spülfluidkammer 29, welche den Adapter 11 umgibt. Am äußeren Umfang is^ der SpülfluidblockA flushing fluid block 28 arranged in front of the chuck bushing 13 also belongs to the striking device the flushing fluid, e.g. B. water, the channel 10 in the adapter 11 is fed. For this purpose, the Block 28 a flushing fluid chamber 29 which surrounds the adapter 11. The flushing fluid block is located on the outer circumference

28 mit einer Ringnut 30 versehen, die mit der Kammer28 provided with an annular groove 30, which with the chamber

29 in Verbindung steht. Die Ringnut 30 ist über einen Verbindungskanal im Gehäuse 1 an eine Spülfluid-Zufuhrleitung 32 angeschlossen.29 communicates. The annular groove 30 is connected to a flushing fluid supply line via a connecting channel in the housing 1 32 connected.

Die Spülfluidkammer 29 ist mittels zweier Dichtungsringe 34, 35 abgedichtet, die mit der Umfangsfläche des Adapters 11 zusammenwirken. Zur Abdichtung der Ringnut 30 sind 2 mit dem Gehäuse 1 zusammenwirkende Dichtungsringe 36 und 37 vorgesehen.The flushing fluid chamber 29 is sealed by means of two sealing rings 34, 35, which with the peripheral surface of the adapter 11 cooperate. To seal the annular groove 30, 2 cooperating with the housing 1 are Sealing rings 36 and 37 are provided.

Im vorderen Teil des Gehäuses 1 ist zwischen dem Spülfluidblock 28 und der Werkzeugöffnung 12 mittels eines Lagers 41 eine Führungsbüchse 40 drehbar gelagert. Diese hat den Zweck, während des Bohrens eine radiale Führung und Abstützung für den Adapter 11 zu bilden.In the front part of the housing 1 is between the flushing fluid block 28 and the tool opening 12 by means of a bearing 41, a guide bushing 40 is rotatably mounted. The purpose of this is to provide a radial guide and support for the adapter 11 too form.

Der nichthydraulische Teil 3 des Gehäuses 1 wird über eine Leitung 42 und einen Einlaßkanal 43 an eine Druckluftquelle angeschlossen. In die Leitung 42 mündet auch eine nicht gezeigte Zumeßeinrichtung, durch welche Schmieröl der Druckluft zugegeben wird. Der Einlaßkanal 43 führt zu zwei Einlaßöffnungen 44 und 45 in dem der Rücksehlagda'mpfung dienenden Teil des Gehäuses 1 und hat außerdem Anschluß an einen Kanal 46, durch den Druckluft zum hinteren Ende der Führungsbüchse 40 geleitet wird. Die Einlaßöffnung 44 befindet sich neben dem Axiallager 24, und die Einlaßöffnung 45 liegt neben der Anschlagbüchse 21.The non-hydraulic part 3 of the housing 1 is via a line 42 and an inlet channel 43 to a Compressed air source connected. A metering device (not shown) also opens into the line 42 which lubricating oil is added to the compressed air. The inlet channel 43 leads to two inlet openings 44 and 45 in the part of the housing 1 which serves to dampen the return and also has a connection to a duct 46, through which compressed air is directed to the rear end of the guide bush 40. The inlet port 44 is located next to the thrust bearing 24 and the inlet port 45 is located next to the stop sleeve 21.

Das Gehäuse 1 hat zwei Auslaßöffnungen für die Druckluft. Die eine davon ist ein Ringkanal zwischen dem Gehäuse 1 und dem Adapter 11 innerhalb der Werkzeugöffnung 12. Der andere Druckluftauslaß 48 wird durch einen Kanal gebildet, welcher eine Entlüftungskammer 49 mit der Außenatmosphäre verbindet. Die Entlüftungskammer 49 befindet sich im hinteren Teil des Spülfluidblocks 28 und umgibt den Adapter 11 gerade vor der Futterbuchse 13.The housing 1 has two outlet openings for the compressed air. One of them is an annular channel between the housing 1 and the adapter 11 within the tool opening 12. The other compressed air outlet 48 is formed by a channel which connects a ventilation chamber 49 with the outside atmosphere. The ventilation chamber 49 is located in the rear part of the flushing fluid block 28 and surrounds the adapter 11 just in front of the chuck bush 13.

Die beschriebene Anordnung der Druckluftkanäle und Druckräume schafft zwei getrennte Druckluftsperren, deren Zweck es ist, eine Abdichtung gegenüber der Umgebung als auch ein Sauberblasen, Schmierung und Kühlung des nichthydraulischen Teils 3 des Gehäuses 1 zu erhalten.The described arrangement of the compressed air channels and pressure chambers creates two separate compressed air barriers, whose purpose is a seal against the environment as well as a blowing-clean, and lubrication To obtain cooling of the non-hydraulic part 3 of the housing 1.

Die vordere der Druckluftsperren wird gebildet durch einen Luftstrom durch den Kanal 46, dann durch einen mit 49' bezeichneten axialen Spalt zwischen der Führungsbüchse 40 und dem Spülfluidblock 28, welcher das Gehäuse durch die Führungsbüchse 40 hindurch und die Werkzeugöffnune 12 verläßt. Hierbei wird ein nach vorwärts gerichteter ringförmiger Luftstrom erreicht, welcher als Dichtung um den Adapter 11 wirkt und das Eindringen von Staub und anderen Fremdteilchen in das Gehäuse 1 wirksan. verhindert. Mittels der Luftstromsperre wird gleichzeitig auch eine Schmierung und Kühlung der Führungsbüchse 40 und des Lagers 41 erreicht.The front of the compressed air barriers is formed by a flow of air through channel 46, then through an axial gap, designated 49 ', between the guide sleeve 40 and the flushing fluid block 28, which the housing through the guide sleeve 40 and the tool opening 12 leaves. Here is a forwardly directed annular air flow, which acts as a seal around the adapter 11 and the entry of dust and other foreign particles into the case 1 is effective. prevented. Using the Air flow barrier is also a lubrication and cooling of the guide bush 40 and the bearing at the same time 41 reached.

Um einen stärkeren Luftstrom zwischen der Führungsbüchse 40 und dem Spülfluidblock 28 zu erhalten, kann der erstere an seinem hinteren Ende auch mit sich radial erstreckenden Nuten versehen sein.In order to obtain a stronger air flow between the guide sleeve 40 and the irrigation fluid block 28, the former can also be provided with radially extending grooves at its rear end.

Die hintere Druckluftsperre wird zum Teil durch einen Luftstrom und zum Teil durch ein Druckluftvolumen gebildet. Das letztere ergibt sich daraus, daß der Luftstrom, welcher durch die Einlaßöffnungen 44 und 45 in den Innenraum der Maschine gelangt, dort gedrosselt wird, wodurch derjenige Teil des Gehäuses 1, welcher zwischen dem Spülfluidblock 28 und den Hydraulikdichtungen 6 und 7 liegt, unter Druck gesetzt wird. Das Druckluftvolumen in diesem Teil der Maschine verhindert, daß Fremdteilchen nach rückwärts durch die Maschine wandern und in Berührung mit dem Schlagkolben 4 und den Dichtungsringen 7 kommen. Dieser Dichtungseffekt wird noch verbessert durch einen Druckluftstrom, welcher durch die äußeren und inneren Spalten an der Anschlagbüchse 21 und weiterhin durch den inneren Spalt der Futterbuchse 13 strömt. Dieser Luftstrom verläßt das Gehäuse über die Entlüftungskammer 29 und den Kanal 48 und bewirkt ebenfalls eine Schmierung, Kühlung und das Sauberblasen aller beaufschlagten Teile innerhalb des nichthydraulischen Teils des Gehäuses;.The rear compressed air barrier is operated in part by a flow of air and in part by a volume of compressed air educated. The latter results from the fact that the air flow, which through the inlet openings 44 and 45 reaches the interior of the machine, is throttled there, whereby that part of the housing 1, which is between the flushing fluid block 28 and the hydraulic seals 6 and 7 is pressurized. The volume of compressed air in this part of the machine prevents foreign particles from migrating backwards through the machine and into contact with the Percussion piston 4 and the sealing rings 7 come. This sealing effect is further improved by a flow of compressed air flowing through the outer and inner gaps on the stop sleeve 21 and beyond flows through the inner gap of the chuck sleeve 13. This air flow leaves the housing via the Ventilation chamber 29 and the channel 48 and also causes lubrication, cooling and blowing clean all pressurized parts within the non-hydraulic part of the housing ;.

Um einen stärkeren Luftstrom zu erhalten, kann die Anschlagbüchse 21 mit äußeren und auch mit inneren axialen Nuten ausgebildet werden. Auch die Futterbuchse 13 kann innere axiale Nuten und gegebenenfalls am hinteren Ende radiale Nuten erhalten.In order to obtain a stronger air flow, the stop bushing 21 can have an outer and an inner one axial grooves are formed. The chuck sleeve 13 can also have internal axial grooves and, if necessary get radial grooves at the rear end.

Zwei Bereiche des Gehäuses Il bleiben vom Luftstrom getrennt, nämlich die fettgeschmierte Getriebezone um das Zahnrad 14 und die durch die Ringnut 30 und die Spülfluidkammer 29 gebildete Spülfluidzone. Die letztere ist jedoch selbst eine sperrende Dichtung zwischen der Werkzeugöffnung 12 und den Hydraulikdichtungen 6 und 7, denn diese Zone verhindert das Hindurchdringen von Fremdteilchen. Es könnte jedoch Spülfluid selbst nach rückwärts entweichen, was im Falle von Wasser schweren Schaden anrichten könnte. Nachhinten austretendes Wasser gelangt aber in der Schlagvorrichtung nicht weiter als bis zur Entlüftungskammer 49, von wo es durch den Druckluftstrom durch den als Kanal ausgebildeten Auslaß 48 zur Außenatmosphäre abgeleitet wird.Two areas of the housing II remain separated from the air flow, namely the grease-lubricated gear zone around the gear 14 and the flushing fluid zone formed by the annular groove 30 and the flushing fluid chamber 29. The latter, however, is itself a blocking seal between the tool opening 12 and the hydraulic seals 6 and 7, because this zone prevents foreign particles from penetrating. It could, however The flushing fluid itself can escape backwards, which in the case of water could cause serious damage. However, water that emerges afterwards does not get further in the impact device than to the ventilation chamber 49, from where it passes through the compressed air flow the outlet 48 designed as a channel is diverted to the outside atmosphere.

Die hintere Druckluftsperre hat somit die wichtige Aufgabe, die Schlageinrichtung vor ausleckendem Spülwasser zu schützen. Andere, ebenso wichtige Aufgaben sind die, die verschiedenen Teile der Schlageinrichtung zu schmieren und zu kühlen und Abriebprodukte aus der Maschine zu befördern.The rear compressed air barrier thus has the important task of preventing the impact device from leaking To protect rinse water. Other equally important tasks are the various parts of the impactor to lubricate and cool and to remove abrasion products from the machine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hydraulic percussion device for rock drilling, consisting of a housing, in the hydraulic part of which a percussion piston can be driven back and forth, which extends with its front end into a non-hydraulic part of the housing, which is driven in rotation between a flushing fluid chamber and your hydraulisehen Has partially lying chuck bushing into which the rear end of the drill or drill adapter shaft can be inserted, whereby a gap which is open at the front yw external atmosphere between the drill or drill adapter shaft and the housing can be connected to a _t5 compressed air source, characterized in that the housing (1 ) has at least one compressed air inlet (44, 45 \ axially behind and one compressed air outlet (48) in front of the chuck bushing (13), between which there is a flow connection through the chuck bushing (13).

2. Impact device according to claim 1, characterized in that a lubricating oil feed device is connected to the compressed air inlet line (42).