DE2722297C3

DE2722297C3 - Umsteuerbare Schlagvorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen

Info

Publication number: DE2722297C3
Application number: DE2722297A
Authority: DE
Inventors: Vladimir V. Novosibirsk Klimaško; Aleksandr D. Kostylev; Boris N. Smoljanizkij
Original assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR; Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenija Akademii Nauk Sssr Novosibirsk
Current assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR; Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenija Akademii Nauk Sssr Novosibirsk
Priority date: 1977-06-23
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1984-03-22
Also published as: AT354942B; DE2722297B2; FR2399305A1; GB1530857A; ATA349877A; DE2722297A1; FR2399305B1; US4121672A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine umsteuerbare *o Schlagvorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen, die einen in einem Gehäuse angeordneten Schlagkörper enthält, der auf das Gehäuse bei seiner durch Preßlirft bedingten Hin- und Herbewegung Schlagimpulse überträgt, wobei der Schlagkörper in seinem hinteren « Teil einen offenen Hohlraum mit mindestens einer in dessen Seitenwand angeordneten Querbohrung aufweist, die regelmäßig beim Verschieben des Schlagkörpers durch eine zweistufige Schieberhülse überdeckt wird, die zur Umsteuerung von Vorwärtslauf auf Rückwärtslauf im hinteren Teil des Gehäuses mittels der Preßluftleitung in einem durch Anschläge begrenzten Bereich drehbar angeordnet ist.

Aus der DE-AS 16 34 417 ist eine umsteuerbare Schlagvorrichtung dieser Art bekannt, bei deren einer Ausführungsform die Umsteuerung durch mehrmaliges (im konkreten Fall 9 bis 15maliges-Drehen) des Schlauches erfolgt, um über ein Gewinde die zweistufige Schieberhülse axial zu verstellen. Durch diese axiale Verstellung mit 9 bis 15 Umdrehungen des Schlauches, bei der sich die zweistufige Sghieberhülse mittels des Gewindes in einer Mutter rückwärtsbewegt, wird die Umstellung von Vorwärtsgang auf Rückwärtsgang bewerkstelligt, indem sowohl die vordere Steuerkante der zweistufigen Schieberhülse als auch die hintere &⁵ Steuekante um den Hub der 9 bis 15 Gänge des Gewindes nach hinten verlegt werden.

Aus der DE-OS 2105 229 ist eine von der Schlauchbetätigung unabhängige Steuervorrichtung bekannt, die eine fest angeordnete zweistufige Schieberhülse besitzt, deren Vorderkante den Luftzufuhrbeginn zur vorderen Arbeitskammer für den Vorwärtslauf und deren Hinterkante den Auspuffbeginn für den Rückwärtslauf bestimmt. Der Auspuffbeginn bei Vorwärtslauf wird von einer hinteren Lochreihe in der Schieberhülse bestimmt, die von einem federnd gegen den Luftdruck beaufschlagten Drehschieber mit korrespondierenden öffnungen in dessen Stellung für den Vorwärtslauf über hintere öffnungen in der Schieberhülse zum Auspuff freigegeben wird, während eine vordere Lochreihe zur Druckluft geschlossen ist Bei der Stellung des Drehschiebers für den Rückwärtslauf ist die vordere Lochreihe durch korrespondierende öffnungen im vorderen Teil der Schieberhülse zur Druckluft geöffnet und gleichzeitig ist die hintere Lochreihe zum Auspuff durch den hinteren Teil des Drehschiebers zum Auspuff verschlossen. Auf diese Weise ist die Umsteuerung mit je einem Paar versetzter Steuerkänten verwirklicht Die Drehung von der Stauung für Vorwärtslauf in die Stellung für Rückwärtslauf erfolgt pneumatisch durch Wechseleinwirkung von Druckluft und Feder auf den mittels einer Kulissensteuerung gleichsinnige Drehschritte von einer Steuerstellung zur anderen ausführenden Drehschieber. Diese rein pneumatische Umsteuerung hat sich als kompliziert in der Herstellung bei den starken Schlagbeanspruchungen ausgesetzten Geräten sowie bei möglichen Druckluftschwankungen im Netz als nicht ausreichend betriebssicher erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der DE-AS 16 34 417 bekannte Vorrichtung auf andere Weise so zu verbessern, daß es zur Umschaltung von Vorwärtsgang auf Rückwärtsgang oder umgekehrt nicht mehr eines vielmaligen Drehens des Schlauches bedarf.

Dies wird bei einer umsteuerbaren Schlagvorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch gekenp.ieichrv.-f-n Merkmalen erreicht.

Mit der Erfindung wird so das Prinzip der axialen Verstellung der zweistufigen Schieberhülse über ein Gewinde verlassen, und es wird statt dessen eine Schieberhülse verwendet, die eine Aussparung besitzt, deren Tiefe beispielsweise so bemessen ist, daß sie dem axialen Verstellweg der zweistufigen Schieberhülse nach der DE-AS 16 34 417 entspricht Wenn nun durch eine geringe Drehung der zweistufigen Schieberhülse der gegenüber willkürlichen Drehungen gesicherte Kolben mit seinem seitlichen Kanal in den Bereich dieser Ausnehmung gelangt, erfolgt eine frühere Hruckluftzuführung zur vorderen Arbeitskammer und zwar bevor der Schlagkolben dem Gehäuse einen Schlag erteilt. Die Schlagerteilung erfolg· vielmehr beim Rücklauf des Schlagkolbens nach hinten, wobei durch den in einer Linie mit der Ausnehmung liegenden Vorsprung die Öffnung der Querbohrung im Schlagkolben an der Hinterkante der Großdurchmesserstufe der Schieberhülse ebenso spät erfolgt, wie dies bei der axialen Gesamtverstellung der zweistufigen Schieberhülse nach der genannten Auslegeschrift der Fall ist. Für diese Umstellung ist nun bei der Vorrichtung nach der Erfindung nur eine geringfügige Drehung, beispielsweise Viertel- oder Halbdrehung, erforderlich, wobei es auch zu einem Gewindeverklemmen nicht kommen kann, wie es bei einem Gewinde möglich ist, und wenn der Schlauchanschluß diese geringe Drehbewegung

zuläßt, kann die Umstellung auch erfolgen, wenn der Schlauch noch an den Kompressor angeschlossen ist. Gleichzeitig ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schieberhülse sichergestellt, daß entweder die durch die Vorder- oder Rückkante der Großdurchmesserstufe der zweistufigen Schieberhülse gegebenen Bedingungen für stabilen Vorlauf oder die entsprechend der Tiefe der Ausnehmung und der Länge des Vorsprungs vorgegebenen Bedingungen für den Rücklauf gegeben sind, so daß es keine unstabilen Zwischenstellungen gibt. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform möglich, für optimalen Rücklauf die Tiefe der Ausnehmung und die Tiefe des Vorsprungs unterschiedlich zu bemessen, was bei der axial verstellbaren eine vorgegebene Länge besitzenden Schieberhülse nach der genannten DE-AS nicht möglich ist

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße schlagend arbeitende umsteuerbare Schlagvorrichtung, bei der sich der Schlagkörper in der vorderen Endstellung, die Schieberhülse jedoch in einer Stellung befindet, die der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung entspricht (im Längsschnitt),

Fig.2 Abwicklung von den zylindrischen Oberflächen von Schlagkörper und Schieberhülse, die einen Durchmesser »D« besitzen und in F i g. 1 abgebildet sind. In der Abwicklung ist die gegenseitige Lage der Aussparung und des Vorsprunges an der größeren Schieberhülsenstufe sowie der Querbohrung im Schlagkörper erkennbar, die F i g. 1 entspricht,

Fig.3 Aufsicht nach Pfeil »B« von Fig. 1, die die Lage von Anschlägen an der Mutter des Vorsprunges an der Schieberhülse bei der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung zeigt,

F i g. 4 eine erfindungsgemäße schlagend arbeitende, umsteuerbare Schlagvorrichtung, bei der sich der Schlagkörper in der hinteren Endstellung, die Schieberhülse jedoch in einer Stellung befindet, die der Rückwärtsbewegung der Vorrichtung entspricht (im Längsschnitt),

F i g. 5 Abwicklung der zylindrischen Oberflächen von Schlagkörper und Schieberhülse, die einen Durchmesser »D« besitzen und in Fig.4 abgebildet sind.In der Abwicklung ist die gegenseitige /Lage der Aussparung und des Vorsprunges an der größeren Schieberhülsenstufe sowie der Querbohrung im Schlagkörper erkennbar, die F i g. 4 entspricht,

F i g. 6 Aufsicht nach Pfeil »C« von F i g. 4, die die Lage von Anschlägen an der Mutter und des Vorsprunge.« an der Schieberhülse bei der Rückwärtsbewegung der Vorrichtung zeigt,

Fig. 7 Schnitt nach der Linie VII-VII von Fig. 1.

Die in F i g. 1 bis 7 dargestellte Schlagvorrichtung enthält ein vorn, in Richtung der Bohrlochausbildung zugespitztes hohles zylindrisches Gehäuse 1, in dem hin- und herverschiebbar zum Ausüben von Schlägen in Richtung der Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung der Vorrichtung ein Schlagkörper 2 angeordnet ist, der an seiner hinteren Stirnseite einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, in den mit seinem vorderen Ende eine Schieberhülse 4 eingeführt wird, die mit dem Schlagkörper 2 die hintere Arbeitskammer 3 der Vorrichtung bildet. Mit ihrem hinteren Ende ist die Schieberhülse 4 achsg'^ich zum Gehäuse 1 angebracht und ist um ihre Achse in einer Mutter 5 drehbar angeordnet, die mit dem Gehäuse 1 starr verbunden ist.

An das hintere Ende der Schieberhülse 4 ist ein Schlauch 6 zur Druckluftzuführung zu der Vorrichtung angeschlossen. Di^ Drehung der Schieberhülse 4 um ihre Achse ist durch einen Vorsprung 7 an der Schieberhülse 4 und Anschläge 8 und 8a an der Mutter 5 begrenzt Der Schlagkörper 2 ist gegen Drehung um seine Längsachse mittels eines Stiftes 9 gesichert, der im Gehäuse 1 befestigt ist und in eine Längsnut 10 des Schlagkörpers 2 (F i g. 7) hineinragt

ίο Die Innenfläche des Gehäuses 1 und die Außenfläche des Schlagkörpers 2 bilden die vordere Arbeitskammer

11 der Vorrichtung, die mit der hinteren Arbeitskammer 3 über eine Querbohrung 12 des Schlagkörpers 2 periodisch in Verbindung gesetzt wird. In der Mutter 5 sind Längskanäle 13 zum periodischen Auslassen der Luft in die Atmosphäre aus der vorderen Arbeitskammer 11 der Vorrichtung ausgeführt

Die größere Stufe 4a der Schieberhüise weist an ihrer vorderen Stirnseite eine Aussparung 14, an ihrer hinteren Stirnseite dagegen einen Vorsprung 15 auf, der sich gegenüber der Aussparung 14 befi? let

Die gegenseitige Lage der Einzelteile der Vorrichtung, die die Vorwärtsbewegung derselben gewährleistet ist in F i g. 1 bis 3 gezeigt Der Vorsprung 7 (F i g. 3) der Schieberhülse 4 steht mit dem Anschlag 8 der Mutter in Berührung. Die Querbohrung 12 ist in bezug auf die Aussparung 14 und den Vorsprung 15 längs einer Kreislinie versetzt

Bei der Vorwärtsbewegung arbeitet die Vorrichtung in folgender Weise. Die Druckluft gelangt von einer Druclduftquelle (nicht abgebildet) über den Schlauch 6 (F i g. 1) und den axialen Kanal 16 der Schieberhülse 4 in die hintere Arbeitskammer 3, aus der sie über die Querbohrung 12 des Schlagkörpers 2 in die vordere Arbeitskammer 11 einströmt. Der Schlagkörper 2 fängt an, sich aus seiner vorderen Endstellung, die in F i g. 1 dargestellt ist, rückwärts (in F i g. 1 nach rechts) zu verschieben, da bei gleichem Druck in den Arbeitskammern 11 und 3 die auf den Schlagkörper 2 seitens der Arbeitskammer 11 einwirkende Kraft größer als die auf den Schlagkörper 2 seitens der Arbeitskammer 3 einwirHende Kraft ist, und zwar dadurch, daß die Arbeitsfläche des Schlagkörpers 2 größer ist. Nachdem die Bohrung 12 des Schlagkörpers 2 von der

« Schieberhülse 4 überdeckt und die Druckluftzuführung zur vorderen Arbeitskammer 11 unterbrochen worden ist setzt der Schlagkörper 2 seine Rückwärtsbewegung unter der Einwirkung der sich entspannenden Luft der vorderen Arbeitskammer 11 fort. Bei weiterer Rückwärtsbewegung des Schlagkörpers 2 passiert sein Kanal

12 die hintere Stirnkante der größeren Stufe 4a der Schieberhülse 4 und nimmt die Stellung ein, die in F i g. 2 durch die Punktlinie 12a für die Querbohrung 12 angedevtvH ist Die Luft strömt nunmehr aus der vorderen Arbeitskammer 11 über die Querbohrung 12 gemäß Punktlinie 12a des Schlagkörpers i und die Kanäle 13 der Mutter 5 in die Atmosphäre aus. Der Schlagkörper 2 bleibt unter der Einwirkung einer Kraft stehen, die durch den Luftdruck in der hinteren Arbeitskammer 3 erzeugt wird, die mit der Druckluftquelle in ständiger Verbindung steht, vollzieht danach seine Vorwärtsbewegung (in Fi g. 1 nach links), u^.d übt einen Schlag auf das Gehäuse 1 aus (diese -Stellung des Schlagkörpers ist in Fig. 1 gezeigt). Dann wiederholt sich der Zyklus.

Unter der Einwirkung dieser Schläge dringt das Gehäuse 1 ins Erdreich hinein, wobei es dieses verdichtet und ein Bohrloch mit glatten verdichteten

Wänden bildet Diese Verschiebung des Gehäuses 1 entspricht seiner Vorwärtsbewegung.

Die Rückwärtsverschiebung des Gehäuses 1 unter der Einwirkung von reaktiven Kräften, die bei der hin- und hergehenden Bewegung des Schlagkörpers 2 entstehen, ist durch Reibungskräfte zwischen der Außenfläche des Gehäuses 1 und dem Erdreich verhindert

Bei der Herstellung von vertikalen (blinden) Bohrlöchern, beim Auftreffen der Vorrichtung auf ein Hindernis (größere Steine), bei unzulässiger Bohrlochabweichung oder zur Abtrennung der Vorrichtung vom einzurammenden Rohr wird die Umsteuerung ihrer Bewegungsrichtung vorgenommen.

Zur Umsteuerung der Bewegungsrichtung muß die Einrichtung zum Stehen gebracht werden, was durch Druckluftabschaltung erreicht wird, wobei der Schlauch von der Druckluftquelle getrennt und derart gedreht werden kann, daß die mit ihm starr verbundene Schieberhülse 4 gedreht und über den Vorsprung 7 (Fig.6) mit dem Anschlag 8a an der Mutter S in Zusammenwirkung gebracht wird.

Hierbei dreht sich die größere Stufe 4a der Schieberhülse 4 um ihre Achse und relativ zur Querbohrung 12 des Schlagkörpers 2 auf solche Weise, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Dabei nimmt die zweistufige Schieberhülse 4 relativ zum Schlagkörper 2 eine Stellung ein, bei der gegenüber der Querbohrung 12 der Vorsprung 15 an der hinteren Stirnseite und die Aussparung 14 an der vorderen Stirnseite der größeren Stufe 4a der Schieberhülse 4 zu liegen kommen. Dies führt zu einem zeitigeren Einlassen der Druckluft in die vordere Arbeitskammer U, und der Schlagkörper wird dann durch den Luftdruck in dieser Arbeitskammer 11

ίο gebremst, ohne einen Schlag auf das Gehäuse 1 abzugeben. Bei der Bewegung des Schlagkörpers 2 in Richtung zur Mutter 5 erfolgt das Auslassen der Luft aus der Arbeitskammer 11 mit einer Verspätung, da hierbei der Kanal 12 des Schlagkörpers 2 nicht durch die hintere

π Stirnkante der größeren Stufe 4a, wie es bei der Vorwärtsbewegung der Einrichtung war, sondern durch die Stirnkante des Vorsprunges IS geöffnet wird. Dies führt zur Verlängerung der Schlagkörperbewegung in Richtung zur Mutter 5, wodurch der Schlagkörper einen Schlag auf die Mutter 5 (Fig.4) mit seiner hinteren Stirnseite ausübt.

Unter der Einwirkung dieser Schläge bewegt sich die Vo^r richtung aus dem Bohrloch hinaus, indem sie eine Rückwärtsbewegung ausführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Umsteuerbare Schlagvorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen, die einen in einem Gehäuse angeordneten Schlagkörper enthält, der auf das Gehäuse bei seiner durch Preßluft bedingten Hin- und Herbewegung Schlagimpulse übertragt, wobei der Schlagkörper in seinem hinteren Teil einen offenen Hohlraum mit mindestens einer in dessen Seitenwand angeordneten Querbohrung aufweist, die regelmäßig beim Verschieben des Schlagkörpers durch eine zweistufige Schieberhülse überdeckt wird, die zur Umsteuerung von Vorwärtslauf auf Rückwärtslauf im hinteren Teil des Gehäuses mittels >' der Preßluftleitung in einem durch Anschläge begrenzten Bereich drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegen Drehung gesichertem Schlagkörper (2) die größere Stufe {4a) der Schieberhülse (4) für jede Querbohrung (12$ ties Schlagkörpers (2) an ihrer vorderen Stirnseite eine Aussparung (14) und an ihrer hinteren Stirnseite, der Aussparung (14) gegenüberliegend einen Vorsprung (IS) aufweist, und daß die Anschläge (8, Sa) die Drehbewegung der Schieberhülse (4) ohne axiale Verschiebung auf einen engen Winkelbereich derart begrenzen, daß beim Anliegen an dem einen Anschlag (Sa) für den Rücklauf der Vorrichtung die Aussparungen (14) und die Vorsprünge (15) sowie beim Anliegen am anderen Anschlag (8) für den Vorwärtslauf der Vorrichtung; die vordere und die hintere Stirnseite der größeren Stufe IAa) der Schieberhülse (4) der Querbohrung (12) des Schlagkörpers (2) zugeordnet sind.