DE3119760A1

DE3119760A1 - Ventilfreier pneumatischer hammer

Info

Publication number: DE3119760A1
Application number: DE19813119760
Authority: DE
Inventors: Abraham Gien; Bernard Lionel 2094 Johannesburg Transvaal Gien
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1982-05-27
Also published as: SE8103065L; SE447666B; GB2076719B; AU542882B2; GB2076719A; DE3119760C2; AU7066581A; CA1151028A

Description

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Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ρ 10019/81 - Seite ^

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untergebracht sind, und der Kolben braucht keine Ausnehmungen an seiner Außenfläche zu besitzen.

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Ferner dringt die durch die beiden Auspuffwege strömende Luft durch die Meißelanordnung und dient so zur Entfernung von Bohrmaterial, das sich im Bohrloch gesammelt haben könnte.

Die Festlegung des Kammerteilers mittels des geteilten Positionierrings gestattet die Benutzung eines Kolbens mit größtem Durchmesser, wodurch maximale Stoßkraft des Kolbens gegen die Meißelanordnung erzielt wird. Vorzugsweise ist die Tiefe der Ausnehmungen 21 ebenfalls nicht größer als die Tiefe des Innengewindes bei dem Endstück.

Wenn das Gehäuse von der gebohrten Oberfläche weggehoben wird, fällt die Meißelanordnung mit dem darauf ruhenden Kolben in ihre untere Stellung. In dieser Stellung gibt das Ende des gestuften Teils 16 des Kolbens die Öffnung frei, die die Verbindung herstellt zwischen der Kammer 26 und dem Durchgang zwischen der Gehäusewand und dem Kammerteiler. Somit strömt Luft durch den Weg zwischen Gehäusewand und Kammerteiler, durch die öffnung 31 und in die Kammer und nach außen durch den Auspuffweg 28 zur Atmosphäre durch die Meißelanordnung. Dies gestattet kontinuierliche Spülung des Bohrlochs und der Meißelanordnung, .und da die gesamte Luftzufuhr zu der Maschine in der beschriebenen Weise ausströmen kann, ist die Maschine in dieser Stellung inaktiv.

Man erkennt, daß die Erfindung einen effektiven pneumatischen Hammer schafft, der Schwierigkeiten verringert, die bei bekannten Hämmern des selben Typs bislang anzutreffen sind.

An der beschriebenen Ausführung können Änderungen ohne Abweichung vom Geist der Erfindung vorgenommen werden. Beispielsweise kann der erste Mediumsversorgungsweg durch einen Kanal oder Durchgänge führen, die gänzlich in der Gehäusewand

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ist klar, daß die dem Druck in der Kammer 23 ausgesetzte Kolbenendfläche größer ist als die Kolbenendfläche am Ende der großen Bohrung.

Wenn sich der Kolben in seine zweite Stellung bewegt, wird die Stange 18 von der zweiten Kammer 23 entfernt, und Luft aus der ersten Kammer strömt durch den ersten Mediumsauspuf fweg.

Der Kolben bewegt sich in Richtung zu seiner zweiten Position, und der Einlaß zu den endstückseitigen Nuten wird dadurch geschlossen, daß der Kolben sich über ihn hinwegbewegt, und der zweite Mediumsversorgungsweg wird dadurch geöffnet, daß der nach innen gestufte Teil 16 des Kolbens sich über den nach außen gestuften Teil 8 des Kammerteilers hinwegbewegt. Somit ist ein zweiter Mediumsversorgungsweg offen, und Luft strömt durch diesen Weg in die zweite Kammer 26.

Der Druck in dieser Kammer veranlaßt den Kolben, die Rückwärtsbewegung, zu der Meißelanordnung 3 zu beginnen. Wenn sich der Kolben genügend weit bewegt hat, so daß die vorspringende Stange 9 des Kammerteilers sich von der kleinen Bohrung 15 des Kolbens entfernt, ist nun der zweite Mediumsauspuffweg offen und Luft von der Kammer 26 strömt entlang dieses Weges aus in die Atmosphäre.

Man erkennt, daß die Ausnehmung 10 das Volumen der Kammer 26 vermehrt und damit den von der Rückkehr des Kolbens in seine zweite Position herrührenden Druckaufbau verringert. Dieser Effekt wird erreicht, ohne daß dadurch die Gesamtlänge des Hammers vergrößert wird und ergibt eine Ersparnis an Material und eine leichtere Manövrierbarkeit des Hammers.

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ausnehmung 21 und in die erste Kammer 23. Dieser erste Mediumsversorgungsweg ist klar durch Pfeile 27 in Fig. 1 angegeben.

Ein zweiter Mediumsauspuffweg führt von der zweiten Kammer in die kleine Bohrung des Kolbens und von da in den Kanal 19 in der Meißelanordnung und zur Atmosphäre. Dieser Auspuffweg ist in Fig. 1 durch Pfeile 28 bez-eichnet.

Ein zweiter Mediumsversorgungsweg führt, wenn sich der Kolben in seiner zweiten Position befindet (Fig. 3), durch die End- »Stückanordnung zwischen dem Kammerteiler und den Gehäusewänden und zwischen der Innenwand der großen Bohrung des Kolbens und der äußeren Wand des Kammerteilers in die zweite Kammer 26. Dieser Weg ist klar durch Pfeile 29 in Fig. 3 bezeichnet.

Ein erster Mediumsauspuffweg führt von der ersten Kammer, wenn der Kolben sich in seiner zweiten Stellung befindet, direkt in den Kanal 19 der Meißelanordnung und durch diesen Kanal zur Atmosphäre. Dieser Auspuffweg ist durch Pfeile 30 in Fig. 3 angegeben.

Beim nach außen gestuften Teil 8 des Kammerteilers ist eine radiale Öffnung 31 durch dessen Wand vorgesehen. Die öffnung ist so gelegen, daß sie eine Verbindung zwischen der zweiten Mediumskammer 26 und dem Durchgang zwischen dem Kammerteiler und der Gehäusewand bildet, wenn der nach innen gestufte Teil des Kolbens sich auf der Seite der Meißelanordnung 31 befindet.

Bei der Benutzung wird Druckluft durch das Endstück zum Gehäuse geführt und strömt längs des ersten Mediumsweges in die erste Mediumskammer, wo der Druck den Kolben zu einer Bewegung zur Endstückanordnung hin und damit in Position 2 veranlaßt. Es

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Stellung/ durch die gegenüberliegende Gehäusewand, den gestuften Teil 24 des Meißels sowie den überlappenden bzw. vorspringenden Teil 25 des Kolbens,

Ferner steht in dieser Position der Endbereich der der Meißelanordnung näheren Ausnehmung 21 in Verbindung mit der ersten Kammer 23, und die andere Ausnehmung 21 steht in Verbindung mit dem Gehäuseinneren, und zwar gerade jenseits des Endes mit der großen Bohrung des Kolbens. Die nach innen gestuft vorspringenden Teile des Kolbens und des Kammerteilers stehen einander gegenüber und schließen die große Bohrung 14 des Kolbens und die ringförmige Ausnehmung 10 der Kammer vom Gehäuseinneren ab.

In der zweiten Position der Kolbenbewegung (Fig. 3) ist der Kolben in Richtung zu dem Endstück verschoben. Das die kleine Bohrung enthaltende Ende des Kolbens ist von der vorspringenden Stange 18 der Meißelanordnung entfernt, und der nach innen gestufte Teil 16 des Kolbens ist über den nach außen gestuften Teil 8 des Kammerteilers hinweggeglitten, wie dies dargestellt ist. In dieser Position befindet sich die Steuerstange des Kammerteilers innerhalb der kleinen Bohrung 15 des Kolbens, und die dem Endstück naheliegende Ausnehmung 21 ist vom Gehäuseinneren durch die Kolbenwand abgedichtet. An dem die kleine Bohrung enthaltenden Ende ist die vorstehende Stange 18 von der Kolbenbohrung entfernt. Eine zweite Kammer bildet sich, wenn der Kolben sich in dieser Stellung befindet, die von der großen Bohrung 14 des Kolbens und der Ausnehmung im Kammerteiler begrenzt ist.

Ein erster Mediumsversorgungsweg beginnt durch die Endstückanordnung, führt durch den Kammerteiler und die Gehäusewände in die endstückseitige Ausnehmung 21, wobei sich der Kolben in seiner ersten Stellung befindet, und dann zwischen dem Gehäuse und der Ausnehmung 22 im Kolben in die meißelseitige Gehäuse-

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Die Meißelanordnung 3 hat einen Schaft 17, von dem eine Stange 18 in die Kammer vorragt. Die Anordnung 3 ist innerhalb des Gehäuses zwischen vorbestimmten Grenzen gleitbar. Dieser Grad der Gleitfähigkeit sowie die Positionierung der Anordnung in dem Gehäuse werden in irgendeiner geeigneten Weise erzielt. Ein Teil des Schafts 17 erstreckt sich in das Gehäuseinnere von einem gestuften Teil des Gehäuses ausgehend, und der Verschiebbarkeitsgrad der Meißelanordnung erlaubt es ihm, sich zwischen einer angehobenen Position, in welcher sich der genannte Schaftteil im Gehäuseinneren befindet, und einer tieferen Position, in welcher das Ende der Meißelanordnung mit dem gestuften Teil des Gehäuses fluchtet, sich zu bewegen.

Ein Kanal 19 erstreckt sich durch das Ende der vorstehenden Stange 18 aus dem Boden der Meißelanordnung hinaus hindurch zur Atmosphäre. Dieser Kanal teilt sich auf in zwei getrennte Durchgänge 20 im äußeren Teil der Meißelanordnung des Durchganges 20, die mit der Atmosphäre an der Seite der Meißelanordnung in Verbindung stehen.

Zwei ringförmige Ausnehmungen 21 sind im Gehäuse angebracht, jeweils nahe dem einen beziehungsweise anderen Ende des Gehäuseinneren. Der Kolben hat eine mittlere, gestufte Ringausnehmung 22 von näherungsweise der selben Breite wie der Abstand zwischen den Ausnehmungen 21 im Gehäuse.

Der Kolben kann sich zwischen zwei Positionen hin und her bewegen. Die erste Position (Fig. T) ist die mit dem Kolben gegen die Meißelanordnung in angehobener Stellung und wobei die Stange 18 der Meißelanordnung sich vollständig in die kleine Bohrung 15 hineinerstreckt. In dieser Stellung bildet sich eine erste Kammer 23 um die Meißelanordnung. Diese Kammer ist begrenzt durch die Wand der Meißelanordnung in dieser

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen ventilfreien pneumatischen Hammer mit dem Kolben in einar ersten Stellung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt eines Teils des Hammers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen ventilfreien pneumatischen Hammer mit dem Kolben in einer zweiten Stellung.

Ein hohles Gehäuse 1 hat eine Endstückanordnung 2 an seinem einen Ende und einen Meißel 3 an seinem anderen Ende.

Die Endstückanordnung ist in dem Gehäuseende mittels eines Innengewindes 4 im Gehäuse gesichert. Ein Kammerteiler 5 ist in dem Gehäuse zwischen einem Positionierring 6 und dem inneren Ende des Endstücks 2 angeordnet. Dieser Kammerteiler hat einen nach außen vorspringenden Abschnitt 8 an seinem dem Endstück abgelegenen Ende/ sowie eine zentrale Steuerstange 9, die über dieses Ende hinausragt. Eine ringförmige Ausnehmung 10 befindet sich in diesem Ende um die zentrale Steuerstange herum. Eine zentrale Bohrung 11 erstreckt sich durch die Steuerstange von einem zum anderen Ende zu einer Druckventilanordnung 12 in der Endstückanordnung.

Ein Kolben 13 hat eine große Bohrung 14 in seinem einen Ende und eine kleinere Bohrung 15 in seinem anderen Ende, die sich hindurcherstreckt bis zu der großen Bohrung. Das die große Bohrung enthaltende Ende des Kolbens hat einen nach innen gestuft vorspringenden Teil 16, der in luftdichter Weise auf der äußeren Oberfläche des nach außen gestuft vorspringenden Abschnitts 8 des Kammerteilers gleitfähig ist.

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Kammerteilers am inneren Ende des Gehäuses ein Bund oder eine Schulter vorgesehen werden muß. Dieselbe Beschränkung ergibt sich bezüglich der Meißelanordnung, weil üblicherweise eine Führung am anderen Ende des Gehäuses zur Sicherung der Meißelanordnung angeordnet ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen ventilfreien pneumatischen Hammer zu schaffen, der bei geringen Abmessungen einen Hammer größtmöglichen Durchmessers enthält.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche sowie die Figurenbeschreibung enthalten weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung.

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hammer des venti¹freien pneumatischen Typs, wie er allgemein zum Bohren "down-the-hole" verwendet wird.

Diese Hammer umfassen üblicherweise ein hohles Gehäuse mit einem (auf die Betriebsverhältnisse bezogenen) unteren und oberen Ende, das einen Kolben enthält, der sich zwischen einer oberen und einer unteren Druckkammer hin und her bewegt, und das eine Meißelanordnung am unteren Gehäuseende und eine Endstückanordnung am oberen Gehäuseende aufweist.

Die Konstruktion solcher Hammer sieht im allgemeinen einen zusätzlichen oberen Kammerraum oberhalb des Kolbens vor, um einen zu starken Druckanstieg zu verhindern, wenn sich das Volumen aufgrund der Aufwärtsbewegung des Kolbens verringert. Dieser Raum vermehrt das Volumen der oberen Kammer, woraus sich bei bekannter Konstruktion eine Vergrößerung der gesamten Hammerlänge ergibt.

Der Außendurchmesser eines typischen Hammers ist üblicherweise begrenzt im Hinblick auf den Bohrungsdurchmesser, der mit dem Hammer gebohrt werden soll, so daß es schwierig ist, innerhalb der Hammerbohrung einen Hammer mit größtmöglichem Durchmesser unterzubringen, was zur Erzielung eines effektiveren Kolbenschlags auf die"Meißelanordnung wünschenswert ist. Der Kolben mit dem größten Durchmesser, der in den Hammer paßt, ist selbstverständlich ein Kolben mit einem Durchmesser, der etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Gewindeendes des Gehäuses. Es ist jedoch im allgemeinen nicht möglich, einen Kolben dieser Größe unterzubringen, da zur Festlegung des

Claims

Patentansprüche

eine Endstückanordnung an einem Ende des Gehäuses;

eine Meißelanordnung am anderen Ende des Gehäuses, die eine sich in das Gehäuse ersteckende Stange (18) und einen in das Stangenende führenden Kanal, der am anderen Ende der Anordnung mit der Atmosphäre in Verbindung steht, aufweist;

ein Kammerteiler in dem endstückseitigen Ende des Gehäuses, der eine Steuerstange (9) aufweist, die in· das Gehäuse hineinragt, wobei das innere Ende des Kammerteilers zur Abdichtung gegenüber einer Kolbenbohrung während eines Teiles der betrieblichen Kolbenbewegung ausgebildet ist;

ein Kolben mit einer großen Bohrung im einen Ende und einer kleineren, konzentrischen Bohrung durch das andere Ende in die größere Bohrung, wobei das die

BANK. DRESDNER BANK, HAMBURG. 4 030 448 (BLZ 200 800 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 1476 07- 200 (BLZ 200 100 20) ■ TELEGRAMM: SPECHTZIES

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größere Bohrung enthaltende Ende mit dem Ende des Kammerteilers zum Abschluß der größeren Bohrung zusammenwirkt, wobei der Kolben ferner zur Hin- und Herbewegung zwischen zwei Stellungen eingerichtet ist, in deren erster das die Kleinere Bohrung enthaltende Ende an der Meißelanordnung anliegt, die Stange der Meißelanordnung sich innerhalb der kleineren Bohrung befindet und diese abdichtet und die größere Bohrung durch das Ende des Kammerteilers abgeschlossen ist, und in deren zweiter der Kolben in Richtung zum Endstück verschoben ist, die größere Bohrung unabgeschlossen, die Steuerstange des Kammerteilers sich innerhalb der kleineren Bohrung befindet und diese abdichtet und die Stange der Meißelanordnung von der kleineren Bohrung entfernt ist;

eine erste Kammer, die, wenn sich der Kolben in der ersten Stellung befindet, um einen Teil der Meißelanordnung geformt ist, der sich von einem gestuften Teil des Gehäuses in das Gehäuse erstreckt;

eine zweite Kammer, die, wenn sich der Kolben in der zweiten Stellung befindet, von der größeren Bohrung des Kolbens und einer Ringausnehmung im Kammerteiler gebildet ist;

ein erster Mediumsversorgungsweg durch die Endstückanordnung, die sich zwischen den Wänden des Kammerteilers und des Gehäuses in wenigstens einen Kanal in der Gehäüsewand gegenüber dem Kolben in dessen erster Stellung und in die erste Kammer erstreckt;

ein zweiter Mediumsversorgungsweg durch die Endstückanordnung, der sich zwischen den Wänden des Kammerteilers und des Gehäuses, zwischen der geöffneten Kammer und den Enden des Kolbens in dessen zweiter

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Stellung in die zweite Kammer erstreckt;

ein erster Mediumsauspuffweg, der sich von der ersten Kammer, wenn der Kolben sich in seiner zweiten Position befindet, in den Kanal der Meißelanordnung und hinaus in die Atmosphäre führt;

und ein zweiter Mediumsauspuffweg, der von der zweiten Kammer, wenn sich der Kolben in seiner ersten Stellung befindet, durch die kleinere Kolbenbohrung in den Kanal in der Meißelanordnung und nach außen in die Atmosphäre erstreckt.
2. Ventilfreier pneumatischer Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil der größeren Kolbenbohrung nach innen gestuft ist und der innerste Endabschnitt des Kammerteilers nach außen gestuft ist, derart, daß die größere Kolbenbohrung gegenüber den Bereichen außerhalb derselben durch Zusammenwirken der gestuften Teile infolge gleitender Bewegung des Kammerteilers innerhalb der größeren Kolbenbohrung abdichtbar ist.
3. Ventilfreier pneumatischer Hammer nach Anspruch 1 oder 2, dadureh gekennzeichnet, daß der Kammerteiler innerhalb des Gehäuses mittels eines geteilten Ringes positioniert ist, welcher teilweise innerhalb einer konzentrischen Ringnut im Gehäuse und teilweise in einer konzentrischen, ringförmig gestuften Ausnehmung in einem inneren Randteil der an .die Gehäusewand angrenzenden Kammer eingepaßt ist, zum Halten des Kammerteilers in Axialrichtung gegen die Endstückanordnung.

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Nummer:
Int. Cl.³:
Anmeldetag:
Offenlegungstag:

3119760 E2IB 4/14 18. Mai 1981 27. Mai 1982

FIG. 2

Fl G. 1

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FIG. 3