DE2512784C3 - Tieflochbohrhammer - Google Patents
TieflochbohrhammerInfo
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Description
15
Die vorliegende Erfindung betrifft einen zum
Anschluß an ein Bohrgestänge vorgesehenen liefldchhohrhammer,
welcher am unteren Ende einen Spüibohr en Vertiefungen und Hartmetall-Einsätze aufweisenden
Bohrmeißel trägt und in welchem ein mit einem Durchgangsloch versehener Schlagkolben unter pneumatischem
Antrieb mit vorgegebenem Maximalhub zwischen der zylindrischen Außenwand und einem
Innenrohr gesteuert auf und ab bewegbar ist. Derartige Tieflochbohrhämmer sind beispielsweise
us der DT-PS 10 00 310 bekannt. Dabei steht die Druckmittelzufuhr ständig mit dem Schlagkolben
uneesteuert in Verbindung. Der Auspuff des Druckmittels erfolgt am Ende des Rückhubs und am Anfang des
Schlaghubs der unter dem Eigengewicht des Schlagkolbens und unter dem Druck des eingeleiteten Druckmittels
abläuft das in einem Ringraum zwischen Kolben und Außenrohr expandiert und so einen Rückhub
bewirkt Die Bemessung dieses Ringraums ist kritisch für die Wirkungsweise des Hammers, welche im übrigen
auch von dem Durchmesser der Kolbenstange maßgeblich beeinflußt wird, die den Schlagkolben mit großem
Radialspiel führt. Dadurch wird die nutzbare Kolbenfläche stark verringert. Überdies ist der Schlagkolben
selbst schwer und lang, so daß seine Massenträgheit eine
rasche Schlagfolge verhindert. Ein ungelöstes Problem bleibt ferner die gleichmäßige Abfuhr des erzeugten
Bohrkleins. Außerdem läßt nicht nur die sichere Steuerung des Bohrhammerbetriebs zu wünschen übrig,
sondern auch seine Wirtschaftlichkeit.
Andere Tieflochbohrhämmer sind z. B. in den Ub-Hb
28 37 317 28 87 989 und 35 68 783 sowie in den DT-PS
1186816 1238864 und 1408666 beschrieben. Bei
diesen untereinander recht verschiedenen Ausführungsformen ist der Schlagkolben stets im Inneren eines
eieenen Zylinders geführt, was eine besondere Herstellungsgenauigkeit
verlangt und darüber hinaus die Zufuhr des Druckmittels erschwert, das übe' zum Teil
sehr enge und verwinkelte Kanäle in den Arbeitsraum eingebracht werden muß. Dadurch wird der Aufbau
solcher Bohrhammer kompliziert, und ihr Betneb ist
entsprechend störanfällig.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik mit
einfachen Mitteln zu überwinden und Tieflochbohrhammer zu schaffen, die bei übersichtlichem Aufbau und
wirtschaftlicher Herstellung einen zuverlässigen, kostensparenden Hochleistungsbetrieb auch unter ungünstigen
Arbeitsbedingungen ermöglichen. Insbesondere soll die sichere Funktion in ganz verschiedenem Gestein
ebenso gewährleistet sein wie Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung sowie einfache Handhabung und
Bei einem Tieflochbohrhammer der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
zumindest die kraftübertragenden axialbeweglichen Teile des Hammers in einem Polygonprofil ausgebildet
sind. Hierdurch wird mit geringein Aufwand und auf überraschend einfache Weise sichergestellt, daß die
bewegten Teile — jedenfalls soweit sie zum Antrieb bzw. zur Kraft- oder Drehmomentübertragung dienen
— nicht nur axial frei verschieblich sind, sondern auch jeder Drehbewegung zwangsschlüssig folgen. Die so
erzielte zügige Gleitführung und einwandfreie Abdichtung trägt wesentlich dazu bei, den pneumatischen
Antrieb verlustarm zu gestalten. Gleichzeitig ergibt sich auch eine besonders günstige Nutzung der verfügbaren
Querschnitte, die gegenüber den herkömmlichen Tieflochbohrhämmern stark vergrößert sind, so daß im
praktischen Einsatz Leistungssteigerungen von über 40% realisiert werden können.
Nichtzylindrische Profile sind zwar bei Bohrlochhämmern nach dem Stand der Technik bereits verwendet
worden, z.B. gemäß der erwähnten DTPS il 86 816. Längsnuten am Schaft des Schlagkolbens und des
Bohrmeißels i-nterbrechen dabei den zylindrischen Querschnitt am Umfang, so daß dieser die Gestalt eines
Keüprofils erhält, wie es bei Wellen-Naben-Verbindungen üblich ist. Es findet jedoch keine Kraft- oder
Drehmomentübertragung mittels des Profils der Bohrhammerteile statt. Außerdem handelt es sich bei diesen
Formen nicht um echte Polygon- oder K-Profile, die stets gerundete Mehreckprofile ohne Kerbwirkung zur
formschlüssigen Verbindung eines Außenteils mit einem Innenteil sind.
Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß das im Schlagkolben zentrisch und formschlüssig sitzende Innenrohr Polygonprofil hat, vorzugsweise
disharmonisches PC4-Profil. Vor allem der Schlagkolben selbst gleitet also auf einem Polygon-lnnenrohr. das
außer der Auf- und Abbewegung die Übertragung von Drehmomenten zuläßt. Die Normbezeichnung PC4
deutet ein Polygonwellen-Profil an, das einem Vierkant ähnelt, wobei die Kanten mit der Krümmung des
Außenradius gerundet und die dazwischen befindlichen Polygonflächen nach Art einer flachen Zykloide
gekrümmt sind. Die Erfindung ist nicht auf disharmonische Polygonprofile beschränkt, an deren Kantenübergang
ein Krümmungssprung stattfindet; grundsätzlich kommen auch harmonische Polygonprofile (mit gleitendem
Krümmungsübergang), Keilwellenprofile nach DIN 5480od. dgl. in Betracht.
Zweckmäßig weist das Innenrohr Luftdurchlässe auf, die je nach der Stellung des Schlagkolbens von diesem
versperrt bzw. freigegeben sind, wodurch die Steuerung des Bohrhammers stark vereinfacht wird. Insbesondere
können die Luftdurchlässe von zwei achsparallelen Bohrungen des Innenrohrs mit seitlichen öffnungen
gebildet sein, wovon wenigstens eine einer korrespondierenden Aussparung im Schlagkolben zugeordnet ist.
Vorteilhaft sind solche Bohrungen nahe gegenüberliegenden Polygonkanten bzw. auf einem Hauptdurchmesser
des Innenrohrs angeordnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Schlagkolben voneinander getrennte Axial- und
Radialdurchlässe besitzt, mittels derer je nach der Stellung des Schlagkolbens Strömungsverbindungen zu
korrespondierenden Ausnehmungen am Innen- und Außenrohr des Hammers herstellbar sind. Diese
Konstruktion gewährleistet, daß vielfältigen Anwendungswünschen mit wenigen Grundtypen Rechnung
getragen werden kann.
Zur Erzielung hoher Leistungen bei betriebssicherer Steuerung sieht die Erfindung ferner vor, daß das
Innenrohr mit den Antriebsteilen des Hammers in Strömungsverbindung steht oder direkt in Strömungsverbindung gebracht werden kann, insbesondere einerseits
mittels Durchlässen mit einem am oberen Ende angeordneten Dämpfungskolben und andererseits mit
dem Bohrmeißel.
Eine weitere Leistungssteigerung läßt sich dadurch erreichen, daß erfindungsgemäß der Bohrmeißelschaft
als Bohrkrone einen auswechselbaren, zumindest in Axialrichtung elastisch gepufferten Verschleißschuh
gleitbeweglich trägt. Dadurch werden Werkzeug und Gestänge geschont, da die Pufferung ohne nennenswerten
Verbrauch an Schlagenergie auftretende Erschütterungen dämpft bzw, unterbindet. Außerdem ergibt sich
eine beträchtliche Verbilligung im Gebrauch, weil bei stumpf gewordenem Werkzeug zunächst nur der
gepufferte Verschleißschuh ausgewechselt wird, wogegen der als Zwischenamboß dienende Bohrmeißelschaft
dank seiner viel größeren Standzeit erst später ausgetauscht werden muß.
Zur Verlängerung der Nutzungsdauer trägt es ferner bei, wenn der Verschleißschuh wenigstens einen
Polygoneinsatz aufweist, dessen Außcnlcil am Umfang abgesetzt und durch Dämpfungseinlagen in Umfangsrichtung
abgepolstert ist. Man erhält so eine Bohrkrone von großer Standzeit, die dem Bohrhammer ein
schnelles und kräftiges Vordringen vor allem in mittelhartem Gestein ermöglicht, aber auch in hartem
Gestein beachtliche Bohrgcschwindigkcitcn zu erzielen gestattet.
Für die Führung des Druckmittels, das bevorzugt von Druckluft gebildet ist, sieht eine Weiterbildung der
Erfindung vor, daß der Dämpfungskolbcn einen
zentralen Durchlaß und an seinem unteren Ende radiale Auslässe aufweist. Der Dümpfungskolben kann ferner
durch einen Ringpuffer abgefedert sein, der sich axial an einem rohrförmigen Gehäuse abstützt, das mil der
Außenwand des Hammers verschraubt ist und in dem ein Führungsbund für Lcichlgüngigkcit sorgt.
Die Handhabung eines Bohrhammers nach der Erfindung wird wesentlich erleichtert, wenn der
Gcstangc-Anschlußtcil des Hammers ein Konusgcwinde mit Umfangsaussparungcn aufweist, die mit einem
Gegenprofil tin den Außenenden der Gestüngcrohre
formschlüssig zusammenpassen. Derartige Greifprofile können bei Fang- und Brcchvorrichlungcn vorgesehen
sein, die wahlweise oder zusätzlich Backen bzw. Segmente besitzen, welche in eine Umfangsnut des
Konusgewindes eingreifen und dadurch den Bohrhammer haltern und tragen können.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht durin, daß das Innenrohr Test mit einem Halickörpcr
verbunden ist, in den ein koaxialer Stcucrzyllndcr ragt, der einen Ventilsitz für einen in dem Hallckörper
glcilbcwcglich geführten Stcucrkörpcr trügt. Insbesondere kann das Innenrohr mit dem Hultekörpcr
erfindungsgcmüQ einstückig sein. Vorzugsweise ist der
Hultekörpcr in einem mit der Außenwand vcrschruubten, den Stcucrzylindcr führenden rohrförmigen Gehäuse fest angebracht. Durch Austausch des Hultckörpcrs
und/oder des Schlagkolben«! erzielt man mit einfachsten Mitteln verschiedene Charakteristiken oder Kenndaten
des Bohrhummers.
Die Erfindung sieht ferner vor, duD der Hulickörpcr
ι·ιηΐΊΐ seitlichen l.mlulJ hat. der neben dem Innenrohr
mündet, dessen eine Bohrung mit dem Steuerrohr in Verbindung steht, wobei die andere Bohrung im
Haltekörper einen unter den Steuerkörper führenden Seitenkanal aufweist. Im oberen stirnseitigen Abschluß
des Steuerrohrs kann eine auswechselbare Düse angeordnet sein. Wahlweise oder zusätzlich kann sich
im Außenteil des Steuerkörpers, z. B. am Außenumfang eines sonst abdichtenden Stützringes, oder des Steuerzylinders
eine auswechsel- oder verschließbare Seitendüse befinden. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die
Steuerung des Bohrhammerbetriebs zu vereinfachen und zu verbessern. Auch kann rasch und billig in
Verbindung mit den vorgesehenen Düsen durch Verändern oder Austauschen einzelner Steuerungsteile
oder auch der ganzen Steuerungsanordnung die Betriebsweise und Leistung des Bohrhammers nach
Bedarf eingestellt und verändert werden, wie es das Gestein vor Ort und der verfügbare Verdichter
erfordern.
Gemäß einer wichtigen Weiterbildung der Erfindung ist der Steuerkörper nach Art einer Tcllerbüchsc
gestaltet und/oder am Außenrand mit Umfangsaussparungen versehen, die bei Anliegen des Steuerkörpers an
einem axialen Ventilsitz eine äußere Strömungsvcrbindung ermöglichen. Wird der Steuerkörper beispielsweise
am Ende der Schlagkolbcn-Abwärtsbewegung durch den momentanen Rückstau des Druckmittels angehoben
und an den darüber befindlichen Ventilsitz gepreßt, so wird die Druckmittelzufuhr auf dem direkten Weg
unterbrochen. Gleichzeitig fließt auf einem Nebenweg gedrosseltes einströmendes Druckmittel an den Umfangsaussparungen
vorbei, wodurch der Schlagkolben von unten belastet und in die Ausgangsstellung angehoben wird. Dann kann ein neuer Arbeitstakt
beginnen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Steucrzylindcr ein inneres, oben Querbohrungen aufweisendes
Stcucrrohr. auf dem ein federbelastet Steuerkolben glcitbar angeordnet ist. der unten
korrespondierende Querbohrungen besitzt und dessen Stirnflansch an den Dilmpfungskolbcn anlegbar ist
Diese Steuerungsteile besitzen eine einfache Form; sie lassen sich kostengünstig fertigen und bequem montieren
sowie warten. Wird der Dämfungskolben zurüekgc·
zogen, etwa wenn der Bohrmeißel keinen grollet Widerstand vorfindet und unter seinem Eigengewich'
einen schnelleren als den am Bohrgerät gcrudi
eingestellten Vorschub erführt, so bewirkt die l'cdcrbc lastung des Stcuerkolbcns dessen Anhebung, bis du
so einander zugeordneten Querbohrungen in Strömungs verbindung stehen. Dann erfolgt durch die Qucrbohrun
gen eine verstärkte Zufuhr von Druckmittel in da Steuerrohr, so daß der Spülbetrieb unter vollem Drucl
stattfinden kann. Gleichzeitig läuft der Teillast· odc
SS Leerlauf-Schlagbet rieb des Bohrhammers über dl
ScitendUsc weiter.
Zwischen dem Kopf des Schlagkolben» und eine Schulter der ihn führenden Außenwand kann el
Dümpfungsruum vorgesehen sein, ebenso zwischen der
to Kopf des Bohrmeißels und einer Schulter der lh führenden Haltckappe. Günstig Ist os dabei, wenn i
wenigstens einem Dämpfungsraum und/oder »wische axialbcwcglichcn, kraftübertragcndcn Teilen eine clt
stiseh· nachgiebige Einlage angeordnet Ist.
6s (Hs folgt die spezielle Beschreibung ab Figurenuu
zllhlung.)
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dt folgenden Beschreibung von AusfUhrungsbcispiclc
in
In :n n·
In :n n·
,or
en
anhand der Zeichnung. Darin zeigt
Fig. 1 a, b, c aneinandergesetzt zu denkende Teile der
Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Tieflochbohrhammcrs,
F i g. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie H-Il in Fi g. Ic,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte
abgewandelte Ausführungsform eines Bohrhammers nach der Erfindung,
Fig.4 eine Schnitt/Sciten-Ansicht, die im oberen
Teil der Schnittlinie IV-IV in F i g. 3 entspricht und
F i g. 5 einen Querschnitt entsprechend der Linie V-V im unteren Teil von F i g. 4.
Der in Fig. 1 gezeichnete Hammer ist in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Sein Oberteil weist ein
Rohr 2 auf, das einen Gewindesturzen als Anschlußteil 3 hat. An das Rohr 2 schließt sich unten ein Bohrmeißel 4
an, dessen Schaft 5 einen Verschleißschuh 6 halten.
Im Beispiel der F i g. 1 ist der Anschlußlcil 3 mil einem
Dämpfungskolben 7 einstückig, welcher Polygonprofil besitzt und in einem Diimpfungsz.ylinder 13 von
gleichem Profil formschlüssig gleitbar geführt ist. Der Dampfungskolben 7 hat einen Durchlaß 8 und einen
Rohransatz 9. der an seinem unteren linde mit Radialauslassen IO versehen ist. Hin Dichtiingsbund 11
stützt in Axui'richhing ein Führungsband 12 ab. das
beispielsweise aus TeiraHuorpolyäihylen besteht und
für l.eichigiingigkeit des Dämpfungskolbens 7 im
Dampfungs/ylinder 13 sorgt. Der Hub des Dampfungskolbens
7 ist durch einen Anschlag 14 in einer llubkammer 15 nach oben begrenzt. Nach unten wird
die Hubbegrenzung durch einen Ringpiiffer 16 bewirkt,
der sich axial an einem Gehäuse 17 absiüt/t. das mittels
einer Schraubverbindung 18 an dem Dämpfungszylinder 13 angebracht ist und den gleichen Außendurchmesser
hat wie diesel'. Der Innendurchmesser des Gehäuses 17 ist gegenüber dem Rohransatz 9 abgesetzt, so daß
eine Druckfeder 19 Plat/ findet,die sich am Außenteil 21
eines Steiier/ylinders 20 abstüt/t.
Im oberen, nach innen zylindrisch einspringenden Teil
17.1 des Gehäuses 17 ist eine Aussparung 17/'
vorhanden, welche den Durchtritt von Druckmittel aus den Radialauslässen IO in leder Stellung des Dämplungskolbens
7 ei moglicht.
Der Außenteil 21 des Sieuer/yhiulers 20 hat oben
einen nach innen einspringenden /ylinderansat/ 21a.
dessen lichte Weile dem Außeiulurchinessei des
Stut/rings 27 eines Sleucrkolbcns 28 entspricht, welcher
Hilf dem oberen Teil eines Stcuuiruhrs 32 gleilbai
ungeordnet im. Letzteres hut slirnseitig cmc Düse 34
und ist uls fester BeMiindteil des Steuer/ylinders 20 mit
Querbohrungen 33 versehen, welche in angehobener
Stellung den Steuerkolbens 28 mit dessen Querbohrungen 29 fluchten können.
Im Boden 23 des Sleucr/.ylinders 20 sind Bohrungen
24 sowie eine ringförmige Ausnehmung 25 vorhunden, in der eine Druckfeder 26 sitzt, die mit ihrem oberen
Ende un den Stutrring 27 angreift. Uudurch ist der Stcuerkolben 28 mit seinem Flunsch 30 in Anlüge um
unteren Ende des Rohrunsut/.es 9 gehalten, iiueh wenn
der Dllmpfungskolben 7 aus der gezeichneten unteren Endstellung uufwlimführt. Der dann mit nach oben
gehende Stcuerkolbcn 28 tritt mit dem Stuunng 27 in einen Kingruum 3t innerhalb des einspringenden
Zylindcrunsut/.os 2Ui ein; in dieser (nicht gezeichneten)
Stellung ist der Durchfluß von Druckmittel bis auf einen kleinen Nebenweg in einer uchspurullelcn, gegebenen
fulls teilweise oder μιιη/ verschließbaren Seitendose 22
am Außcnumfang des Stiitzringes 27 unterbrochen.
Unterhalb des Bodens 23 hat der Stcucrzylinder 20 einen Ventilsitz 35, an dem ein nach Art einer
Tellcrbüchse ausgebildeter Steuerkörper 36 zur Anlage kommen kann, wenn er von dem Ventilauflager 38 eines
Haltekörpers 39 abgehoben ist. Ferner weist der Stcucrkörper 36 am Umfang seines Tellerlcils eine
Anzahl von Aussparungen 76 auf, die außerhalb des Ventilsitzes 35 eine Slrömungsvcrbindung von oben
ίο nach unten ermöglichen, wenn der Stcucrkörper 36 von
dem Ventilauflager 38 abgehoben ist.
Der Steuerzylinder 20 ragt mit einem Rohransatz 37 in den Haltekörper 39 hinein, dessen Oberteil
zylindrisch gestaltet ist und an einer UiV:r.ingsstclle (in
Fig. la rechts) einen Seilcnkanal 40 aufweist. Der Haltckörper 39 ist einstückig mit einem Innenrohr 41.
das vorzugsweise Polygonprofil hat und parallel zu einer Rückstau-Bohrung 42 eine Spülbohrung 43
aufweist, die mit dem Inneren des Steucrrohrs 32 in Verbindung steht. Parallel zu dem Innenrohr 41 ist im
Oberteil des Haltekörpers 39 ein Druckmittel-Einlaß 44 angeordnet, der oben in eine an den Steuerkörper 36
anschließende Ringkammer 36a miindel. Während die Spülbohrung 43 mit einer Radialöffnung 46 versehen ist,
hat die Rückstau-Bohrung 42, die am unteren Ende durch einen dewindestopfen 47 verschlossen isi. dort
eine Radialöfinung 45.
/.wischen dem Innenrohr 41 und der Außenwand 48
des Rohrs 2 ist der Kopfteil eines .Schlagkolbens 50 geführt, der ein Durchgangsloch 51 von Polygonprofil
aufweist. Ein Dämpfungsraum 48;i mit einer Schulter 49
in der Außenwand 48 begrenzt den Weg des Schlagkolbens 50, der in Fig. Ib in seiner tiefsten
Stellung gezeichnet ist. An wenigstens einer Umfangsstelle hat der Schlagkolben 50 eine beispielsweise als
Längsschlitz oder -nut ausgebildete Aussparung 52, an deren Oberteil eine Öffnung 53 radial anschließt.
Ober eine Schraubverbindung 54 isi mit dem
Außenrohr 48 eine rohrförmige I lallekappc 55 verbtin
den, die am Innen und Außendurchmesser den darüber
befindlichen Rohrleil ohne Abstulung fortseizt. Im
unteren Teil der Huliekappc 55 isi eine als Amhoß-Au
schlag wirkende Schulter 56 vorgesehen, die ilen Weg lies Bohrmeißels 4 nach unten begrenzt.
An den Kopf 57 des Bohrmeißels 4 schließt dessen Schah 58 an, der ebenso wie der innere Unicrieil der
llaltckappe 55 Polygonprofil aufweist und nahe seinem
unleren l.nde mit einer Ringiuii 59 versehen isi In diese
greift cm vorzugsweise geteilter Haltering 63 ein, der
SO /wischen einem Kingcinstit/ 62 und vmum mit
Steekuusnehmungen für ein Werkzeug versehenen Cewindering 64 in der uls Verschleißschuh 6 ausgebildeten Bohrkrone 6t gehalten ist. Auch der Ringeinsal/ 62
hut innen entsprechendes Polygonprofil, wie insbeson· dere I i g. 2 erkennen ItIlM. Am AulJeniimfung ist der
Haltering 62 nach Art eines Sperriids rtidiul ubgesel/l.
Über Dllmpftmgscinlagen 70. die beispielsweise Steckkeile uns Polyurethan sein können, greifen die dadurch
gebildeten radialen Vorsprunge des Rlngeinsut/es 62 un
zugeordneten Nasen 71 der Bohrkrone 61 un. Zur gedämpften Axiulubfcdcrung des Bohrmeißels 4 wirkt
dessen unteres Ende mit einem Pufferstock 69
zustimmen, dus ebenso wie der Bohrmellk'lschnft 58 mit
einem ZcntruldurehlulJ 60 versehen und um AulJenum-
6S fang von einer Anschliigschelbe 66 umfüllt isi. welche
die Axiulbewegimg des DohrmciUclschtifls 38 In der
Bohrkrone 61 mich unten hegnwi.
Die Bohrkrone 61 lsi mit Spiilltift-Offnungcn 67
/11111, (Ml I
ίο
versehen, welche an den Zcntraldurehlaß 60 anschließen
und in Vertiefungen münden, die mit in Fig. 10 gestrichelt angedeuteten Außennuten 68 in Verbindung
stehen. Am Boden und an der angefaßten Bodenkante trügt die Bohrkrore 69 starr befestigte Hartmeialleinsätze
in Form von Warzen 69, die über den Umfang bzw. die BodenfUiche vorzugsweise regelmäßig verteilt sind.
Die Arbeitsweise eines solchen Tieflochbohrhammers ist folgende: Durch die Bohrung 8 des Dümpfungskoldi
D 34 i Ih 32 d bens 28 hebt diesen an, bis sein Stützring 27 in den Ringraum 31 eingetreten ist und/oder bis der Flansch 30
an der Inncndurchmcsscr-Stufc des Gehäuseteils 17a abdichtend zur Anlage kommt. Im ersteren Fall kann
das im Durchlaß 8 anstehende Druckmittel weiterhin durch die Radialauslässe 10 und die Aussparung Mb
abströmen; es fließt dann aber über die in dieser Stellung fluchtenden Querbohrungen 33 und 29 in das
Innenrohr 32 und weiter in die Spülbohrung 43, so daß
d ll
bens 7 sowie durch die Düse 34 im Innenrohr 32 des io darin bei praktisch kurzgeschlossener Düse 34 der volle
Steuerzylinders 20 gelangt ständig Druckmittel über die Betriebsdruck herrscht und die gesamte Druckmittelleistung
für den Spülbeiricb eingesetzt wird. Eine solche verstärkte Druckmittelzufuhr ist beispielsweise zweck-
Bohrung 43, das Durchgangsloch 51 und den Zentraldurchlaß 60 sowie die Öffnungen 67 an die Bohrlochsohle,
so daß das während des Bohrvorganges erzeugte Bohrklein fortlaufend unter Druck ausgespült wird.
Wenn der Dämpfungskolben 7, dessen Polygonprofil im Rohr 2 gepunktet angedeutet ist, mit seinen Radialausliissen
10 die Aussparung 17b nahe der gezeichneten unteren Stellung (F i g. la) erreicht hat, tritt Druckmittel
in die zwischen dem Außenieil 21 und dem Steuerkolben 28 vorhandene Ringkammer 31 des Steuerzylinders 20
ein, strömt durch die Bohrungen 24 und den Innenraum des Steuerkörpers 36. verläßt diesen über die Ringkammer
36.1 und gelangt durch den Einlaß 44 in den Arbeitsraum oberhalb des .Schlagkolbens 50. Letzterer
wird dadurch abwärts bewegt, bis der Kopf des Sehalgkolbens 50 im Dämpfungsraum 48.; vor der
Schulter 49 einen gleichgroßen Gegendruck aufgebaut hat. Zuvor trifft das untere Ende des Schlagkolbens 50
auf den Bohrmeißelkopf 57. welcher hierdurch in der Haltekappe 55 abwärts fährt und den Verschleißschuh 6
bzw. die Bohrkrone 61 nach unten bewegt. Da auch der Bohrmeißelschaft 58 in der Haltekappe 55 einerseits
und in den Ringen 62, 64 andererseits mit gepunktet angedeutetem Polygonprofil geführt ist, erfolgt während
sämtlicher Axialbewegungen auch drehende Mitnahme, wenn von einem (nicht gezeichneten)
Bohrmotor über ein (gleichfalls nicht dargestelltes) Gestänge eine Drehbewegung auf den Bohrhammer I
übertragen wird.
Durch den Aufprall des Verschleißschuhes 6 bzw. der Bohrkrone 61 auf die Bohrlochsohle ledert der
Bohrmeißel 4 nach oben zurück. Seine Aufwärtsbewegiing
kann sich auf den Schlagbolzen 50 übertragen, der sich unter diesem Stoß und/oder durch den Druckmittel-Rückstau
im Dämpfungsraum 48,1 zunächst so weil abhebt, bis die Öffnungen 45 und 52, 5) miteinander in
Verbindung kommen. Der Druckmittelsiau und die Abwärtsbewegung des Schlagkolben* 50 bewirken
über auch, duü der Stcuerkorper 36 vom Vcntihuiflagcr
38 abgehoben und an den Ventilsitz 35 gedrückt wird. Gleichzeitig wird der Zustrom von Druckmittel zu dem
Hinlaß 44 und mithin zur Oberseite des Schlugkolbens unterbrochen. Infolgedessen wirkt nun der volle Druck
des über die llmfungsuusnchmungcn 76 un dem Steiierkörper 36 vorbeifließenden Druckmittels durch
den Sciicnkunnl 40 und die Rückstau- Bohrung 42 auf die
Unterseite des Schlugkolbens SO, no duß dieser weiter
aufwärts fährt und In seine Ausgangsstellung zurtlckgc·
lungt. Dunn kunn der nltchste Arbcitstukt beginnen.
Statt dieses Vollust-Bcirlebcs ist auch ein ToIIInM-Uctrieb
möglich, beispielsweise wenn der Bohrmeißel 4 unter dem Eigengewicht des Bohrhummers I einen
schnelleren uls den um Bohrgerät gerade eingestellten Vorschub erführt und Im
Widerstund vorfindet. In
Widerstund vorfindet. In
mäßig, wenn etwa die Einleitung von 6 mVmin unter
13 bar bei hartem Gestein nicht ausreicht und die Energie gesteigert werden muß, damit für die
Bohrkleinspiilung stets genügend Druckmittel zur Verfugung steht.
Auch wenn der Dämpfungskolben 7 hochgezogen ist und voller Spülbetrieb im Gange ist, wird durch die
Seitendüse 22 am Siützring 27 noch für den Leerlaufbetrieb
des Schlagkolbens 50 Druckmittel abgezweigt, das durch die Bohrungen 24. den Innenieil lies Steuerkörpers
36 und die Ringkammer 36.Ί in den Einlaß 44 strömt, so daß die Oberseite des Schlagkolben 50
beaufschlagt wird. Seine nachfolgende Aufwärtsbewegung geht in der oben geschilderten Weise mit
Druckmitlelunterstützung über den Weg 76, 40, 42, 45, 52, 53 vorsieh.
Die Betriebsweise des Bohrhammers I kann in einfacher Weise den jeweiligen Verhältnissen angepaßt
werden. So lassen sich Düsen J4 mit verschiedener Durchlaßweite einsetzen, wodurch das Ausmaß der
Druckminderung bzw. der adiabatisciien Expansion
nach Bedarf eingestellt werden kann. Auch die Seitendüse 22 kann ausgewechseil und gegebenenfalls
verschlossen weden.
Zur Erhoh.ing der Betriebssicherheit und vor allem der Standzeiten kann es ferner zweckmäßig sein, in den
Dämpfungsraum 4Hw und/oder an dem AmboßAn
schlag Dämpfungsringe einzulegen, welche die Bewegung der zugehörigen Kolben auch dann weicl
abfangen, wenn sich im Schwersteinsatz Abnuizungei
eingestellt haben sollten, die eine verschlechtern Abdichtung der axialbewegten Teile zur Folge haben.
Eine abgewandeile und teilweise vereinfachte Aus luhrungsform eines erfindungsgemäßen Bohrhammer
ist in den I i g. Ibis O dargestellt", wobei Einzelheiten, du
mit dem Ausfuhrungsbeispiel von F i g. I und 2 in wesentlichen übereinstimmen, zur Vereinfachung weg
gelassen sind.
Mun erkennt aus F i g. J und 4. daß der Anschlußiell
noch Art der Befestigung von Oestllngerohren zylin
Widet
Dlimpfungskolbcn 7 bis un den Anschlug 14 mich oben
zurückgezogen, und die Fcdcrbeluslung des Steuerkol
drisch derurt ausgebildet sein kunn. daß der Außen
SS durchmesser mit demjenigen des Bohrhummers
übereinstimmt. Am Kopf des Ansehliißteils 3 ist innoi ein sich nuch oben erweiterndes Konusgewinde * vorgesehen, un dns sich der Durchluß 8 unschlleß Außen hut der Anschlußteil 3 ein innenprofil 91. des»« to Rillen vorzugsweise In regelmäßigen UmftingsubMBn den ungeordnet sind und mich tiefer bzw. schürfe profiliert sein können, nix in Flg. 1 gezeichnet. Diese innenprofil 91 kunn In Verbindung mil Fung· un - , - „ Brechvorrlchiiingen benutzt worden, die ein formschlU! Gestein keinen großen 65 »igCs (Jegcnprofil uufwelsen und mich Art von Bücke diesem Fülle wird der oder Greifern den Anschlußtell 3 umfassen, wenn dl
übereinstimmt. Am Kopf des Ansehliißteils 3 ist innoi ein sich nuch oben erweiterndes Konusgewinde * vorgesehen, un dns sich der Durchluß 8 unschlleß Außen hut der Anschlußteil 3 ein innenprofil 91. des»« to Rillen vorzugsweise In regelmäßigen UmftingsubMBn den ungeordnet sind und mich tiefer bzw. schürfe profiliert sein können, nix in Flg. 1 gezeichnet. Diese innenprofil 91 kunn In Verbindung mil Fung· un - , - „ Brechvorrlchiiingen benutzt worden, die ein formschlU! Gestein keinen großen 65 »igCs (Jegcnprofil uufwelsen und mich Art von Bücke diesem Fülle wird der oder Greifern den Anschlußtell 3 umfassen, wenn dl
n den Anschlußteil 3 umfassen, wenn Verschnürung mit einem (nicht gezeichneten) OeMlIr
gcrohr bewerkstelligt oder gelöst werden soll. ZusUta
lieh hai cIlm· Anschlußleil 3 eine umlaufende Ringnut 92,
in wclehe Klammern, Kucken oder Segmente einer geeigneten \ ladevorrichtung eingreifen können, um den
Bohrhammer 1 zu tragen bzw. sein Eigengewicht abzufangen.
Ähnlich wie im Ausführungsbcispie) der Fi g. Iu kann
der Anschlußteil 3 auch bei der Ausfülmmgsform gemäß
F i g. 4 in einen Dümplungskolben übergehen, dessen Führung mil «.lern Außenrohr des Bohrhammers
einstückig oder fest verbunden ist. Eine außerordcntliehe
Vereinfachung besieht jedoch darin, daß der Sieuerieil, welcher im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
aus den Elementen 20 bis 47 besteht, hier entfallen kann.
An dem Innenrohr 93. das in nicht gezeichneter Weise
in bezug auf das Außeiimhr festgelegi ist. aber unter
Umstünden sogar mit dem Dämpfungskolben verbunden oder einstückig sein kann, sind nahe dem unteren,
stirnseilig verschlossenen Ende radiale Öffnungen 94 vorgesehen. Das Innenrohr 93 führt den Schlagkolben
95, wozu ein beispielsweise disharmonisches Polygonprofil (etwa vom Typ PC 4) vorhanden sein kann. Der
Schlagkolben 95 hai eine Anzahl von Axialdurchlassen
96, die in Umfangsrichiung gegenüber einer entsprechenden
Anzahl von Radialdurchlässen 97 versetzt sind. Diese münden in der gezeichneten untersten Stellung
iles Schlugkolbens 95 in einen ringförmigen Däniplungsraum
78, welcher von einer Schulter 99 des Aullenrohrs 98 nach unten begrenzt ist. Letzteres geht
in llaliekappe 100 über, deren Schulter 5b einen
entsprechenden Dämpfungsraum 77 für den Kopf 57 des Hohlmeißels 4 begrenzt. Der Bohrmeißelschaft 5 bzw.
58 hai ebenso wie die llahekappe 100 gleichfalls
Polygonprofil und ist von einem Durchlaß 60 zentral durchsetzt.
Wie mau aus I■'i g. ■'>
erkennt, sind im gezeichneten ■Ntisfiihningsbeispiel jeweils vier Axialdurehlässe 9h und
vier Radialdurchlasse 97 zueinander versetz! in regelmäßigen Uml'ungsuhstundcn vorgesehen, l's ist
anzumerken, daß aikh andere Gestaltungen der ,)o
Durchlaß-Querschnitte, andere Verteilungen und andere Anzahlen entsprechender Kanäle crl'indungsgemäß
möglich sind.
Der mit Diuckmiltel beaufschlagte Schlagkolben 95
bewirkt im Betrieb durch den Andruck lies Bohrmeißels 4j
4 seine eigene Steuerung. Zunächst wird er unter dem I>ruck des in den Arbeitsraum außerhalb des Innenrohts
93 einströmenden Druckmittels nach unten bewegt, (legen linde seines Hubes kommt eine Sirömungsverbindung
zwischen den Rudiulöffnungcn 94 des Innenrohrs
93, den Radialduuhlässen 97 des Schlagkolbens 95 und dem Dainpfungsraiim 78 zustande, so dull sich in
diesem ein (legeiulruck aulbaut, welcher die Bewegimgsumkehr
ties Schlugkolbens 95 vorbereitet und unterstützt. Vorher trifft jedoch die Unterseite des
Schlagkolbens 95 auf den Kopf 57 des Bohrmeißels 4, der dadurch abwartsbewegt wird und seinerseits im
Dämpfungsraum 97 eine Gasfederung hm. Wenn durch den Andruck der Bohrkrone 6 bzw. 61 und/oder durch
den im Dampfungsraum 78 aufgebauten Gegendruck der Schlagkolben 95 aulwänsbewegt wird, so tritt
vorübergehend eine Unterbrechung des Zustroms von Druckmittel durch die Axialdurchlässe 96 nach unten
ein, bis die Radialöffnungen 94 ties Innenrohrs 93 von
dem vorbeigefahrenen Schlagkolben 95 freigegeben sind. Während der Spülbetrieb sofort weitergeht,
bewirkt der dichtende Abschluß der unteren Mündungen der Axialdurchlüsse 96. daß mittlerweile wieder der
volle Betriebsdruck am Schlagkolben 95 wirksam wird, so daß dieser einen neuen Arbeitstakt einleitet.
Zu erwähnen ist, daß zur Führung des Schlagkolbens 95 am Innenrohr 93 ein (der Deutlichkeit halber nicht
dargestelltes) Polygonprofil vorhanden sein kann, doch ist es ebenso wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und
1 auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, für die Führung des Sehlagkolbens 95 kreiszylindrische
Teile zu verwenden, wenn entsprechende Kanäle, I Imfangsausnehmungen usw. vorhanden sind, die eine
geeignete Steuerung ermöglichen.
Für die Gleitverbindung des Rohrs 2 mit dem
Anschlußleil 3 und mil dem Bohrmeißel 4 ist nach der Erfindung stets ein Polygonprofil vorgesehen. An den
Dänipfungsruumen bzw. den zugeordneien .Schultern
der uxialbeweglichen Teile können nach Bedarl Däiupfungseinlagen vorhanden sein, numenilich Ringe
die in entsprechenden Ringnuten axialen Hall linden Ähnliche Dämplungssiücke können gegebcnenfull»
auch zwischen der llulu-kappe 55 bzw. 100 und dei
Bohrkrone hl bzw. dem Verschleillschuh 6 angeordne
werden; beispielsweise kann der Gewindering 64, dei
sich zweckmäßig mit einem Bund an der Oberkante de Vcrschleißschuhes abstutzt, eine Dumpfungseiulagi
tragen oder bild ·η.
lliei/vi 2 Blatt /eiehtumi'.eu
Claims (24)
1. Zum Anschluß an ein Bohrgestänge vorgesehener Tieflochbohrhammer, welcher am unteren Ende
einen Spülbohrungen, Vertiefungen und Hartmetall-Einsätze aufweisenden Bohrmeißel trägt und in
welchem ein mit einem Durchgangsloch versehener Schlagkolben unter pneumatischem Antrieb mit
vorgegebenem Maximalhub zwischen der zylindri- >°
sehen Außenwand und einem Innenrohr gesteuert auf und ab bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest die kraftübertragenden axialbeweglichen Teile des Hammers (1) in einem
Polygonprofil ausgebildet sind. >s
2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Schlagkolben (50) zentrisch
und formschlüssig sitzende Innenrohr (41) Polygonprofil hat. vorzugsweise disharmonisches
PC4-Profil.
3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (41) Luftdurchlässe
aufweist, die je nach der Stellung des Schlagkolbens (50) von diesem versperrt bzw.
freigegeben sind. *5
4. Bohrhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftdurchlässe von zwei achsparallelen Bohrungen (42, 43) des Innenrohrs
(41) mit seitlichen öffnungen (45, 46) gebildet sind, wovon wenigstens eine (45) einer korrespondierenden
Aussparung (52) im Schlagkolben (50) zugeordnet ist.
5. Bohrhammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (42, 43) nahe
gegenüberliegenden Poiygonkanten bzw. auf einem Hauptdurchmesser des Innenrohrs (41) angeordnet
sind.
6 Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schlagkolben (95) voneinander getrennte Axial- und Radialdurchlässe (96, 97) besitzt, mittels derer je
nach der Stellung des Schlagkolbens (95) Strö mungsverbindungen zu korrespondierenden Ausnehmungen
am Innen- und Außenrohr (93, 98) des Hammers (1) herstellbar sind.
7. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Innenrohr (41) mit den Antriebsteilen des Hammers (1) in Strömungsverbindung steht, insbesondere
einerseits mittels Durchlässen mit einem am oberen Ende angeordneten Dämpfungskolben (7) und
andererseits mit dem Bohrmeißel.
8. Bohrhammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmeißelschaft (58) als
Bohrkrone einen auswechselbaren, zumindest in Axialrichtung elastisch gepufferten Verschleißschuh
(61) gleitbeweglich trägt.
9. Bohrhammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißschuh (61) wenigstens
einen Polygoneinsatz aufweist, dessen Außenteil am Umfang abgesetzt und durch Dämpfungseinlagen
(70) in Unifangsrichtung abgepolstert ist.
10. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 7 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (7) einen zentralen Durchlaß (8) und an seinem
unteren Ende radiale Auslässe (10) aufweist.
11. Bohrhammer nach wenigstens einem der
Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfiingskolben (7) durch einen Ringpuffer (16)
abgefedert ist, der sich axial an einem rohrförmigen Gehäuse (17) abstützt, das mit der Außenwand (48)
des Hammers (1) verschraubt ist.
12 Bohrhammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (7) in
einem mit dem rohrförmigen Gehäuse (17) verschraubten Zylinder (13) durch ein Führungsband
(12) leichtgängig geführt ist.
13. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gestänge-Anschlußteil des Hammers (1) ein Konus-Gewinde (9) mit Umfangsaussparungen aufweist.
14 Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das Innenrohr (41) fest mit einem Haltekörper (39) verbunden ist. in den ein koaxialer Steuerzylinder
(20) ragt, der einen Ventilsitz (35) für einen in dem Haltekörper (39) gleitbeweglich gefühlten Steuerkörper
(36) trägt.
15. Bohrhammer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (36) nach Art
einer Tellerbüchse gestaltet und/oder am Außenrand mit Umfangsaussparungen (76) versehen ist.
16. Bohrhammer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (39) in
einem mit der Außenwand (48) verschraubten, den Steuerzylinder (20) führenden rohrförmigen Gehäuse
(17) fest angebracht ist.
17. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 14 bis
116, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (20) ein inneres, oben Querbohrungen (33) aufweisendes
Steuerrohr (32) hat, auf dem ein federbelasteter Steuerkolben (28) gleitbar angeordnet ist, der
unten korrespondierende Querbohrungen (29) besitzt und dessen Stirnflansch (30) an den Dämpfungskolben (7) anlegbar ist.
18. Bohrhammer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (28) einen
Stützring (27) aufweist, durch den ein Ringraum (31) des Steuerzylinders (20) in der oberen Stellung des
Dämpfungskolbens (7) abgedichtet ist.
19. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß
der Haltekörper (39) einen seitlichen Einlaß (44) hat, der neben dem Innenrohr (41) mündet, dessen eine
Bohrung (43) mit dem Steuerrohr (32) in Verbindung steht, wobei die andere Bohrung (42) im Haltekörper
(39) einen unter den Steuerkörper (36) führenden Seitenkanal (40) aufweist.
20. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß
im oberen stirnseitigen Abschluß des Steuerrohrs (32) eine auswechsel- und/oder teilweise oder ganz
verschließbare Düse (34) angeordnet ist.
21. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß
sich im Außenteil (21) des Steuerzylinders (20) und/oder im Stützring (27) des Steuerkolbens (28)
eine auswechsel- und/oder Teilweise oder ganz verschließbare Seitendüse (22) befindet.
22. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kopf des Schlagkolbens (50) und einer Schulter (49) der ihn führenden Außenwand (48) ein
Dämpfungsraum (48a) vorgesehen ist.
23. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kopf (57) des Bohrmeißels (4) und einer Schulter (56) der ihn führenden Haltekappe
(55) ein Dämpfungsraum (77) vorgesehen ist.
24 Bohrhammer nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Dämpfungsraum (48a, 77) und/oder zwischen axialbeweglichen, kraftübertragenden Teilen eine elastisch-nachgiebige
Einlage angeordnet ist.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752512784 DE2512784C3 (de) | 1975-03-22 | Tieflochbohrhammer | |
AT188976A AT345759B (de) | 1975-03-22 | 1976-03-15 | Tieflochbohrhammer |
CH345376A CH613748A5 (en) | 1975-03-22 | 1976-03-19 | Deep-hole hammer drill |
SE7603423A SE404831B (sv) | 1975-03-22 | 1976-03-19 | Djuphalsborrhammare |
GB7611423A GB1542139A (en) | 1975-03-22 | 1976-03-22 | Deep drill hammer |
BE165435A BE839878A (fr) | 1975-03-22 | 1976-03-22 | Marteau foreur pour le percage de trous profonds |
US05/669,119 US4043409A (en) | 1975-03-22 | 1976-03-22 | Drill steel for deep drill hammers |
FR7608250A FR2305580A1 (fr) | 1975-03-22 | 1976-03-22 | Marteau foreur pour le percage de trous profonds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752512784 DE2512784C3 (de) | 1975-03-22 | Tieflochbohrhammer |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2512784A1 DE2512784A1 (de) | 1976-09-23 |
DE2512784B2 DE2512784B2 (de) | 1976-12-30 |
DE2512784C3 true DE2512784C3 (de) | 1977-08-11 |
Family
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