DE2548284B2 - Hydraulische Schlagbohrmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schlagbohrmaschine, die beim Bohren von Sprenglöchern und Tiefbohrungen bei der Gewinnung von Bodenschätzen, beim Vortreiben von Tunnels, bei Bauarbeiten usw. ihre Anwendung finden kann.

Es ist eine hydraulische Schlagbohrmaschine zum Niederbringen von Sprenglöchern und Bohrungen bekannt, in deren Gehäuse, das Druckmittelkanälc aufweist, ein Stufenkolbenhammer in axialer Richtung beweglich angeordnet ist, der mit seinem größten Durchmesser dem Kopfteil der Maschine zugekehrt ist.

Der Stufenkolbenhammer wird in Richtung zum Kopfteil der Maschine durch eine zylindrische Feder belastet und übt unter der Einwirkung des Druckes einer Flüssigkeit eine Hin- und Herbewegung aus, indem er Arbeits- und Leerhübe vollzieht Bei seinen Arbeitshüben schJägt der Stufenkolbenhammer auf den Werkzeugamboß, der im Kopfteil des Gehäuses der Maschine angeordnet ist. Die hydraulische Maschine weist eine auf den Stufenkolbenhammer aufgesetzte Dn.'ckdifferenz-Stufenventilhülse auf, die sich unter gleichzeitiger Verteilung der Flüssigkeit in die in Vortriebsrichtung vor dem Kolben liegende vordere Arbeitskammer und in die Atmosphäre hin- und herbewegt Zur Verwirklichung einer Drehung des Werkzeugs ist die Maschine mit einem Drehwerk ausgestattet, das mit einem am Amboß angebrachten Zahnrad in kraftschlüssiger Verbindung steht

Der Stufenkolbenhammer ist in der bekannten hydraulischen Schlagbohrmaschine als ein Ganzes ausgebildet, d. h. seine beiden Stufen unterschiedlichen Durchmessers sind als ein Bauteil hergestellt, und seine kleinere Stirnfläche befindet sich stets im Endteil des Gehäuses, das immer mit einer Druckleitung in Verbindung steht. In der in Richtung der Bohrung vorderen Endstellung der Stufenventilhülse treten deren Kanäle mit denen im Gehäuse in Verbindung, mit deren Hilfe eine Verbindung des vor dem Stufenkolbenhammer liegenden Gehäuseraums, der vorderen Arbeitskammer, mit der Druckleitung hergestellt wird. Die

JO Druckflüssigkeit tritt in die vordere Arbeitskammer ein und bewirkt den Leerhub des Stufenkolbens unter Zusammendrücken der zwischen der hinteren Stirnfläche der größeren Stufe des Stufenkolbens und einem Ringvorsprung des Gehäuses angeordneten Ringfeder.

i~> Am Ende des Leerhubes greift der Stufenkolbenhammer mit einem Außenringvorsprung in den Innenringvorsprung der Stufenventilhülse ein und reißt das Ventil vom Amboß weg, wonach die Stufenventilhülse infolge der Differenz, die zwischen der Größe ihrer Stirnflächen besteht, unter der Einwirkung der Flüssigkeit zurückgeht und die Auslaßkanäle öffnet. Dabei werden die Ventilkanäle von der seitlichen Zylinderwandung des Gehäuses zugedeckt, und die vordere Arbeitskammer wird von der Druckleitung getrennt, wodurch über dem Stufenkolben und in der Druckleitung ein Flüssigkeitsschlag erfolgt. Unter der Einwirkung dieses Flüssigkeitsschlages und des auf die Stirnfläche der kleineren Stufe des Kolbenhammers einwirkenden Überdrucks der Flüssigkeit sowie unter dem Angriff der sich entspannenden Zylinderfeder beginnt der Stufenkolben seinen Arbeitshub und verdrängt die Flüssigkeit aus der vorderen Arbeitskammer in die Umgebung. Am Ende dieses Arbeitshubes verstellt der Stufenkolben das Ventil, das die Auslaßkanäle verschließt, in seine vordere Endstellung und übt einen Schlag auf den Werkzeugamboß aus, der mit dem Werkzeug verbunden ist. Infolge des Abstoppens des Stufenkolbens erfolgt ein zweiter Flüssigkeitsschlag in der Rohrleitung, unter dessen Wirkung und unier der Wirkung des Überdrucks der Flüssigkeit der Stufenkolben wiederum seinen Leerhub beginnt, und der ganze Arbeitsvorgang wiederholt sich.

Ein Nachteil dieser bekannten hydraulischen Schlagbohrmaschine besteht darin, daß sie kein unabhängiges

^ Drehwerk zur mit der Wirkung des Stufenkolbens synchronen Drehung des Bohrwerkzeugs enthält. Betreibt man die hydraulische Schlagbohrmaschine mit öl, so können allgemein bekannte Hydraulikmotoren

mit hohem Drehmoment (Schaufel-, Radialkolbenmotoren u.a.m.) eingesetzt werden. Jedoch sind diese Hydraulikmotoren nicht für den Betrieb mit Wasser geeignet Darüber hinaus ist auf diese Weise keine mit der Wirkung des Kolbenhammers der hydraulischen Schlagmaschine synchrone Drehung des Bohrers möglich.

Aus der GB-PS 8 95 870 und der DE-PS 11 75 184 sind vorzugsweise pneumatisch, aber prinzipiell auch hydraulisch betreibbare Schlagbohrmaschinen mit zwei Schlagkolben bekannt, bei denen eine direkte Verbindung zwischen der Steuerung einer Umsetzvorrichtung und der der Schlagkolben besteht.

Bei der Schlagbohrmaschine gemäß der GB-PS 8 95 870 ist das Steuerventil als Drehschieber ausgeführt, und während eines Arbeitszyklus erfolgt ein zweimaliger Ausstoß des Druckmittels in die Umgebung. Dadurch ergeben sich aber die Nachteile einer erhöhten Lautstärke der Maschine, sie wird kompliziert und ihr Nutzleistungskoeffizient verringert sich. Infolge der Gleichheit der Größe der Arbeits- und Leerhubflächen des Schlagkolbens ist außerdem der Verbrauch an Druckmittel sehr hoch. Da die Schlagbohrmaschine für das Druckmittel Preßluft ausgelegt ist, ist eine Umstellung auf andere Druckmittel, obwohl prinzipiell möglich, nicht speziell vorgesehen, und sie ist für einen Betrieb mit dem Druckmittel Wasser schlecht geeignet.

Bei der Schlagbohrmaschine gemäß der DE-PS 11 75 184 wird für den Leerhub genauso viel Druckmittel verbraucht wie für den Arbeitshub, wodurch sich zusätzlich zu dem Nachteil, daß die Maschine kompliziert aufgebaut ist, zwangsläufig der Nutzieistungskoeffizient der ganzen Maschine verschlechtert und die Geräuschbelastung steigt. Die seitlich am Maschinengehäuse angeordnete Steuervorrichtung ist ebenfalls für die Verwendung eines hydraulischen Druckmittels im praktischen Betrieb nur schlecht geeignet, da sie zu kompliziert ist.

Somit ist zur Zeit kein Drehwerk zum unabhängigen Drehen des Bohrers bekannt, das mit dem einzigen Stufenkolben einer hydraulischen Schlagbohrmaschine synchron arbeitet und den Anforderungen des Betriebes sowohl mit Öl als auch mit Wasser entspricht. Aus diesem Grunde wird das hydraulische Schlagbohren nur wenig angewandt, obwohl seine Anwendung in Erz- und Kohlenbergbaubetrieben Vorteile b'etet, da in ihnen ein zentralisiertes Hochdrucknetz von Wasserleitungen zur Speisung hydraulischer Schlagmaschinen und zur nachfolgenden Staubniederschlagung meist einfacher zu errichten ist, als wenn jede Maschine mit einem sperrigen ölantrieb verbunden werden muß.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schlagbohrmaschine mit einem einzigen Schlagkolben zu entwickeln, bei der durch ein neues Drehwerk die Drehung des Werkzeuges mit der Arbeit des Schlagkolbens synchron erfolgt, indem in ihr die Werkzeugdrehung während des Leerhubss des Kolbenhammers bewerkstelligt wird, und die in ihrem Aufbau einfach, betriebssicher und von kleinerem Gewicht als die bekannten Maschinen ist, mit der kleinstmöglichen Anzahl von Bauteilen auskommt und einen erhöhten Wirkungsgrad aufweisi.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Schlagbohrmaschine zum Herstellen von Sprenglöchern und Tiefbohrungen, mit einem Gehäuse, in welchem Druckmittelkanäle, ein hin- und herbeweglicher Stufenkolben, ein Amboß, eine Druckdifferenz-Stufenventilhülse zum Ableiten des Druckmitteis in die vordere Arbeitskammer und in die Atmosphäre sowie e'.n Drehwerk für das Bohrwerkzeug angeordnet sind, welches mit einem am Amboß angebrachten Zahnrad kraftschlüssig verbunden ist, mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegebenen Merkmalen gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung weisen die in ίο Anspruch 2 wiedergegebenen Merkmale auf.

Durch die Erfindung wird eine hydraulische Schlagbohrmaschine zur Herstellung von Sprenglöchern und Tiefbohrungen angegeben, die ein Drehwerk zum Drehen des Werkzeugs enthält, welches synchron mit der Arbeit eines einzigen Stufenkolbens arbeitet, indem eine Drehung des Werkzeugs während des Leerhubes des Stufenkolbens erfolgt, und die eine umkehrbare Drehung des Werkzeugs ermöglicht, wodurch die Leistung der Maschine infolge einer Mechanisierung des Vorganges des Losschraubens der Bohrstangen beim Bohren von Tiefbohrungen e:.-oht wird. Sie ist in ihrem Aufbau einfach und betriebssicher, weist im Vergleich mit Maschinen derselben Zweckbestimmung ein kleineres Gewicht, eine kleinstmögliche Anzrhl von Bauteilen und einen erhöhten Wirkungsgrad auf.

Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert; es zeigt

Fig.! eine hydraulische Schlagbohrmaschine mit einsinniger unabhängiger Drehung des Bohrers, im Längsschnitt;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1;
F i g. 3 eine der möglichen Varianten der Zahnradprofile im Drehwerk, das in F i g. 1 und 2 wiedergegeben ist; Fig.4 eine erfindungsgemäße hydraulische Schlagbohrmaschine mit umkehrbarer, unabhängiger Drehung des Bohrers, im Längsschnitt;

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 4:
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-Vl der F i g. 4. in welchem die Stellung des Schiebers und des Einlaßhahns der Drehrichtung des Bohrwerkzeuges beim Bohren einer Tiefbohrung entspricht:

F i g. 7 die Stellung des Schiebers und Einlaßhahns, die der Drehrichtung des Bohrwerkzeuges beim ! osschrauben des Gestänges (Umkehrdrehung) entspricht, geschnitten;

F i g. 8 eine der möglichen Varianten der Ausführung des Zahnrades im in F i g. 4 und 5 wiedergegebenen Drehwerk:

F i g. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der F i g. 8 und die Stellung de- Sperrklinke bei deren Eingreifen in die Radverzahnung;

Fig. IO eine der möglichen Varianten dei Anordnung

der Z) linder am in F i g. 4 und 5 wiedergegebenen Drehwerk, wenn das Zahnprofil des Zahnrads als ein Dreieck mit unterschiedlich großen Seiten ausgeführt ist.

Die in Fig. !, 2 und 3 dargestellte hydraulische Schlagbohrmaschine weist ein abgestuftes Gehäuse f ^h0 größeren Durchmessers, das im Kopfteil der Maschine angeordnet ist. und ein Gehäuse 2 kleineren Durchmessers auf. das am Endteil der Maschine angeordnet ist.

In der Maschinengehäusen 1 und 2 ist ein Hammer in Form eines Stufenkolbens 3 mit einem Endteil kleineren ^fl> Durchmessers, das nne Stirnfläche 4 besitzt, in axialer Richtung verstellbar untergebracht. Zwischen dem Stufenkolben 3 und einem den Endteil des Gehäuses 2 verschließenden Deckel 18 wird eine zylindrische

Druckfeder 5 eingesetzt, die den Stufenkolben 3 in Richtung des Knpfteils der Maschine drückt. Im Gehäuse 1 seitens des Kopfteils der Maschine ist ein mit einer Stange 7 fest verbundener Amboß 6 untergebracht, während am Ende der Stange 7 ein Bohrwerkzeug befestigt ist. Beim Betrieb der Maschine schlägt der Stufenkolben 3 mit seinem dem Kopfteil der Maschine zugekehrten Vorderende auf den Amboß 6, der uh'T die Stange 7 und das Bohrwerkzeug (nicht angedeutet) diesen Schlag auf die Bohrlochsohle überträgt.

Im Vorderteil der Maschine ist auch ein Drehwerk montiert, das zur Drehung der Stange 7 mit dem Werkzeug während des Herstellens des Bohrlochs dient. Das Drehwerk enthält ein am Amboß 6 axial verschiebbar aufgesetztes Zahnrad 8 und zwei gleiche Doppel-Hydraulikzylinder 9. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachstehend stets nur auf einen Doppelzylinder eingegangen, leder Doppelzylinder 9 enthält einen Mantel 10. der durch eine zu dessen Achse querverlaufende radiale Zwischenwand 11 geteilt ist, und einen Druckdifferenz-Stößelkolben 12. der mit seinem verjüngten Mittelteil durch die Zwischenwand 11 hindurchgeführt ist und mit dieser und dem Mantel 10 zwei Innenräume 13 und 14 bildet. Die Querschnittsfläche des Innenraums 13 ist kleiner als die des Innenraums 14. und zwar um eine geringe Größe, die nur /.um Zurückführen der leichten, klein bemessenen .Stößelkolben 12 im Leerlauf ausreicht. Dadurch steigt der Wirkungsgrad der Maschine an. Der Stößclkolben 12 weist eine federbelastete Sperrklinke 15 auf. die während ihres Arbeitsganges in die Zähne 16 des Zahnrads 8 eingreift und somit eine Drehung des Ambosses 6 mit der Stange 7 und dem Werkzeug zusammen durchführt.

Die Gehäuse 1, 2 und der Mantel 10 sind mit Deckeln 17, 18 bzw 19 abgedeckt. Im Teil des Gehäuses 1 mit größerem Durchmesser sind Innenringnuten 20, 21 und 22 und Druckmittelkanäle 23. 24, 25, 26, 27 ausgespart. Der Kanal 26 ist mit einem Stutzen 28 verbunden, in dem die Druckflüssigkeit der Maschine zugeführt wird. Die Innenringnuten 20, 21 unc! 22 dienen als Kanäle zum Durchfluß der Flüssigkeit und verteilen in Verbindung mit den Kanälen 25, 26 und dem Stutzen 28 die Flüssigkeit wahrend der Arbeits- bzw. Leerhübe des .Stufenkolbens 3 und des Stößelkolbens 12 im Schlag- und Drehwerk. Die Kanäle 23 und 24 sind Auslaßkanäle. Der Kanal 23 ist ein gemeinsamer Kanal für das Schlag- und Drehwerk, während der Kanal 24 nur dem Drehwerk zugeordnet ist.

Im Gehäuse 2 sind Bohrungen 29 vorgesehen, die den in Vortnebsrichtinig hinter dem Kolben liegenden hinteren Raum 29a innerhalb des Gehäuses 2, in dem der Flüssigkeitsdruck nicht einwirkt, mit der Atmosphäre verbinden, um in diesem hinteren Raum die Bildung eines Wasserkissens infolge des Durchsickerns von Druckflüssigkeit aus dem Inneren der Maschine durch die Dichtungsmanschetten zu vermeiden, wodurch die Bewegung des Stufenkolbens 3 bei seinem Leerlauf abgebremst würde.

Die mittlere Innenringnut 21 im Gehäuse 1 steht immer über Kanäle 25 mit dem größeren Innenraum 14 des Zylinders 9 in Verbindung, während die hintere Innenringnut 22 mittels des Kanals 26 mit dem kleineren Innenraum 13 und über den Stutzen 28. Schlauch 30 (mit gestrichelter Linie angedeutete über die Rohrstutzenkanäle 31, 32 mit der nicht abgebildeten Druckleitung kommuniziert. Um die Innenringnuten 21 und 22 mit den Innenräumen Hund 14 des/weilen Doppel-Hydraulik Zylinders 9 zu verbinden, sind ähnliche Kanäle 25 und 2t vorhanden.

Im Gehäuse 1 isl auf dem Stufenkolben 3 eint Druckdifferenz Stufenventilhülse 33 mit einem cxz.cn Irischen Innenringvorsprung 34, Kanälen 35 und mit einer Außenringnut 36 aufgesetzt. Der Stufenkolben 3 weist in seinem Kopfteil einen Ringvorsprung 37 und im verjüngten Endteil die Stirnfläche 4 auf. Der Endteil des Stufenkolbens 3 mit der Stirnfläche 4 ragt in den Innenraum 38 des Deckels 18 hinein. Der Innenringvorsprung 34 der Stufenventilhülse 33 liegt in bezug auf die Längsachse der Maschine exzentrisch, und sein Innendurchmesser übertrifft den des Ringvorsprungs 37 des Stufenkolbens 3 um die Spaltgrößc beim l.aufsit/. Dieses Durchmesserverhältnis ist aus dem Grunde gewählt, damit die Stufenventilhülse 33 über den Ringvorsprung 37 außerhalb der Maschine auf den verjüngten Teil des Stufenkolbens 3 aufgesetzt werden ' kann und in der zusammengebauten Maschine bei deren Betrieb von diesem Teil des Stufenkolbens 3 nicht hcruntergeschoben wird, da sie mit ihrem Innenringvor sprung 34 in den Ringvorsprung 37 des Stufenkolbens 3 eingreift.

Durch die Ausführung der Stufenventilhülse 33 mit dem exzentrischen Innenringvorsprung 34 nimmt der Stufenkolben 3 am Ende seines l.ecrhubs die Ventilhülse 33 vom Amboß 6 weg mit sich mit. Die Kanäle 35 sind in der Vcntiihülse 33 /um Durchgang der Druckflüssigkeit in den Kopfraum der Gehäuse 1 und 2 zur Durchführung des Leerhubs des Stufenkolbens 3 vorgesehen. Der verjüngte Mittelteil des Druckdifferenz-Stößelkolbens 12 liegt im Mantel IO in bezug auf dessen Achse exzentrisch. Diese Exzentrizität isl zur Vermeidung einer Verdrehung des Stößelkolbens 12 in seinem Mantel 10 vorgesehen. Um die Zwischenwand 11 auf den verjüngten Mittelteil des Stößelkolbens 12 aufsetzen zu können, ist diese längs ihres Durchmessers zweigeteilt ausgeführt.

Das Spülwasser zur Spülung des Bohrlochs wird über einen Stutzen 39. den Axialkanal 40 des Ambosses 6. den Innenraum der Stange 7 und weiter durch das Werkzeug zur Bohrsohle (nicht dargestellt) zugeführt.

Der über dem Kolben des Doppelzylinders 9 liegende Raum 41 tritt mit dem Kanal 42 und durch dessen Hilfe mit der Atmosphäre in Verbindung. Im Mantel 10 des Doppelzylinders 9 sind auch Ringnuten 43, 44 und Kanäle 45, 46 vorgesehen, die zum Durchgang der Flüssigkeit in die Innenräume 13 bzw. 14 dienen.

Das Profil der Zähne 16 des Zahnrads 8 kann verschieden sein. Es kann ein gleichseitiges Dreieck ^-vie in der Fig. 2 bilden oder in Form eines Dreiecks mit unterschiedlichen Seiten wie in Fig.3 ausgeführt werden.

Die in Fig. 4—9 wiedergegebene hydraulische Schlagbohrmaschine mit einem umkehrbaren Drehwerk enthält <*:.i Schlagwerk wie in F i g. 1,2 dargestellt, während ihr Drehwerk mit zwei zusätzlichen Doppel-Hydraulikzylindern gleichen Aufbaus versehen ist Da diese zusätzlichen Doppelzylinder gleiche Konstruktion wie die Doppelzylinder 9 aufweisen, werden bei deren Einzelteilen in der Beschreibung und den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen beibehalten und nur Indices a hinzugefügt

Die zusätzlichen Doppel-Hydraulikzylinder 9a (F ■ g. 5) gleicher Ausführung werden den Doppelzylindern 9 gegenüber und auf einer Diagonale einander gegenüberliegend angeordnet Die Mantelkörper 10a

der Doppel/ylinder 9;; sind ims einem Slni'k mit den Mantelkörpern IO der Doppelzylindcr 9 gefertigt. Das Drehwerk weist auch einen Hydraulikzylinder 47 (F i g. 6) zum Einschalten der gepaarten Doppelzylindcr 9 oder 9a auf. dessen Mantel 48 mit dem Gehäuse I der ^r, Maschine starr verbunden ist.

Im Umkehrdrehwerk besitzt jeder zusätzliche Doppclzyli.'/cr 9a einen Mantel 10a. welcher durch eine zu seiner Achse quer verlaufende radiale Zwischenwand II;/ geteilt ist. und einen Drtickdiffcrenz-Stößclkolben πι 12.1. der einen durch diese Zwischenwand Ha hindurchgehenden, verjüngten Mittelteil aufweist und zwischen der Wand und dem Mantel 10a zwei Innenräume 1.3a und 14.7 bildet. Die Querschnittsfläche des Innenraums 13a ist kleiner als beim Innenraum 14a. Der -Stößelkolbcn 12a endet mit einer federbelasteten Sperrklinke 15a, die in die Zähne 16 des Zahnrades 8 während des L.eerhubs des Stößelkolbens 12a eingreift.

6 mit der Stange 7 und dem Werkzeug.

Im Mantel 48 (F- i g. 6) des Hydraulikzylinders 47, der von einer Seite mit einer Mutter 49 geschlossen ist, sind Kanäle 50, 51 vorgesehen, die über Kanäle 50a (F i g. 4) bzw. 51a (Fig. 4. 6) mit den Innenringnuten 21, 22 kommunizieren, sowie Kanäle 52, 53 (Fig. 6) ausgespart, die über Kanäle 52a bzw. 53a mit den größeren Innenräumen 14 (Fig. 5) eines Paars der auf der Diagonale liegenden Doppelzylinder 9 in Verbindung stehen, sowie Kanäle 54, 55 (F i g. 6), die über die Kanäle 54a bzw. 55a mit den größeren Innenräumen 14a JO (Fig. 5' des anderen Paars der auf der Diagonale liegenden Doppelzylinder 9a verbunden sind. Die obengenannten Kanäle 50, 50a, 51, 51.3. 52, 52a. 53, 53a. 54, 54a und 55, 55a sind zum Durchgang der Flüssigkeit in die größeren Innenräume 14 und 14a der entspre- J5 chenden Doppelzylinder 9 und 9a angeordnet. Zum Durchgang der Flüssigkeit in die entsprechenden kleineren Innenräume der Doppclzylinder 9 und 9a (Fig. 5) sind Kanäle 26 und 26a (F ig. (1) vorgesehen, die über die Innenringnuten 22 (Fig.4, 6) die kleineren Innenräume 13 und 13a(Fi g. 5) der Zylinder ständig mit der Druckleitung verbinden.

Im Mantel 48 (Fig. 6) ist auch ein Stutzen 56 vorgesehen, der über einen (mit einer strichpunktierten Linie angedeuteten) Schlauch 57 und über einen Einlaßhahn 58 mit der Druckleitung verbunden ist, wobei der Einlaßhahn Verteilungskiinäle 59 und 60 besitzt und in einem Hahngehäuse 61 untergebracht ist. Das Gehäuse 61 des Einlaßhahns SB ist über einen Schlauch 62 (durch eine strichpunktierte Linie angedeutet) mit dem Stutzen 32 (Fig. 4) und weiter über den Stutzen 31, den Schlauch 30 (durch eine strichpunktierte Linie angedeutet) mit dem Rohrstutzen 28 verbunden. Im Mantel 48 (F i g. 6) des Hydraulikzylinders 47 ist noch ein seitlich durch eine Feder 64 belasteter Schieber 63 in axialer Richtung verstellbar angeordnet. Der Schieber 63 weist drei Außenringnuten 65, 66 und 67 auf, die als Kanäle dienen, von denen die Ringnuten 65 und 67 miteinander über Kanäle 68 kommunizieren, die im Schieberkörper 63 ausgespart sind.

Der Schieber 63 ist dazu vorgesehen, in dem einen in Fig.6 dargestellten Totpunkt seiner Bewegung ein Paar diagonal liegender Stößelkolben 112 der Doppelzylinder 9 zu betätigen und das andere Paar Stößelkolben 12a der Doppelzylinder 9a außer Betrieb zu setzen sowie im anderen Totpunkt, der in F i g. 7 wiedergegeben wird, das erste Paar Stößelkolben 12 der Doppelzylinder 9 auszuschalten und das andere Paar .Stoßelkolben (2a der Doppcl/.ylindcr 4.7 in lletrieb /u setzen. Bei der Arbeit des ersten Paars der Stößelkolben 12 der Doppclzylindcr 9 wird das Zahnrad 8 mit dem Amboß 6 und der Stange 7 in einer Richtung, in F i g. ¹J gegen den Uhrzeigersinn, und während der Arbeil des anderen Paars der Stößelkolben 12a der Doppelzylinder 9a in entgegengesetzter Richtung, in F i g. 5 im Uhrzeigersinn gedreht, d. h. es wird eine Umkehrung der Drehung ermöglicht.

In den einen der Totpunkte seiner Bewegung, bei dem die Stößelkolbcn 12 in Aktion sind, gelangt der Schieber mittels der Druckfeder 64 (Fig. 6) und in den anderen (F i g. 7), bei welchem die Stößelkolbcn 12a arbeiten, mit Hilfe des Einlaßhahns 58. der Druckflüssigkeit an die dem durch die Feder 64 belasteten Stirnende gegenüberliegende Stirnfläche des Schiebers 63 leitet. Dabei schiebt die Druckflüssigkeit den Schieber 63 in den anderen Totpunkt (F i g. 7) zurück und drückt somit die

In entspannter Stellung der Schieberfeder 64, wie dies aus F i g. 6 zu ersehen ist. wird die Ringnut 65 mittels der Kanäle 52, 52a bzw. 53, 53a mit dem größeren Innenraum 14 jedes auf der Diagonale einander gegenüberliegenden Doppelzylinders 9 und über die Kanäle 50, 50a (Fig. 4) mit der Innenringnut 21 des Gehäuses 1 in Verbindung gesetzt, die abwechselnd mit dem Auslaßkanal 23 der Maschine in Verbindung tritt. Die mittlere Ringnut 66 (F i g. 6) kommuniziert über die Kanäle 51, 51a mit der Innenringnut 22 des Gehäuses 1 und ferner über den Kanal 28, den Schlauch 30 (F i g. 4), die Rohrstutzen 31,32, den Schlauch 62. die Verteilungskanäle 59 des Einlaßhahns 58 mit der Druckleitung (nicht dargestellt) und ist durch die Kanäle 54, 54a bzw. 55, 55a (Fig. 6) mit dem größeren Innenraum 14a der beiden auf der Diagonale liegenden Doppelzylinder 9a verbunden.

Wie dies aus Fig.4 und 6 hervorgeht, stehen die kleineren Innenräume 13, 13a der entsprechenden Doppelzylinder 9 und 9a bei jeder Stellung des Schiebers 63 mittels der Kanäle 26, 26a, 22, 28. des Schlauchs 30, der Rohrstutzen 31,32, über den Schlauch 62 und die Kanäle 59 des Einlaßhahns 58 mit der Druckleitung in Verbindung. Die Wirkungsrichtung der Druckflüssigkeit ist in Fig.4 und 6 durch Pfeile angedeutet.

Die Wirkungsweise der hydraulischen Schlagbohrmaschine mit einem Drehwerk wird nacheinander für die jeweilige Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird der Betrieb der Maschine mit einer Drehung des Bohrgestänges in nur einer Richtung wie in F i g. 1,2 und danach die Arbeitsweise der Maschine, bei der eine Drehung des Bohrgestänges in beiden Richtungen möglich ist (F i g. 4—7), beschrieben.

Als Anfangsstellung wird die Stellung der Schlagbohrmaschine gewählt, die in F i g. 1 und 2 wiedergegeben ist In dieser Stellung der Maschine ist die Stufenventilhülse 33 an den Amboß 6 fest angedrückt, und die Flüssigkeit kann aus der Arbeitskammer vor dem Stufenkolben nicht nach außen herausfließen. Dabei stehen die Bohrungen 35 der Stufenventilhülse 33 genau der Innenringnut 22 gegenüber, wodurch die vordere Arbeitskammer der Gehäuse I₁ 2 über die Druckmittelkanäle 35, 23, 26, 28, den Schlauch 30, die Stutzen 31, 32 und durch den an den Stutzen 32 angeschlossenen, nicht abgebildeten Schlauch mit der Druckleitung verbunden ist Mit der Druckleitung ist gleichzeitig der kleinere Innenraum 13 jedes Doppelzylinders 9 über die Kanäle 26 verbunden. Die

Druckflüssigkeit tritt aus der Druckleitung (oder der Pumpe) über den Stutzen 32 in die hintere Kammer 38 und über den Stutzen 31, Schlauch 30, Stutzen 28, die Kanüle 22, 35 in die vordere Arbeitskammer in den Gehäusen 1, 2 und durch die Kanäle 26, 43, 45 in jeden Innenraum 13 des Arbeitshubs der Stößelkolbcn 12,12;). Die Druckflüssigkeit schiebt den Stufenkolben 3 in Richtung des F.ndteils der Maschine (nach rechts in der Zeichnung) /ur.jck, da die Größe der Stirnflächen der durch die flüssigkeit umströmten binden unterschiedlich ist (die Fläche des Kopfstirnendes übertrifft die des hinteren Stirnendes), während die durch den Druck nicht ausgeglichene Differen/.fläche im Ringzwischenratim 29a des Gehäuses 2 liegt, der über die Bohrungen 29 mit der Atmosphäre kommuniziert.

Gleichzeitig mit diesem beschriebenen Leerlauf des Stufenkolben 3 vollziehen die Stößelkolben 12 ihren Arbeitshub, indem sie durch die in dieser Zeitspanne in das Zahnrad 8 eingreifenden Sperrklinken 15 dieses Zahnrad mit dem Amboß b und dem Bohrgestänge 7 mit dem Werkzeug in Richtung gegen den Uhrzeigersinn in F i g. 2 um einen gewählten Winkel drehen. Dabei wird die Flüssigkeit durch die größere Stufe des Stößelkolbens 12 über die Kanäle 46,44, 25, 21,36, 24 und 23 aus dem Innenraum 14 in die Atmosphäre verdrängt.

Nachdem der Stufenkolben 3 seinen vorgeschriebenen Weg hinter sich hat und die Feder 5 zusammengedrückt hat, stößt er mit seinem Ringvorsprung 37 an den exzentrischen Innenringvorsprung 34 der Stufenventilhülse 33 und nimmt die Ventilhülse 33 vom Amboß 6 weg mit, wodurch er den Ringspalt zwischen dem Amboß 6 und dem Gehäuse 1 für das Ausfließen der Flüssigkeit aus der vorderen Arbeitskammer freigibt. Darauf bewegt sich die Ventilhülse 33 aufgrund ihrer Form und weil ein durch den Druck nicht ausgeglichener Ringzwischenraum 27a im Gehäuse 1 vorgesehen ist, der über die Bohrungen 27 mit der Atmosphäre verbunden ist, von selbst zum Endteil der Maschine. Bei dieser Bewegung der Stufenventilhülse 33 verschieben sich dessen Bohrungen bezüglich der Innenringnut 22 und bleiben verschlossen, die Außenringnut 36 der Stufenventilhülse 33 verbindet die Innenringnuten 21 und 22 miteinander, während die Verbindung zwischen den Innenringnuten 20 und 21 aufgehoben wird, da sich die Außenringnut 36 in Richtung des Endteils der Maschine zurückbewegt. Die Druckflüssigkeit strömt über die Druckmittelkanäle 22, 36, 21, 25, 26, 43, 45, 44 und 46 in die Innenräume 13 und 14 der Doppel-Hydraulikzylinder hinein, wodurch infolge einer vorhandenen größeren Querschnittsfläche im Innenraum 14 im Vergleich zum Innenraum 13 die Stößelkolben 12 unter dem Flüssigkeitsdruck aus jedem Innenraum 14 in Richtung vom Zahnrad 8 weg zurücklaufen, wobei ihre Sperrklinken 15 außer Eingriff mit dem Zahnrad 8 treten, das in dieser Zeit unter der Wirkung der axialen Vorschubkraft unbeweglich bleibt Der Stufenkolben 3 wird angehalten, auch die Flüssigkeitssäule im Schlauch über dem Stufenkolben 3 bewegt sich nicht weiter und es erfolgt ein hydraulischer Schlag.

Unter der Einwirkung des hydraulischen Schlages und des Oberdrucks der Flüssigkeit auf die Stirnfläche 4 sowie der sich entspannenden Feder 5 wird der Stufenkolben 3 nach vorn beschleunigt (in der Zeichnung nach links) und verdrängt dabei die Flüssigkeit aus der vorderen Arbeitskammer über den sich öffnenden Ringspalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Amboß 6 und ferner durch den Auslasskanal 23 nach außen. Dabei trifft der Stufenkolben 3 die ihm

unter Druckwirkung der abgeführten Flüssigkeit entgegeneilende Stufe nvcntilfiülse i^, nimmt sie mit sich mit, schlägt auf den Amboß, der über die Bohrstange 7 mit dem Werkzeug verbunden ist, drückt die Stufenventilhülse 33 an den Amboß 6 (diese Stellung ist in Fig. I dargestellt) an, wodurch die Verdrängung der Flüssigkeit aus der vorderen Arbeitskammer heraus nach außen aufhört, und die Flüssigkeitssäule in den Zufuhrschläuchen wird erneut angehalten, was einen neuen hydraulischen Schlag hervorruft, der infolge eines Zusammenfalls der Bohrungen 35 in dem in Richtung zum Werkzeug vorderen Totpunkt der Stufenventilhülse 33 mii der Innenringnut 22 über diese Bohrung 35 in die vordere Arbeitskammer übertragen wird.

Durch die Kraft des hydraulischen Schlages und des Überdrucks der Flüssigkeit wird der Stufenkolben 3 zurückgeführt, während die Stößelkolben 12 ihren Arbeitshub ausüben, indem sie dabei mittels ihrer Sperrklinken 15 das Zahnrad 8 um einen vorgeschriebenen Winkel drehen, und der Vorgang wiederholt sich.

Beim Vorhandensein eines zusätzlichen Paars der Doppelzylinder 9;) und des Hydraulikzylinders 47, die durch Kanäle und Innenräume der Gehäuse I, 2 der Maschine, wie dies oben beschrieben und in F i g. 4 bis 7 gezeigt ist, kann die Drehung des Bohrgestänges 7 umkehrbar, d. h. sowohl in einer als auch in der entgegengesetzten Richtung erfolgen.

In der hydraulischen Schlagbohrmaschine mit dem genannten Umkehrdrehwerk füllt die Druckflüssigkeit bei der ihre entspannte Stellung einnehmenden Schiebefeder 64 (Fig. 6) immer beide Innenräume 13a und 14a aus, und infolge des bestehenden Unterschiedes der Querschnittsflächen der erwähnten Innenräume 13a und 14a werden die Stößelkolben 12a durch die Druckflüssigkeit in Richtung vom Zahnrad 8 weg weggedrückt, während an der Arbeit bei der Verstellung der Stufenventilhülse 33 die Stößelkolben 12 synchron teilnehmen, indem sie dabei mittels der Sperrklinken 15 das Zahnrad 8 mit dem Amboß und der Bohrstange 7 (in F i g. 5 gegen den Uhrzeigersinn) während des Leerhubs des Stufenkolbens 3 drehen.

Bei der auf die Ganggröße des Sciiiebers 63 zusammengedrückten Schiebefeder 64 (in Fig. 7 wiedergegeben), deren Zusammendrücken durch Drehung am Einlaßhahn 58 um 90° gegen den Uhrzeigersinn und durch nachfolgende Einwirkung der Druckflüssigkeit über die Kanäle 59, den Schlauch 57, Rohrstutzen 56 am Schieber 63 erfolgt, stehen die Randringnuten 65.. 67 des Schiebers 63, die miteinander über die Kanäle 68 verbunden sind, durch die Kanäle 51a, 22, 28, den Schlauch 30, die Rohrstutzen 31,32, durch den Schlauch 62 und die Kanäle 59 des Einlaßhahns 58 (F i g. 4 und 7) mit der Druckleitung in Verbindung und über die Kanäle 52, 52a bzw. 53, 53a (Fig.6) mit den größeren Innenräumen 14 der auf der Diagonale entgegengesetzt liegenden Doppelzylinder 9, während die mittlere Ringnut 66 des Schiebers 63 durch die Kanäle 54,54a, 55,55a mit den entsprechenden größeren Innenräumen 14a des zweiten Paars der Stößelkolben 12a und über die Kanäle 50, 50a mit der Innenringnut 21 des Gehäuses 1 kommuniziert, die abwechselnd mit dem Auslaßkanal 23 der Maschine in Verbindung tritt Die Wirkungsrichtung der Druckflüssigkeit ist in Fig.7 durch Pfeile angedeutet Infolgedessen wird das zweite Paar Stößelkolben 12a mit seinen Sperrklinken 15a synchron mit der Bewegung der Stufenventilhülse 33 betätigt während das erste Paar der Stößelkolben 12 in der Richtung vom Zahnrad 8 weg weggeführt bleibt

Dabei ei folgt die Drehung dieses Zahniads mit dem Amboß 6 und dem Bohrgestänge 7 in der cntgegengc setzten Richtung (in F i g. 5 im Uhrzeigersinn).

Die umgekehrte Drehung des Bohrgestänges wird bei dessen Losschrauben gebraucht.

Die erfindungsgemäße hydraulische Schlagbohrmaschine sowohl mit cinsinniger als auch mit umkehrbarer Drehung des Bohrwerkz.cugcs kann auch ohne Feder oder ein anderes elastisches Element zwischen dem Stufenkolben 3 und dem Deckel 18 des Gehäuses 2 erfolgreich arbeiten, obwohl sich der Wirkungsgrad in

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diesem ['alle verkleinert.

In F i g. 8 und 9 ist eine der möglichen Ausführungen des Zahnrads 8 im Drehwerk mit der Sperrklinke mit dem Radzahn 16 wiedergegeben, der in Form eines Dreiecks mit unterschiedlichen Seiten profiliert ist.

Fig. IO gibt eine der möglichen Va.iaiiteti der Anordnung der Doppelzylinder 9, 9,i des umkehrbaren Drehwerks wieder, die in F i g. 4, 5 dargestellt ?ind, vcnn das Profil des Zahns 16 des Zahnrads 8 als Dreieck mit unterschiedlichen Seiten ausgeführt ist.

Hierzu 6 Blatt Zcichmiimen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schlagbohrmaschine zum Herstellen von Sprenglöchern und Tiefbohrungen, mit einem Gehäuse, in welchem Druckmittelkanäle, ein hin- und herbeweglicher Stufenkolben, ein Amboß, eine Druckdifferenz-Stufenventilhülse zum Ableiten des Druckmittels in die vordere Arbeitskammer und in die Atmosphäre sowie ein Drehwerk für das Bohrwerkzeug angeordnet sind, welches mit einem am Amboß angebrachten Zahnrad kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehwerk zumindest einen im Kopfteil des Gehäuses (1) angeordneten, aus zwei Zylindern unterschiedlichen Durchmessers bestehenden, durch eine radiale Zwischenwand (11) quergeteilten Doppel-Hydraulikzylinder (9) mit einem Stößelkolben (12) aufweist, der eine abgefederte Sperrklinke (15) trägt und mit der Zwischenwand (11) und dem Mantel (10) des Doppelzylinders (9) zwei Innenräume (13; 14) begrenzt, von denen der als Arbeitshubraum vorgesehene Innenraum (13) einen kleineren Durchmesser aufweist als der als Leerhubraum vorgesehene Innenraum (14), daß die Stufenventilhülse (33) eine Außenringnut (36) aufweist und daß das Gehäuse (1) im Bereich der Stufenventilhülse (33) mit drei Innenringnuten (20; 21; 22), an welche jeweils Druckmittelkanäle (23 bis 27) anschließen, versehen ist, von denen die vordere Ringnut (20) mit der Atmosphäre, die mittlere Ringnut (21) ständig mit dem Innenraum (14) größeren Durchmessers und die rückwärtige Ringnut (22) mit dem Innenraum (13) kleineren D.-:rchme jers des Doppelzylinders (9) und mit de^r Druckmittelzuleitung in Verbindung stehen, wobei de; Stößelkolben (12) durch die Hin- und Herbewegung der Stufenventilhülse (33) wechselseitig beaufschlagbar und das Zahnrad (8) des Drehwerks beim Leerhub des Stufenkolbens (3) über die Sperrklinke (15) durch den Stößelkolben (12) kraftschlüssig gegen Drehung gehalten ist.

2. Maschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Doppel-Hydraulikzylinder (9a) vorgesehen ist, welcher analog zum anderen Doppelzylinder (9) an die Innenringnuten (20; 21; 22) des Gehäuses (1) angeschlossen, jedoch gegenüber diesem entgegengesetzt angeordnet ist, wobei die Doppelzylinder (9; 9a) hydraulisch mit einem zusätzlichen Hydraulikzylinder (47) verbunden sind, der gleichfalls an die Innenringnuten (20; 21; 22) des Gehäuses (1) angeschlossen und auf abwechselndes Ein- und Ausschalten der Doppelzylinder (9₅9aJ einstellbar ist.