DE29507913U1

DE29507913U1 - Schlag- und Bohrvorrichtung

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Publication number: DE29507913U1
Application number: DE29507913U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2005-05-18
Also published as: DE9407900U1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schlag- und Bohrvorrichtung mit einem Bohrkopf, die mittels Druckflüssigkeit, insbesondere Wasser unter Hochdruck betrieben wird und einen äußeren rückwärtigen, mit einer Zufuhrleitung versehenen, ruhenden Teil, sowie einen inneren, am vorderen Ende beweglichen Teil aufweist,
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- mit einem Steuermittel zur Steuerung einer Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils, das' seinerseits auf das Steuermittel rückwirkt,

- mit am hinteren Ende des ruhenden Teils vorgesehenen Rückstoßdüsen,

- wobei der bewegliche Teil zur Ausbildung eines Hubmotors einen Kolben umfaßt, der zwei Druckschultern aufweist, die unterschiedliche Flächengrößen zeigen und jeweils einem Zylinderraum zugeordnet sind, wodurch die Hin- und Herbewegung erzeugbar ist und dieser Hin- und Herbewegung des Kolbens zusätzlich eine Drehbewegung zumindest eines Teils des Kolbens überlagerbar ist. 25

Eine derartige Schlag- und Bohrvorrichtung ist aus der EP-PS 0 047 944 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die Schlag- und Drehbewegung des Bohrkopfes durch einen hydraulisch gesteuerten Hubkolben bewirkt, wobei mittels im Inneren der Vorrichtung angeordneter Umlenkglieder aus der Hubbewegung eine Drehbewegung des Bohrkopfes abgeleitet wird. Eine Hubbewegung ist daher für eine Drehbewegung immer erforderlich.

Zur Erzielung leistungsstarker Schlagbohrwirkungen können beide Antriebseinheiten von der Druckflüssigkeit gemeinsam beaufschlagt werden. Diese Schlagbohrwirkung wird vorteilhaft gegen harte, spröde Ablagerungen eingesetzt, wobei eine

schnelle Schlagfolge mit einer niedrigen Drehzahl kombiniert wird, um den Verschleiß der Bohrschneiden gering zu halten. Wird jedoch ein Einsatz der Schlagbohrvorrichtung gegen weiche und/oder elastische Ablagerungen in Rohren oder gegen Kunststoff notwendig, ist eine hohe Drehzahl des Bohrkopfs ohne Schlagwirkung vorteilhafter.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schlag- und Bohrvorrichtung der bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Betrieb der Vorrichtung der Art der Ablagerung anpassbar ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß

der Kolben einen Hubkolben und einen mit dem Hubkolben drehbar und axial starr verbundenen Schlagkolben umfaßt,

- die Schlag- und Bohrvorrichtung einen Drehmotor zur Erzeugung der Drehbewegung des Schlagkolbens umfaßt,

- der Drehmotor mittels einer Feststellvorrichtung unabhängig vom Antrieb des Hubmotors blockierbar ist und

der Hubmotor mittels einer weiteren Feststellvorrichtung unabhängig vom Antrieb des Drehmotors blockierbar ist. 25

Durch die eine Feststelleinrichtung kann die Steuerung des Hubmotors blockiert und somit die Schlagwirkung der Vorrichtung ausgesetzt werden.

0 Ebenso kann durch die andere Feststelleinrichtung die Drehbewegung des Drehmotors blockiert werden, wobei die Bewegung des Hubmotors hiervon unberührt bleibt.

Aufgrund dieser beiden voneinander unabhängig einsetzbaren Antriebsarten kann die Schlag- und Bohrvorrichtung für verschiedene abzutragende Materialien eingesetzt werden.

Im übrigen bedient sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bekannter Praktiken zur Reinigung von Rohren und Kanälen mit Hilfe eines Schlag- und Bohrwerkzeugs am vorderen Ende der Vorrichtung, deren Wirkung durch den Austritt von Flüssigkeit unter hohem Druck unterstützt werden kann und deren Antrieb mit Hilfe eines Gestänges oder mit Hilfe von Rückstoßdüsen am hinteren Ende der Vorrichtung erfolgt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schlag- und Bohrvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schlag- und Bohrvorrichtung entlang einer Linie II - II gemäß Fig. 1, gegenüber Fig. 1 in verkleinertem Maßstab,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schlag- und Bohrvorrich-

0 tung entlang einer Linie III -III gemäß Fig. 1, ge

genüber Fig. 1 in verkleinertem Maßstab.

Die erfindungsgemäße Schlag- und Bohrvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem ruhenden Gehäuseteil 1. Hierin sind ein Drehmotor 16 und ein Hubmotor 56 angeordnet, wobei sich der Drehmotor 16 im vorderen Teil, der Hubmotor 56 im hinteren Teil der Schlag- und Bohrvorrichtung befindet.

Am hinteren Teil der Schlag- und Bohrvorrichtung ist am Gehäu-0 seteil 1 ein Deckel 2 vorgesehen, an dem eine Zufuhrleitung 3

für die Druckflüssigkeit angeordnet ist. Das Innere der Zufuhrleitung 3 steht mit einem Raum 4 fluidmäßig in Verbindung, wobei an den Raum 4 Rückstoßdüsen 5 anschließen, die zum Vortrieb der Schlag- und Bohrvorrichtung genutzt werden. 35

Der überwiegende Teil der Druckflüssigkeit gelangt aus dem Raum 4 in eine Öffnung 6 eines Steuerventils 7 und von hier

aus in eine Öffnung 8 eines Ventilsitzes 9 in den Innenraum eines Schlagkolbens 10 mit einem Bohrkopf 40.

Das Steuerventil 7 ist an seinem, dem Ventilsitz 9 zugewandten Ende wulstartig ausgebildet.

In einer Stellung ist das Ende des Steuerventils 7 vom Ventilsitz 9 unter Bildung eines Ventilspalts 35 beabstandet.

In einer anderen Stellung liegt das wulstartige Ende des Steuerventils 7 an dem Ende des Ventilsitzes 9 an.

Vom Inneren des Schlagkolbens 10 wird die Druckflüssigkeit über eine Bohrung 11 in einen Zylinderraum -12 geführt, der konstant mit Druckflüssigkeit gefüllt bleibt.

Über ein Gewinde ist der Ventilsitz 9 mit einem den Ventilsitz 9 und das Steuerventil 7 umschließenden und mit mehreren Bohrungen durchsetzten Vorsteuerschieber 15 verbunden. 20

Auf der dem Schlagkolben 10 zugewandten vorderen Seite des Vorsteuerschiebers 15 ist an dessen ümfangsflache ein Hubkolben 13 vorgesehen.

Der Hubkolben 13 weist eine kleine Druckschulter 44 und eine im Vergleich zur kleinen Druckschulter 44 flächenmäßig größere Druckschulter 14 auf, die der kleinen Druckschulter 44 gegenüberliegt .

0 Der Hubkolben 13 ist über einen Ring 41 mit dem Schlagkolben 10 derartig verbunden, daß der Schlagkolben 10 in Hubrichtung mitnehmbar, jedoch in Drehrichtung gegenüber dem Hubkolben abgekoppelbar ist.

An seinem dem Schlagkolben 10 abgewandten Ende weist der Vorsteuerschieber 15 unter anderem radial nach außen hin verlaufende Bohrungen 30, 37, 38 auf, wobei eine Feststellvorrich-

tung 26, die an dem Gehäuseteil 1 angebracht ist, mindestens teilweise in die Bohrung 3 0 bei gewünschter Arretierung der Hubbewegung eindringen kann.

Vorzugsweise besteht die Feststellvorrichtung 26 aus einer Schraube.

Durch die Feststellvorrichtung 26 wird eine Hin- und Herbewegung des Vorsteuerschiebers 15 und somit des Hubkolbens 13 unterbunden.

Der Drehmotor 16 ist am vorderen Ende des Gehäuseteils 1 angeordnet und wird von dem als Werkzeugträger ausgebildeten Schaft des Schlagkolbens 10 durchdrungen. 15

Eine vorteilhafte Ausführung einer solchen, bisher beschriebenen Anordnung ist in Fig. 1 aufgeführt.

Der Schaft des Schlagkolbens 10 durchdringt den Drehkolben 17 des Drehmotors 16 in der Weise, daß über mit Kugeln 18 gefüllte Längsnuten 19 die Drehbewegung des Drehkolbens 17 auf den Schaft des Schlagkolbens 10 übertragen wird, ohne die Hubbewegung des Schlagkolbens 10 zu behindern.

Dabei umfaßt der Drehmotor 16, der als Vielzellenmotor, Innenzahnradmotor oder ähnliches ausgebildet sein kann, im wesentlichen den Drehkolben 17, der radial regelmäßig voneinander beabstandete und verschiebbar gelagerte Lamellen 47 aufweist. Die Lamellen 47 schließen mit dem äußeren umfang des Drehkol-0 bens 17 und der Innenwand eines Ringelements 49 Kammern 48 ein, deren Volumina während eines Umlaufs des Drehmotors 16 variieren.

Im oberen Teil des Drehmotors 16 befinden sich Einlaßöffnungen 20 zum Füllen der Kammern 48 mit Druckflüssigkeit.

Dem oberen Teil entgegengesetzt am unteren Ende des Drehmotors

16 befinden sich Auslaßbohrungen 21, die fluidmäßig mit einem den Drehmotor 16 umgebenden Ringraum 22 in Verbindung stehen. Der Ringraum 22 selbst steht über eine Öffnung 23 mit der Umgebung in Verbindung.
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Der Drehkolben 17 weist an mindestens einer Stelle zwischen den Lamellen 47 eine Nut 25 auf, in die eine im Gehäuseteil 1 geführte Feststellvorrichtung 24 eindringen kann.

Die Feststellvorrichtung 24 besteht vorzugsweise aus einer Schraube.

Durch die Feststellvorrichtung 24 wird eine Drehbewegung des Drehmotors 16 unterbunden, ohne die Hubbewegung des Schlagkolbens IO zu behindern.

Funktionsweise:

Die Blockierung des Vorsteuerschiebers 15 erfolgt, wie in Fig. 1 gezeigt, in seiner vorderen Endlage, beispielsweise durch Eindrehen einer Stellschraube in eine Nut oder Bohrung des Vorsteuerschiebers.

5 In dieser Stellung ist eine Zulaufbohrung 27 im Schiebergehäuse 28, die den Innenraum 29 des Steuerventils 7 mit Druckflüssigkeit versorgt, verschlossen, während gleichzeitig dieser Innenraum 29 über die Bohrungen 30, 31, den Ringraum 32 und die Bohrung 33 entlüftet wird und somit drucklos ist.

Hierdurch wird das Steuerventil 7 infolge des aus dem Raum 4 auf die Ventilringfläche 34 wirkenden hydraulischen Drucks in Richtung auf den Ventilsitz 9 gedrückt. Damit ist der Ventilspalt 3 5 geschlossen, und der weitere Spalt 3 6 oberhalb des wulstartigen Endes des Steuerventils 7 weit geöffnet.

Die Druckschulter 14 des Hubkolbens 13 wird nun drucklos, da

die dort anstehende Druckflüssigkeit über die Bohrung 37, den Spalt 3 6 und die Bohrungen 38, 3 9 in den Ringraum 22 und über die Bohrung 23 ins Freie gelangen kann.

Durch den im Zylinderraum 12 konstant anstehenden Druck wird der Hubkolben 13 weggedrückt und in einer Endstellung festgehalten. Der Schlagkolben 10 wird dadurch und durch die Feststellvorrichtung 26 an einer Hubbewegung gehindert, während dessen Drehbewegung weiterläuft.
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Die durch die Hubkolben-Arretierung eingesparte Druckflüssigkeit wird zusätzlich dem Drehmotor 16 zugeführt, wodurch dessen Drehgeschwindigkeit entsprechend erhöht wird.

Ebenso wird die durch die Drehkolben-Arretierung des Drehmotors 16 freigesetzte Druckflüssigkeit nur für den Hubkolben eingesetzt, wodurch Meißel- oder Rammarbeiten vorteilhaft ausgeführt werden können.

Claims

Ansprüche

1. Schlag- und Bohrvorrichtung mit einem Bohrkopf, die mittels Druckflüssigkeit, insbesondere Wasser unter Hochdruck betrieben wird und einen äußeren rückwärtigen, mit einer Zufuhrleitung versehenen, ruhenden Teil, sowie einen inneren, am vorderen Ende beweglichen Teil aufweist,

- mit einem Steuermittel zur Steuerung einer Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils, das seinerseits auf das Steuermittel rückwirkt,

- mit am hinteren Ende des ruhenden Teils vorgesehenen Rückstoßdüsen,

- wobei der bewegliche Teil zur Ausbildung eines Hubmotors einen Kolben umfaßt, der zwei Druckschultern aufweist, die unterschiedliche Flächengrößen zeigen und jeweils einem Zylinderraum zugeordnet sind, wodurch die Hin- und Herbewegung erzeugbar ist, und dieser Hin- und Herbewegung des Kolbens zusätzlich eine Drehbewegung zumindest eines Teils des Kolbens überlagerbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Kolben einen Hubkolben (13) und einen mit dem Hub-0 kolben (13) drehbar und axial starr verbundenen Schlagkolben (10) umfaßt,

- die Schlag- und Bohrvorrichtung einen Drehmotor (16) zur Erzeugung der Drehbewegung des Schlagkolbens (10) umfaßt,

- der Drehmotor (16) mittels einer Feststellvorrichtung (24) unabhängig vom Antrieb des Hubmotors (56) blockier-

bar ist und

- der Hubmotor (56) mittels einer weiteren Feststellvorrichtung (26) unabhängig vom Antrieb des Drehmotors (16) blockierbar ist.

2. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (10) und der Hubkolben (13) im Bereich eines Ansatzes an dem Schlagkolben (10) mindestens teilweise ineinander geschoben sind.

3. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feststellvorrichtung (26) so in einem Schiebergehäuse (28) des Hubmotors

(56) gestaltet und angeordnet ist, daß sie mindestens teilweise in eine seitens eines Vorsteuerschiebers (15) vorgesehene Bohrung (30) formschlüssig einführbar ist.

4. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (10) von dem Drehkolben (17) des Drehmotors (16) vollständig in seinem Umfang umgeben ist.

5. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet, daß zur Lagerung des Drehkolbens (17) auf dem Umfang des Schlagkolbens (10) über den Umfang des Schlagkolbens (10) verteilt angeordnete Kugeln (18) vorgesehen sind.

6. Schlag- und Bohrvorrichung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem äußeren Umfang des Drehkolbens (17) des Drehmotors (16) in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet radial verschiebbar gelagerte Lamellen (47) vorgesehen sind und diese Kammern (48) bilden.

7. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen Zylinderraum (12) Einlaßbohrungen (20) fluidmäßig in Verbindung stehen, die andererseits mit einem Teil der Kammern (4 8) des Drehmotors (16) fluidmäßig in Verbindung stehen.

8. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaßbohrungen (21) auf der den Einlaßbohrungen (20) entgegengesetzten Seite im Gehäuse (46) des Drehmotors (16) vorgesehen sind.

9. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbohrungen (21) einerseits mit den Kammern (48) des Drehmotors (16), andererseits mit einem um den Umfang des Gehäuses (4 6) verlaufenden Ringraum (22) fluidmäßig in Verbindung stehen.

10. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (22) mit einer Öffnung

(23) fluidmäßig in Verbindung steht.

11. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des Schlagkolbens (10) in die eine Richtung die Druckschulter

(44) des Hubkolbens (13) von dem einen Zylinderraum (12) aus mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

12. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des 0 Schlagkolbens (10) in die andere Richtung die weitere Druckschulter (14) des Hubkolbens (13) von dem anderen Zylinderraum (45) aus mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

13. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit durch eine Zufuhrleitung (3) an einem rückwärtigen Deckel

(1) der Schlag- und Bohrvorrichtung in einen Raum (4) unter Hochdruck zuführbar ist und vom dem Raum (4) aus in das Steuerventil (7) und am Ende des Steuerventils (7) bei einer Stellung des Steuerventils (7) durch einen Ventilspalt (35) führbar ist.

14. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer anderen Stellung des Steuerventils (7) der Ventilspalt (35) an einem in der Verlängerung der Längserstreckung des Steuerventils (7) angeordneten und mit dem Vorsteuerschieber {15) fest verbundenen Ventilsitz (9) anliegt.

15. Schlag- und Bohrvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (9) innerhalb des Vorsteuerschiebers (15) über eine Gewindeverbindung einstellbar ist.

IS. Schlag- und Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet/ daß das Steuerventil (7) an seiner dem Ventilsitz (9) zugewandten Seite einen Wulst aufweist, der so ausgebildet ist, daß dieser einen Spalt (3 6) zwischen Steuerventil (7) und Vorsteuerschieber (15) schließt bzw. öffnet.
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