DE3119760C2 - Steuerventilfreier pneumatischer Hammer - Google Patents

Abstract

Ein ventilfreier pneumatischer Hammer umfaßt ein hohles Gehäuse mit einer Endstückanordnung am einen und einer Meißelanordnung am anderen Ende sowie einem darin hin- und herbeweglichen Kolben. Im endstückseitigen Ende des Gehäuses befindet sich ein Kammerteiler, der mit dem Kolben zur Führung des Druckmediums in wechselnde Kammern zusammenwirkt, von denen sich eine an jedem Kolbenende befindet, um den Kolben hin und her zu treiben. Der Kammerteiler wird im Gehäuse mittels eines geteilten Positionierrings gehalten, der den Kammerteiler gegen die Endstückanordnung hält. Der Kammerteiler besitzt ferner in seinem kolbennahen Ende eine Ausnehmung, die zusammen mit einer Bohrung in diesem Kolbenende die Mediumskammer an diesem Ende des Gehäuses umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerventiifreien pneumatischen Hammer, der ein Gehäuse mit einem rück- wältigen Endstück und einem Meißel am Vorderende, einen im Gehäuse hin- und herbeweglichen und mit einer Axialbohrung versehenen Kolben, wobei ein Teil der Kolbenbohrung einen größeren Durchmesser besitzt als der andere Teil der Kolbenbohrung und vom Kolben eine vordere und eine rückwärtige Arbeitskammer mit Fluidzu- und -t oführungskanälen begrenzt sind, sowie eine sich vom rückwärtigen Endstück des Gehäuses nach vorwärts erstreckende Steuerstange aufweist, die abdichtend in den Teil mit kleinerem Durchmesser der Kolbenführung einführbar ist

Vorbekannte steuerventilfreie pneumatische Hammer, die zum Bohren von Bohrlöchern verwendet werden können (GB-PS 15 38 505, 15 22 932, 14 98 487, 14 95 875; US-PS 33 11 177) haben im wesentlichen min destens einen der beiden folgenden Nachteile.

Die Konstruktion vieler solcher Hammer sieht einen zusätzlichen rückwärtigen Kammerraum hinter dem Kolben vor, um einen zu starken Druricanstieg zu verhindern, wenn sich das Volumen aufgrund der Rück- wärtsbewegung des Kolbens verringert Dieser Raum vermehrt das Volumen der rückwärtigen 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 Kolben mit größtmöglichem Durchmesser unterzubringen, was zur Erzielung eines effektiven Kolben- Schlags 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 Kammerteilers am hinteren Ende des Gehäuses ein Bund oder eine Schulter vorgesehen werden muß. Diese 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 steuerventilfreien pneumatischen Hammer der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringen Abmessungen einen Kolben größtmöglichen Durchmessers enthält. Die erfindungsgemäße Lösung besteht in den Merk-

malen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1- Die Unteransprüche enthalten weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert Darin zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen ventilfreien pneumatischen Hammer mit dem Kolben in einer ersten Stellung,

Fig.2 einen vergrößerten Schnitt eines Teils des Hammers gemäß F i g. I, 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 Endsrücks 2 angeordnet Dieser Kammerteiler hat einen nac'i 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 größere Bohrung 14 in seinem einen Ende und eine kleinere Bohrung 15 in seinem anderen Ende, die sich hindurcherstreckt bis zu der größeren Bohrung. Das die größere Bohrung enthaltende Ende des Kolbens hat einen nach rückwärts gestuft vorspringenden Teil 16, der in luftdichter Weise auf der äußeren Oberfläche des nach vorne gestuft vorspringenden Abschnitts 8 des Kammerteilers gleitfähig ist

Die Meißelanordnung 3 hat einen Schaft 17, von dem ein Zapfen 18 Ln 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 erzieh. Ein Teii des Schafts 17 erstreckt sich in das Gehäuseinnere von einem gestuftes 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 vorderen Teil der Meißelanordnung, die mit der Atmosphäre an der Seite der Meißelanordnung in Verbindung stehen.

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

Der Kolben kann sich zwischen zwei Positionen hin- und herbewegen. Die erste Position (Fig. 1) ist die mit dem Kolben gegen die Meißelanordnung in angehobener Stellung, wobei die Stange 18 der Meißelanordnung sich vollständig in die kleinere Bohrung 15 hineinerstreckt. In dieser Stellung bildet sich eine erste Kammer 23 um den Schaft 17 der Meißelanordnung. Diese Kammer ist begrenzt durch die Schaftwand der Meißelanordnung in dieser 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 Gehäuseausnehmung 21 in Verbindung mit der ersten Kammer 23, und die andere Gehäuseausnehmung 21 steht in Verbindung mit dem Gehäuseinneren, und zwar gerade jenseits des mit der größeren Bohrung versehenen Kolbenendes. Die nach innen gestuft vorspringenden Teile des Kolbens und des Kammerteilers stehen einander gegenüber und schließen die größere Bohrung 14 des Kolbens und die ringförmige Ausnehmung 10 der Kammer vom Gehäuseinneren ab.

I„ J_e ;ai*a— P '■*■-! J-s- f -IL_a.l _a /C : -- O\

111 uci r.vTCiicii ruaiuQil UCi rvoiLrciiucwcffUug ^r 1 g. -J)

ist der Kolben in Richtung auf das Endstück verschoben. Das die kleinere Bohrung enthaltende Ende des Kolbens ist von dem vorspringenden Zapfen 18 der Meißelanordnun? entfernt, und der nach rückwärts zu gestufte Teil 16 des Kolbens ist über den nach vorne hin gestuften Teil 8 des Kammerteilers hinweggeglitten, wie dies dargestellt ist In dieser Position befindet sich die Steuerstange des Kammerteilers innerhalb iler kleineren Bohrung 15 des Kolbens, und die dem Endstück naheliegende Ausnehmung 21 in der Gehäuseinnenwand ist vom übrigen Gehäuseinneren durch die Kolbenwand abgedichtet An dem die kleinere Bohrung enthaltenden Ende ist der vorstehende Zapfen 18 von der Kolbenbohrung entfernt Eine zweite Kammer 26 bildet sich, wenn der Kolben sich in dieser Stellung befindet, die von der größeren Bohrung 14 des Kolbens und der Ausnehmung 10 im Kammerteiler begrenzt ist

Ein erster Mediumversorgungsweg führt durch die Endstückanordnung, durch den Kammerteiler und die Gehäisewände in die endstückseitige Ausnehmung 21 in der Gehäuseinnenwand, wobei sich der Kolben in seiner ersten Stellung befindet, und dann zwischen dem Gehäuse und der Ausnehmung 22 im Kolben in die meißelseitige Gehäuseausnehmung 21 uno. in die erste Kammer 23. Dieser erste Mediumversorgungsweg ist durch Pfeile 27 in F i g. 1 angegeben.

Ein zweiter Mediumspuffweg führt von der zweiten Kammer 26 in die kleinere Bohrung des Kolbens und von da in den Kanal 19 in der Meißelanordnung und zur Atmosphäre. Dieser Auspuffweg ist in F i g. 1 durch Pfeile 28 bezeichnet.

Ein zweiter Mediumsversorgungsweg führt, wenn sich der Kolben in seiner zweiten Position befindet (F i g. 3), durch die Endstückanordnung zwischen dem Kammerteiler und den Gehäusewänden und zwischen der Innenwand der größeren Bohrung des Kolbens und der äußeren Wand des Kammerteilers hindurch in die zweite Kammer 26. Dieser Weg ist durch Pfeile 29 in F i g. 3 bezeichnet.

Ein erster Mediumspuffweg führt von der ersten Kammer, wenn der Kolben sich in seiner !weiten Stellung befindet, direkt in den Kanal der Meißelanordnung und durch diesen Kanal zur Atmosphäre. Dieser Auspuffweg ist durch Pfeile 30 in F i g. 3 angegeben.

Beim nach vorne 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 Mediumkammer 26 und dem Durchgang zwischen dem Kammerteiler und der Gehäusewand bildet, wenn der nach rückwärts gestufte Teil 16 des Kolbens sich auf der Seite der Meißelanordnung 3 befindet.

Bei der Benutzung wird Druckluft durch das Endstück in das Gehäuseinnere geführt und strömt längs des ersten Mediumweges in die erste Mediumkanimer, wo der Druck den Kolben zu einer Bewegung zur End- ίο Stückanordnung hin (F i g. 3) veranlaßt. Es ist klar, daß die dem Druck in der Kammer 23 ausgesetzte Kolbenendfläche größer ist als die Kolbenendfläche am Ende der größeren Bohrung.

Wenn sich der Kolben in seine zweite Stellung be- is wegt, wird der Zapfen 18 von der zweiten Kammer 23 entfernt, und Luft aus der ersten Kammer strömt durch den ersten Mediumauspuffweg. 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 Mediumversorgungsweg wird dadurch geöffnet, daß der nach rückwärts gestufte Teil 16 des Kolbens sich über den nach vorne hin gestuften Teil 8 des Kammerteilers hinwegbewegL Somit ist ein zweiter Mediumversorgungsweg offen, und Luft strömt durch diesen Weg in die zweite Kammer 26. Der Druck in dieser Kammer veranlaßt den Kolben, die Bewegung zu der Meißelanordnung 3 hin zu beginnen. Wenn sich der Kolben genügend weit bewegt hat, so daß die vorspringende Stange 9 des Kammerteilers sich von der kleineren Bohrung 15 des Kolbens entfernt, ist nun der zweite Mediumauspuffweg offen, und Luft von der Kammer 26 strömt entlang dieses Weges aus in die Atmosphäre.

Man erkennt, daß die Ausnehmung 10 des Kammerteils 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. Ferner dringt die durch die beiden Auspuffwege strömende Luft durch die Meißelanordnung und dient so zur Entfernung von Bohrmaterial, das sich im Bohrloch gesammelt hat

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 Ausnehmun- gen 21 in der Gehäubeinnenwand ebenfalls nicht größer als die Tiefe des Innengewindes 4 am endstückseitigen Gehäuseende.

Wenn das Gehäuse von der Bohrlochsohle abgehoben 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 31 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 26 und nach außen durch den Auspuffweg 28 zur Atmosphäre durch die Meißelanordnung. Dies gestattet eine kontinuierliche Spülung des Bohrlochs und der Meiße- !anordnung, und da die gesamte Luftzufuhr zum Hammer in der beschriebenen Weise ausströmen kann, ist der Hammer in dieser Stellung inaktiv.

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

An der beschriebenen Ausführung können Änderungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann der erste Mediumversorgungsweg durch einen Kanal oder Durchgänge führen, die gänzlich in der Gehäusewand untergebracht sind, und der Kolben braucht keine Ausnehmung an seiner Außenfläche zu besitzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuerventilfreier pneumatischer Hammer, der ein Gehäuse (1) mit einem rückwärtigen Endstück (2) und einem Meißel (3) am Vorderende, einen im Gehäuse (1) hin- und herbeweglichen und mit einer Axialbohrung versehenen Kolben (13), wobei ein Teil (14) der Kolbenbohrung einen größeren Durchmesser besitzt als der andere Teil (15) der Kolbenbohrung und vom Kolben (13) eine vordere und eine rückwärtige Arbeitskammer (23, 26) mit Fluidzu- und -abführungskanälen begrenzt sind, sowie eine sich vom rückwärtigen Endstück (2) des Gehäuses (1) nach vorwärts ersteckende Steuerstange (9) aufweist, die abdichtend in den Teil (15) mit kleinerem Durchmesser der Kolbenbohrung einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (9) zestral in einen hülsenförmigen Kammerteiler (5) integriert ist, dessen vorderer Endbereich (8) einen vergrößerten Außendurchmesser besitzt, welcher von rückwärts her in den im rückwärtigen Ende des Kolbens (13) ausgebildeten Teii (14) mit größerem Durchmesser eier Kolbenbohrung eintauchbar ist, und daß der im wesentlichen die rückwärtige Arbeitskammer (26) bildende Kolbenbohrungsteil (14) mit größerem Durchmesser seinerseits am rückwärtigen Ende einen gegenüber seinem restlichen Bereich einen kleineren Durchmesser aufweisenden Abdichtbereich (16) aufweist, wobei die rückwärtige Arbeitskammer (26) bei aus dem Teil (15) mit kleinerem Durch.nesser-.xer Kolbenbohrung herausbewegter Steuerstai.ge (9) nach rückwärts hin abgedichtet ist und bei nach rücLivärts hin am im Außendurchmesser vergrößerten Endbereich (8) des hülsenförmigen Kamnierteilers (5) vorbeibewegten Abdichtbereich (16) des Teils (14) mit größerem Durchmesser der Kolbenbohrung eine abdichtende Verbindung zwischen der Steuerstange (9) und dem Teil (15) mit kleinerem Durchmesser der Kolbenbohrung besteht

2. Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerteiler (5) innerhalb des Gehäuses (1) mittels eines geteilten Ringes (6) positioniert ist, welcher teilweise innerhalb einer konzentrischen Ringnut im Gehäuse (1) und teilweise in einer konzentrischen ringförmigen Ausnehmung in einem inneren Randteil des Kammerteilers (5) in der Nähe der Gehäusewand eingepaßt ist

3. Hammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidzuführungsweg zur vorderen Arbeitskammer (23) durch eine konzentrische !ringförmige Ausnehmung (21) im rückwärtigen Beireich der Gehäusewand, eine konzentrische ringförmige Ausnehmung (22) im mittleren Bereich des Kolbens (13) und eine konzentrische ringförmige Ausnehmung (21) im vorderen Bereich der Gehäusewand gebildet ist

4. Hammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Endbereich (8) mit vergrößertem Außendurchmesser des Kammerteilers (5) eine Radialöffnung (31) aufweist, mittels der bei Anhebung des Hammers in eine inaktive Stellung, in der sich der Kolben (13) in einer die Fluidzufuhr (27, 29) zu beiden Arbeitskammern 23, ίΙ6) absperrenden Stellung befindet, das Fluid über die Teile (14,15) der Axialbohrung des Kolbens (13) in den zentralen Spülkanal (19) im Schaft des Mei-

ßels (3) einführbar ist

5. Hammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (9) eine zentrale Axialbohrung (11) aufweist, die mit einem Druckventil (12) am Endstück in Verbindung steht, wobei das Ventil (12) zum öffnen bei Abfallen des Drucks aes Betriebsfluids unter einen vorbestimmten Minimalwert ausgebildet ist

6. Hammer nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet daß der Kammerteiler (5) und die Steuerstange (9) einen Zwischenraum (10) zwischen sich einschließen, der einen Teil der rückwärtigen Arbeitskammer (26) bildet