DE2449023B2 - Hydraulische Schlagbohrmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft hydraulische Schlagbohrmaschinen mit einem in einem Gehäuse hin- und herbeweglichen Schlagkolben, dem zwei voneinander getrennte, hintereinanderliegende Kammern zugeordnet sind, von denen die vordere Kammer werkzeugseitig einen Übersteuerungsbereich aufweist, welcher durch einen auf dem Kolben angeordneten Ringflansch bis auf einen zwischen Flansch und Gehäuse verbleibenden Steuerschlitz von der Kammer abtrennbar ist, wobei der Kolbendurchmesser im sich im Übersteuerungsbereich der vorderen Kammer bewegenden Teil des Kolbens kleiner gehalten ist als im sich in dem anderen Bereich der vorderen Kammer bewegenden Kolbenteil.

Eine Schlagbohrmaschine dieser Art ist durch die US-PS 37 01 286 bekannt. Es ist ferner aus der US-PS 34 90 549 bekannt, den Übersteuerungsbereich mittels Durchlässen zwischen dem hinteren Teil der vorderen Kammer und einem Kolbenbereich vor dem Übersteuerungsbereich zu umgehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Mitteln bei Maschinen der eingangs genannten Art zu erreichen, daß der Kolben auch im Leerlauf der Maschine, also bei fehlender Rückstoßwirkung des Bohrers, in seine Ausgangsstellung zurückläuft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß sowohl durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 als auch durch die im Kennzeichen des Nebenanspruchs 2 ergebenen Merkmale gelöst.

Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung zweier Ausführungsformen der Erfindung sowie aus Zeichnung.

Hierbei zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine hydraulisch betätigte Schlagbohrvorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 einen Teilquerschnitt durch die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung in vergrößerter Darstellung und

F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Teilquerschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie bereits erwähnt, stellt der Erfindungsgegenstand eine Weiterentwicklung des in der US-PS 37 01 386 beschriebenen Gegenstandes dar. Aus diesem Grund wird auf die Beschreibung von Bauart und Betriebsweise der Vorrichtung in nachfolgenden Erläuterungen verzichtet.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnung weist eine hydraulisch betätigte Schlagbohrvorrichtung 10 gemäß der Erfindung ein Gehäuse 11, einen (hier nicht dargestellten) Erzeuger hydraulischer Druckflüssigkeit und einen (hier nicht dargestellten) Erzeuger von Druckluft auf. Innerhalb des Gehäuses 11 sind nach innen gerichtete Lagerteile 12 und 14 vorgesehen, die in Abstand voneinader angeordnet sind und einem Stoßkolben 16 als Lagerung dienen, der relativ zum Gehäuse 11 hin- und herbewegt werden kann.

Am unteren Ende des Gehäuses 11 ist eine Bohrdrehanordnung 18 angebracht, die einen sowohl drehbaren als auch axial hin- und herbewegbaren Bohrstahl 20 haltert. An der Bohrdrehanordnung 18 ist ein Motor 22 angebracht, der mit einer ein Antriebsritzel 24 tragenden Abtriebswelle versehen ist. Das Ritzel 24 kämmt mit einem Zahnrad 26, um den Bohrstahl 20 in Drehung zu versetzen.

Das Lagerteil 12 des Gehäuses 11 weist eine Bohrung 28 auf, in der mit geringer Toleranz ein Ende des Kolbens 16 gelagert ist. Das Lagerteil 14 des Gehäuses 11 weist eine Bohrung 30 auf, in der das andere Endstück des Kolbens 16 gelagert ist. Das Lagerteil 12 weist ferner eine Gegenbohrung 32 auf, deren Durchmesser nur geringfügig größer ausgebildet ist, als der Außendurchmesser eines am Stoßkolben 16 ausgebildeten Flansches 34. Der Durchmesser der Bohrung 28 und der Außendurchmesser des dieselbe durchsetzenden Teils des Stoßkolbens 16 ist ein wenig kleiner ausgebildet als der Durchmesser der Bohrung 30 im Lagerteil 14. In der Bohrung 30 ist das Endteil des Kolbens 16 angeordnet.

Die Anordnung des Gehäuses 11, die Lagerteile 12 und 14 sowie der Stoßkolben 16 bilden im Gehäuse 11 eine erste Kammer 36 und eine zweite Kammer 38. Die Gegenbohrung 32 im Lagerteil 12 umgrenzt einen am

einen Ende der ersten Kammer 36 angeordneten Übersteuerungsbereich 40.

Die Bohrvorrichtung 10 weist ferner eine Kontrollventilanordnung 42 auf, die derart konstruiert ist, daß sie die Kammer 36 entweder mit konstanten Druck oder mit alternierendem Druck beaufschlagen kann, um den Kolben 16 im Gehäuse 11 hin- und her zu bewegen. Eine genauere Beschreibung von Bauart und Betriebsweise der Kontrollventilanordnung 42 sowie das Verfahren, mit Hilfe dessen die Kammern 36 und 38 druckbeaufschlagt werden, ist aus der erwähnten US-PS 37 01 386 zu ersehen.

Einzelheiten und Bauweise des Stoßkolbens 16 und des Lagerteils 12 des Gehäuses 11 sind in der vergrößerten Teüansicht gemäß Fig.2 deutlicher zu ersehen. Man sieht, daß zwischen dem Außendurchmesser des am Kolben 16 angeordneten Flansches 34 und dem Innenumfang der den Übersteuerungsbereich 40 der Kammer 36 bildenden Gegenbohrung 32 ein Spalt vorhanden ist. Der Spalt ist so ausgebildet, daß, wenn der Kolben 16 in den Übersteuerungsbereich 40 hingeschoben wird, die in der Gegenbohrung 32 enthaltene Hydraulikflüssigkeit vom Übersteuerungsbereich 40 in die Kammer 36 hinübergeleitet wird. Die Viskosität der Druckflüssigkeit kann jedoch ausreichend hoch sein, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem Übersteuerungsbereich 40 in einen im Gehäuse 11 ausgebildeten Niederdruck-Rückkehrdurchlaß 44 herausgeleitet werden kann. Wenn dies geschieht, besteht ein Druckunterschied zwischen der Kammer 36 und dem Übersteuerungsbereich 40 über den Flansch 34, was zur Folge hat, daß der Kolben 16 im Übersteuerungsbereich 40 mit dem in der Gegenbohrung 32 angeordneten Flansch 34 festsitzt.

Um die Neigung des Kolbens 16, sich im Übersteuerungsbereich 40 festzusetzen, zu vermeiden, ist im Lagerteil 12 in der Nähe des Kolbens 16 eine Ringnut 46 mit mehreren Durchlässen 48 ausgebildet, welch letztere durch das Lagerteil 12 hindurch eine Verbindung mit der Kammer 36 herstellen. Mit Hilfe der Durchlässe 48 und der Ringnut 46 wird der Druck im Übersteuerungsbereich 40 im wesentlichen in der gleichen Druckhöhe gehalten, wie sie in der Kammer 36 herrscht.

Da der Durchmesser des Kolbens 16 im Lagerteil 12 kleiner ist als im Lagerteil 14, weist der Flansch 34 an seinen beiden Seiten eine unterschiedliche Fläche auf, so daß die Druckflüssigkeit in Kammer 36 den Kolben 16, wie Fig. 2 zeigt, nach rechts verschiebt, d.h. in die Rückkehrstellung des Kolbens 16.

Im folgenden wird die Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. F i g. 1 zeigt den Bohrstahl 20 in äußerster Linksstellung, wo er vom Stoßkolben 16 nicht berührt werden kann. Diss ist die Stellung des Bohrstahls 20, wenn die Vorrichtung 10 von der zu bohrenden Stelle wegbewegt wird. In dieser Stellung und ohne die Durchlässe 48 kann sich der Kolben 16 im Übersteuerungsbereich 40 festsetzen und folglich keine oszillierenden Bewegungen mehr ausführen, um den Bohrstahl 20 zum Vibrieren zu bringen, um diesen zu lockern, wenn er von dem zu bohrenden Loch entfernt wird. Wenn der Kolben 16 den Bohrstahl 20 berührt, etwa während des Bohrens des Loches, verhindert der Rückstoß des Kolbens 16 normalerweise ein Festsetzen des Kolbens 16 in den Übersteuerungsbereich 40.

Mit Hilfe der verschiedenen Komponenten in der in Fig. 1 dargestellten Stellung wird die Kammer 38

druckbeaufschlagt, wobei der Koiben 16 gemäß Fig. 1 nach links bewegt wird und der am Kolben 16 angeordnete Flansch 34 in die Übersteuerungskammer 40 eintritt. Die Verzögerung des Kolbens 16, wenn Flansch 34 in die Übersteuerungskammer 40 eintritt, wird gesteuert von der Formgebung des Flansches 34, dem Abstand zwischen dem Außendurchmesser des Flansches 34 und dem Inneriumfang der Gegenbohrung 32 sowie der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit. Es ist natürlich wesentlich, daß die Bewegung des Kolbens 16 vollständig zum Stillstand gekommen ist, bevor der Flansch 34 am Lagerteil 12 des Gehäuses 11 anschlägt. Ein derartiger Schlag könnte letztlich die Zerstörung der Vorrichtung 10 zur Folge haben.

Infolge der Anordnung der Durchlässe 48 und der Ringnut 46, die eine Verbindung zwischen der Kammer 36 und dem Übersteuerungsbereich 40 herstellen, bleibt der Druck im wesentlichen ausgeglichen, ungeachtet des schnellen Eintritts des Flansches 34 in den Übersteuerungsbereich 40. Infolge der im wesentlichen gleichen Drücke hat die zusätzliche Fläche, die durch den verminderten Durchmesser des in der Bohrung 28 angeordneten Teils des Kolbens 16 geschaffen wird, zur Folge, daß der Kolben 16 sich gemäß F i g. 1 nach rechts bewegt, womit ein Festsetzen des Kolbens 16 vermieden wird.

Da die Kammer 36 mit konstantem Druck beaufschlagt ist, gelangt das Druckfluidum durch die Durchlässe 48, die Ringnut 46 in die Übersteuerungskammer 40, wobei sie den Druck über den Flansch 34 im wesentlichen gleichhoch hält, so daß der Kolben 16 tatsächlich nach rechts bewegt wird, wie in F i g. 1 zu ersehen ist. Mit der beschriebenen baulichen Anordnung bewegt sich der Kolben 16 während des »Leerlauf«-Betriebs der Vorrichtung 10 schnell hin und her, wobei er das Gehäuse 11 und den Bohrstahl 20 zum Vibrieren bringt und die Entfernung des Bohrstahls 20 aus dem zu bohrenden Loch unterstützt.

Nachfolgend wird die Ausführungsform gemäß F i g. 3 beschrieben. Der Teilquerschnitt gemäß F i g. 3 in vergrößerter Darstellung zeigt eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Bauweise, die ebenso effektiv ein Festsetzen des Kolbens verhindert. Angesichts der relativ geringfügigen baulichen Veränderungen werden alle Komponenten der Vorrichtung 10 mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wie vorher, mit Ausnahme jener Komponenten, die tatsächlich verändert wurden.

Die wesentliche Abwandlung gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform besteht in einer Veränderung des nach innen gerichteten Lagerteils 12, das in Fig.3 mit der Bezugsziffer 112 bezeichnet wird. Das Lagerteil 112 weist eine sie durchsetzende Bohrung 128 auf, in der der Kolben 16 gleitbar gelagert ist. In der Bohrung 128 des Lagerteils 112 ist eine Gegenbohrung 132 vorgesehen, welche den Übersteuerungsbereich 40 der Kammer 36 bildet. Wie vorstehend erwähnt, weist die Gegenbohrung 132 aus den vorstehend erwähnten Gründen einen etwas größeren Durchmesse;' auf, als der am Kolben 16 angeordnete Flansch 34.

Im Lagerteil 112 ist nahe des Teils des Kolbens 16 mit geringerem Durchmesser eine Ringnut 146 ausgebildet. In der Ringnut 146 ist eine mit dem Kolben 16 und dem Lagerteil 112 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung schaffende Dichtung 148 angeordnet. Die Dichtung 148 ist zwischen der Übersteuerungskammer 40 und einer Dichtung 150 angeordnet, die in einer mit dem Niederdruck-Rückkehrdurchlaß 44 verbundenen zweiten Ringnut 152 vorgesehen ist.

Mit der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird das Druckmittel durch die Dichtung 148 wirksam daran gehindert, aus der Übersteuerungskammer 40 auszutreten, wenn der Flansch 34 in die Kammer eintritt. Da das Druckmittel nicht aus der Übersteuerungskammer 40 entweichen kann, bleibt der Druck somit in der Übersteuerungskammer 40 und in der Kammer 36 im wesentlichen ausgeglichen. Es sei daran erinnert, daß der Teil des Kolbens 16 nahe des Lagerteils 112 einen kleineren Durchmesser aufweist, als jener im Lagerteil 14 angeordnete Teil des Kolbens 16. Somit werden die auf die unterschiedlichen Flächen des Flansches 34 des Kolbens 16 wirkenden Druckkräfte wirksam, um den Kolben 16 gemäß Fig. 3 und gemäß der in Fig. 2 vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung nach rechts zu verschieben.

Aus vorstehenden Erläuterungen der Vorrichtung 10 und aus der in Fig. 3 dargestellten Abwandlung des Erfindungsgegenstandes wird ersichtlich, daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche ein Festsetzen des Kolbens 16 in der Schlagbohrvorrichtung 10 wirksam

verhindern, wenn der Schlagbohrer »leerläuft«, d. h wenn der Stoßkolben 16 nicht mit dem Bohrstahl 20 ir Wirkverbindung steht. Demgemäß ist es möglich, die Vorrichtung 10 in »Leerlauf«-Zustand zu betreiben, urr den Bohrstahl 20 zum Vibrieren zu bringen, was zui Loslösung des Bohrstahls 20 wirksam beiträgt, wenn dieser in dem zu bohrenden Loch festsitzt.

Zusammengefaßt betrifft vorstehend beschriebener Erfindungsgegenstand Schlagbohrvorrichtungen, bei denen ein darin angeordneter Stoßkolben hin- und herbewegt wird, unabhängig davon, ob der Kolben den Bohrstahl erfaßt oder nicht, wobei die Vibration auf den Bohrstahl übertragen wird. Der Bohrstahl weist einen mit dem Stoßkolben zusammenwirkenden Übersteuerungsbereich auf, der eine Metall-auf-Metall-Berührung von Stoßkolben und Gehäuse während des Schlagbohrens verhindert. Es sind Einrichtungen vorgesehen, die den Verlust von Flüssigkeit aus dem Übersteuerungsbe reich verhindern, wobei der Stoßkolben zum oberer Ende seines Hubes hin bewegt wird und nicht in derr Übersteuerungsbereich festsitzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schlagbohrmaschine, mit einem in einem Gehäuse hin- und herbeweglichen Schlagkolben, dem zwei voneinander getrennte, hintereinanderliegende Kammern zugeordnet sind, von denen die vordere Kammer werkzeugseitig einen Übersteuerungsbereich aufweist, welcher durch einen auf dem Kolben angeordneten Ringflansch bis auf einen zwischen Flansch und Gehäuse verbleibenden ι ο Steuerschlitz von der Kammer abtrennbar ist, wobei der Kolbendurchmesser im sich im Übersteuerungsbereich der vorderen Kammer bewegenden Teil des Kolbens kleiner gehalten ist als im sich in dem anderen Bereich der vorderen Kammer bewegenden Kolbenteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersteuerungsbereich (14) bei den Bewegungen des Kolbens (16) mittels des Ringflansches (34) ständig von dem übrigen Bereich der Kammer (36) abgetrennt ist, wobei der Steuerschlitz (32) und der Übersteuerungsbereich (40) durch im Gehäuse angeordnete, von dem übrigen Bereich der Kammer (36) nach vorn verlaufende Durchlässe (48) umgangen sind, die in einer Ringnut (46) münden, entlang der der vor dem Ringflansch (34) liegende Teil des Kolbens (16) geführt ist.

2. Hydraulische Schlagbohrmaschine, mit einem in einem Gehäuse hin- und herbeweglichen Schlagkolben, dem zwei voneinander getrennte, hintereinanderliegende Kammern zugeordnet sind, von denen die vordere Kammer werkzeugseitig einen Übersteuerungsbereich aufweist, welcher durch einen auf dem Kolben angeordneten Ringflansch bis auf einen zwischen Flansch und Gehäuse verbleibenden Steuerschlitz von der Kammer abtrennbar ist, wobei der Kolbendurchmesser im sich im Übersteuerungsbereich der vorderen Kammer beweglichen Teil des Kolbens kleiner gehalten ist als im sich in dem anderen Bereich der vorderen Kammer bewegenden Kolbenteil, dadurch gekennzeichnet, daß der 4« Übersteuerungsbereich (40) bei den Bewegungen des Kolbens (16) mittels des Ringflansches (134) ständig von dem übrigen Bereich der Kammer (36) abgetrennt ist, wobei in einer vor dem Übersteuerungsbereich (40) im Gehäuse liegenden Ringnut (146) eine Dichtung (148) angeordnet ist, welche gegen den vor dem Ringflansch (134) liegenden Teil des Kolbens (16) flüssigkeitsabdichtend anliegt.