DE2435581C3 - Hydraulische Schlagvorrichtung zum Gesteinsbohren - Google Patents

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.

Es ist ein hydraulisch betriebenes Schlagwerkzeug bekannt, dessen Kolben zur Drucklufterzeugung benutzt wird, welche durch einen vorn zur Außenatmosphäre 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).

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.

Die auf eine Verbesserung der Kühlung und Abdichtung einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten An 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.

Durch die vorstehend gekennzeichnete Anordnung wird erreicht, daß die mechanischen Maschinenteile des nichthvdraulischen Teils der Vorrichtung, wie z. B. der Werkzeugdrehantrieb und die Rückschlagdämpfungseinrichtung, gekühlt und gegebenenfalls auch geschmiert werden. Hiermit ist eine selbsttätige Beseitigung der Abriebproduktc und der eventuell aus der Spülfluidkammer ausgetretenen Spülflüssigkeit verbunden.

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.

Die dargestellte Gesteinsbohrmaschine hat ein Gehäuse t, welches untergliedert ist in einen Hydraulischen Teil 2 und 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 Dich tungsring 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.

Der nichthydraulische Teil 3 des Gehäuses 1 nimmt das hintere Ende eines Bohrerschaftadapters Ii 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 Futierbuchse 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 U kann z. B. mit einer Querschnittsform, wie sie im deutschen Gebrauchsmuster 13 00 347 beschrieben ist. erzielt werden.

Koaxial zur Buchse 13 ist in dem Zahnrad 14 eine Anschlagbüchse 21 angeordnet, über die eine auf das Gehäuse ausgeübte Vorschubkraft auf den Adapter 11 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.

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-

lung vor unerwünschten Beanspruchungen zu schützen. Die Rückschlagdämpfungswirkung der Feder 22 gestattet die Verwendung eines Rollenlagers als axiales Drucklager 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.

Zur Schlagvorrichtung gehört weiterhin ein vor der Futterbuchse 13 angeordneter Spülfluidblcck 28, über den das Spülfluid, z. B. Wasser, dem Kanal llO im Adapler 11 zugeleitet wird. Zu diesem Zweck enthält der Block 28 eine Spülfluidkammer 29, welche den Adapter Il umgibt. Am äußeren Umfang is. der Spülfluidblock

28 mit einer Ringnut 30 versehen, die mit der Kammer

29 in Verbindung steht. Die Ringnut 30 ist über einen Verbindungskanal im Gehäuse 1 an eine Spülfluid-Zufuhrleitung 32 angeschlossen.

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.

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 Adapier 11 zu bilden.

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 Rückschlagdämpfung 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.

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 Entlüflungskammer 49 mit der Außenatmosphäre verbindet. Die Entlüftungskammer 49 befindet sich im hinteren Teil des Spülfluidblocks 28 und umgibt den Adapter 11 gerade vor der Fulterbuchse 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.

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 Werkzeugöffnung 12 verläßt. Hierbei wird ein nach vorwärts gerichteter ringförmiger Luftstrom erreicht, welcher als Dichtung um den Adapter 11 wirk! und das Eindringen von Staub und anderen Fremdteilchen in das Gehäuse ί wirksam verhindert. Mitteis der Luftstromsperre wird gleichzeitig auch eine Schmierung und Kühlung der Führungsbüchse 40 und des Lagers 41 erreicht.

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.

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 Druckluflvolumen in diesem Teil der Maschine verhindert, daß Fremöteilchen 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 Sauberbiasen aller beaufschlagten Teile innerhalb des nichth.ydrauüschen Teils des Gehäuses.

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.

Zwei Bereiche des Gehäuses I bleiben vom Luftstrom getrennt, nämlich die fettgeschmierte Getriebezone um das Zahnrad 14 und die durch die Ringnut 30 und die Spülfluidkammer 29 gebildete Spülfluidzonc. Die letztere ist jedoch selbst eine sperrende Dichtung zwischen der Werkzeugöffnung 12 und den Hydraulikdichtungen 6 und 7, denn diese Zone verbunden das Hindurchdringen von Fremdieilchen. 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.

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   . 1. 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 hydrauli- j_O sehen 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, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) wenigstens einen Drucklufteinlaß (44,45) axial hinter und einen Druckluftauslaß (48) vor der Futterbuchse (13) aufweist, zwischen denen eine Strömungsverbindung durch die Futterbuchse (13) besteht.
2. 2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmieröl-Zuführvorrichtung an die Drucklufteinlaßleitung (42) angeschlossen ist.