DE2733508C3

DE2733508C3 - Versenkbohrhammer

Info

Publication number: DE2733508C3
Application number: DE2733508A
Authority: DE
Inventors: John F. Bedford Pa Kita
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1977-07-25
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2733508A1; ZA773676B; GB1538033A; CA1046049A; US4050525A; AU2616177A; AU506091B2; DE2733508B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Versenkbohrhammer zum Herstellen abwärts gerichteter Bohrlöcher, mit einem Arbeitszylinder, welcher am oberen Ende e^;nen axialen Druckmitttlkanal und am unteren Ende ein Futter zur Aufnahme eines mit einem zentralen Spülkanal versehenen Bohrmeißels aufweist, mit einem im Arbeitszylinder hin- und herbeweglichen Arbeitskolben mit einem mittleren Bereich reduzierten Durchmessers, mit in der Wandung des Arbeitszylinders ausgebildeten axialen Ein- und Auslaßkanälen für das Druckmittel und mit radialen Ein- und Auslaßbohrunsen. über welche die Arbeitskammer mit der Druckmittelquelle bzw. der Umgebung des Versenkbohrhammers verbindbar sind, und mit einer Einrichtung zur Begrenzung des Meißelhubs, bestehend aus einem sich radial in eine am rückwärtigen Ende des Meißelschafts außenseitig ausgebildete Ausnehmung erstreckenden innenseitigen Anschlag am meißelseitigen Ende des Bohrhammers, sowie mit einer Druckmittelverbindung zwischen den axialen Ein- und Auslaßkanälen bei durchhängendem Meißel.

Ein derartiger Versenkbohrhammer ist aus der US-PS 36 06 930 bekannt. Die bekannte Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, daß sie nur dann in Betrieb gehalten werden kann, wenn Andruck auf den Meißel ausgeübt wird. Im anderen Fall ist die Luftführung durch den Arbeitskolben so gesteuert, daß keine Hin- und Herbewegung des Arbeitskolbens stattfindet und dennoch eine Spülung des Bohrloches beibehalten wird. Bei der bekannten Lösung ist jedoch nachteilig, daß der Arbeitskolben durch innere, Druckmittel durchströmte Längsbohrungen geschwächt ist. Die Folge ist, daß der Arbeitskolben relativ groß dimensioniert werden muß, um eine ausreichend lange Lebensdauer des Versenkbohrhammers zu gewährleisten.

Das gleiche gilt für die aus der US-PS 37 09 306 bekanrte Lösung.

Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, den Versenkbohrhammer der eingangs genannten Art hinsichtlich der Druckmittelführung so weiter zu bilden, daß auf den Arbeitskolben schwächende innenseitige Längsbohrungen verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Hubbegrenzung des durchhängenden Meißels ein Ring am meißelseitigen Ende des Arbeitszylinders und ein axial verlaufender Ringraum am rückwärtigen Ende des Meißelschafts vorgesehen sind, daß das Meißelfutter unterhalb des Hubbegrenzungsringes innenseitig einen ständig mit dem zentralen Spülkanal des Meißels in Verbindung stehenden Ringraum aufweist und daß die Druckmittelverbindung zwischen den Ein- und Auslaßkanälen bei durchhängendem Meißel über den mittleren Kolbenbereich reduzierten Durchmessers hergestellt ist.

Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung des eingangs definierten Versenkbohrhammers kann auf innere Längsbohrungen des Arbeitskolbens verzichtet werden. Dementsprechend kann der Arbeitskolben bei der erfindungsgemäßen Lösung relativ klein dimensioiiie·; sein. Dadurch zeichnet sich der erfindungsgemaß

to ausgebildet* Versenkbohrhammer irsgesamt durch relativ kleine Außenabmessung aus.

Konstruktive Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Versenkbohrhammers sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird ein bevo^rzugtes Ausführurgsbeispiel der Erfindung an Hand de^r Zeichnung beschi icben. Es zeigt

Fig. 1 einen Versenkbohrhamrner im Längsschnitt, wobei der Arbeitskolben sich in seiner obersten Stellung befindet,

Fig. 2 den Versenkbuhi hammer gemäß Fig. 1 mit dem Arbeitskolben it. unterster Stellung, und

Fig.3 den unteren Bereich des Versenkbohrhammers mit von der Bohrlochsohle abgehobenem Meißel.

Der abwärts arbeitende Versenkbohrhammer gemäß den F i g. 1 bis 3 weist einen äußeren Gehäusezylinder 10 auf, in den oben ein Endstück bzw. Fitting 12 eingeschraubt ist, der einen zentralen axialen Kanal 14

mit konischem Innengewinde 16 zum Anschrauben an einen Bohrstrang aufweist

In dem Gehäusezylinder 10 ist ein Arbeitszylinder 18 eingesetzt, welcher Kanäle und Bohrung zur Steuerung aufweist und mit dem Zuflußkanal 14 in Verbindung steht Zwischen Arbeitszylinder 18 und Fitting 12 ist ein Ventilgehäuse 22 eingesetzt Das Ventilgehäuse 22 weist achsparallele Bohrungen 30 sowie einen koaxialen Hülsenteil auf, in dem ein kolbenförmiges Ventilglied 24 geführt hat, welches an seinem oberen Ende als konischer Ventilteller ausgebildet ist und auf dessen rückwärtigem Ende eine Druckfeder 28 wirkt, womit also ein Rückschlagventil gegeben ist. Die axialen Bohrungen 30 stehen in Verbindung mit einer Kammer 32 eines oben an den Zylinder 18 anschließenden Flanschgliedes 34. Ein Abstandsring 36 ist zwischengefügt Die Teile 22, 36, 34 sind festgeklemmt zwischen Fitting 12 und Zylinder 18. Teil 34 hat unten einen Boden 38, der gegenüber Zylinder 18 durch O-Ring 40 abgedichtet ist. Ein weiterer O-Ring 42 ist oben zwischen Zylinder 18 und Fianschglied 34 eingefügt Durch radiale Bohrungen 44, 46 ist die Kammer 32 mit einem achsparallelen Einlaßkanal 48 in der Wandung des Zylinders 18 verbunden.

Das untere Ende des Gehäusezylinders 10 ist mit Innengewinde versehen, in das ein Meißel 50 einschraubbar ist, welches den Meißel 54 führt. Und zwar ist der Meißelschaft 52 in der Bohrung des Meißelfutters 50 geführt Oben weist der Schaft 52 eine Eindrehung 56 auf, in die ein Hubbegrenzungsring 58 eingreift, der in eine Eindrehung 60 am unteren Ende des Zylindf.rs eingesetzt und vom oberen Rand des Meißelfutters 50 festgehalten ist Der Meißel kann sich also nur entsprechend der Eindrehung 56 axial bewegen. Vorteilhaft sind zwischen Meißelschaft 52 und Meißelfutter 50 Drallnuten angeordnet. Der Meißel weist einen axialen Spülkanal 62 auf, der oben in zwei Verbindungskanäle 66 aufgeteilt ist, welche unterhalb der Eindrehung 56 ausmünden in eine Eindrehung bzw. einen Ringraum 64 am oberen Bereich des Meißelfutters 50. Die Anordnung ist derart, daß Verbindungskanäle 66 in jeder Stellung mit Ringraum 64 in Verbindung stehen (vgl. Fig. 1 und 2).

Ringraum 64 sieht über radiale Bohrungen 68 mit einem axialen Kanal 70 in Verbindung, der seinerseits mit einem axialen Auslaßkanal 72 in der Wandung- des Arbeitszylinders in Verbindung steht. Durch eine untere Auslaßbohrung 74 und eine obere Auslaßbohrung 76 steht der axiale A.nlaßkanal 72 ni·· den jjweiligen Räumen oberhalb und unterhalb des Kolbens in Verbindung.

Der Kolben 80 hat einen oberen Teil 82 und einen unteren Teil 84 und dazwischen einen Teil 86 mit vermindertem Durchmesser. Der Zylinder 18 weist eine obere radiale Einlaßbohrung 92 für den Schlaghub und eine untere radiale Einlaßbohrung 78 für den Rückhub auf. Obernalb der Einlaßbohrung 92 ist in der ZylinJervand innen ein Kanal bzw. eine Nut 88 vorgesehen und unterhalb der unteren Einlaßbohrung 78 ist ebenfalls eine Nut % an der inneren Zylinderwandung vorgesehen.

In der oberen Kolbenst?"\ : s Λ also der Raum 90 oberhalb des Kolbens über Nut 88, Kolbenringraum und obere Einlaßbohrung 92 mit dem axialen Einlaßkanal 48 verbunden. Der Raum unterhalb des Kolbens ist dabei t>o über untere Auslaßbohrung und axialen Auslaßkanal 70 mit dem Spülkanal 62 verbunden.

In der unteren Kolbensteilung (Fig.2) schlägt der Kolben auf den Meißel. Der obere Kolbenteil 82 sperrt nun die Einlaßbohrung 92 ab, während die obere Auslaßbohrung 76 freigegeben ist In der unteren Kolbenstellung ist die untere Auslaßbohrung 74 abgesperrt In der unteren Kolbenstellung gelangt die Druckluft über untere Einlaßbohrung 78, Kanal 96 zu dem Ringraum 98. Der oberste Durchmesser des Schaftes 52 ist etwas kleiner als der Kolbendurchmesser, es verbleibt also eine Ringfläche am Koben. Es erfolgt nun der Rückhub. Sodann wiederholt sich das Arbeitsspiel. Der Meißel wird vorgetrieben gegen die Gesteinsformation 100.

Der Kolben besteht vorzugsweise aus gesintertem Karbidmaterial, insbesondere Wolframkarbid-Hartmetall, und ist äußerst verschleißfest und formbeständig, insbesondere gegen die dauernden Schläge. Dieser Kolben läuft also besser in dem Zylinder. Wegen seines bedeutend größeren spezifischen Gewichts im Vergleich zu Stahl gibt der Hartmetallkolben bei gleichem Hub und gleichen Abmessungen und gleicher Endgeschwindigkeit eine bedeutend größere Schlagenergie ab im Vergleich zu einem Stahlkolben.

Fig.3 zeigt den Hammer abgehoben von der Bohrlochsohle 100, wobei also der Meißel 54,52 auf den Hubbegrenzungsring 58 am oberen Ende des Zylinders hängt In dieser unteren Totpunktlage des Kolbens gelangt Druckluft über die Kanäle 72, 70, 68, 64, 66, 62 zur Bohrkrone und spült die Bohrlochsohle frei.

Wenn der Meißel in dieser Stellung hängt, so gelangt die Druckluft von dem Zuflußkanal 14 nach unten durch das Rückschlagventil, durch den axialen Einlaßkanal 48, durch die untere Einlaßbohrung 78, durch den Kolbenringraum und durch die untere Auslaßbohrung 74 in den Auslaßkanal 72 und sodann in den Spülkanal 62. Die untere Einlaßbohrung 78 ist also in dieser Stellung übe' den Kolbenringraum mit der unteren Auslaßbohrung 74 verbunden. Damit ist der Druckluftweg sozusagen kurzgeschlossen, die Druckluft dient in dieser Stellung nur zum wirksamen Freispülen — unter Ausschaltung des Kolbenantriebs. Der untere Kolbenteil 84 hat dabei das untere Ende der unteren Finlaßnut 96 überfahren und sperrt also die Preßluftzufuhr zur unte^ren Kolbenfläche, und damit den Rückhub ab. Erst wenn der Meißel 54 wieder auf der Bohrlochsohle aufsitzt, schiebt er den Kolben w ieder so weit nach oben bzw. beendet den Kolbenschlaghub so rechtzeitig, daß der Kolben die untere Einlaßnut % nicht überfährt.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß innerhalb des Zylinders 18 der Kanal 48 als Druckkanal aufgefaßt werden kann, durch den Druckmedium dem Kolben zugeführt wird, während der Kanal 72 einen Auslaßkanal bildet, der beständig mit der Atmosphäre verbunden ist und daher ein Mittel zum Auslaß von Arbeitsmedium von der anderen Kolbenseite darstellt.

Der Kolben steuert sich dank der beschriebenen Ein- und Auslaßwege selbst. Der Kolben steuert auch den direkten Preßluftstrom ungehindert durch den Hammer hindurch zum Freispülen der Bohrlochsohle beim Anheben des Bohrhammers bzw. des Meißels von der Bohrlochsohle.

Die Operation wird ausgelöst durch Absenken des Gerätes auf die Bohrlochsohle in Stellung nach Fig. 1, während die Operation durch Anheben in Stellung nach F i g. 3 wie erwähnt unterbrochen werden kann. Da der Kolben relativ einfach gestaltet ist und keine inneren Bohrungen aufweist, kann er aus äußerst hartem Material wie Wolframcarbid sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Versenkbohrhammer zum Herstellen abwärts gerichteter Bohrlöcher, mit einem Arbeitszylinder, welcher am oberen Ende einen axialen Druckmittelkanal und am unteren Ende ein Futter zur Aufnahme eines mit einem zentralen Spülkanal versehenen Bohrmeißels aufweist, mit einem im Arbeitszylinder hin- und herbeweglichen Arbeitskolben mit einem mittleren Bereich reduzierten Durchmessers, mit in der Wandung des Arbeitszylinders ausgebildeten axialen Ein- und Auslaßkanälen für das Druckmittel und mit radialen Ein- und Auslaßbohrungen, über welche die Arbeitskammern mit der Druckmittelquelle bzw. der Umgebung des Versenkbohrhammers verbindbar sind, und mit einer Einrichtung zur Begrenzung des Meißelhubs, bestehend aus einem sich radial in eine am rückwärtigen Ende des Meißelschaftes außenseitig ausgebildete Ausnehmung erstreckenden innenseitigen Anschlag am meißelseitigen Ende des Bohrhammers, sowie mit einer Druckmittelverbindung zwischen den axialen Ein- und Auslaßkanälen bei durchhängendem Meißel, dadurch gekennzeichnet, daß als Hubbegrenzung des durchhängenden Meißels (54) ein Ring (58) am meißelseitigen Ende des Arbeitszylinders (18) und ein axial verlaufender Ringraum (98) am rückwärtigen Ende des Meißelschafts (52) vorgesehen sind, daß das Meißelfutter (50) unterhalb des Hubbegrenzungsringes (58) innenseitig einen ständig mit dem zentralen Spülkanal (62) des Meißels (54) in Verbindung stehenden Ringraum (64) aufweist und daß die Druckmittelverbindung zwischen den Ein- und Auslaßkanälen (48; 72) bei durchhängendem Meißel (54) über den mittleren Kolbenbereich (86) reduzierten Durchmessers hergestellt ist.

2. Versenkbohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (18) in einen äußeren Gehäusezylinder (10) eingesetzt ist.

3. Versenkbohrhammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (18) zwischen dem Bohrmeißelfutler (50) und einem in den Gehäusezylinder (10) eingeschraubten oberen Endstück (12) festgeklemmt ist, wobei das Bohrmeißelfutter (50) ir das untere Ende des Gehausezylinders eingeschraubt ist.

4. Versenkbohrhammei" nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne·, diß er bzw. Teile davon, insbesondere der A:L'?i">kolben (80). aus gesintertem Hartmetallmatenai. insbesondere auf der Basis von Wolframcarbid, besteht.