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Die Erfindung betrifft eine Druckluft-Handdrehbohr-
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maschine für Gestängebohrungen in Kohle und ähnlichen Medien gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Solche Druckluft-Handdrehbohrmaschinen müssen wegen ihrer Anwendung
im Bergbau auf die besonderen Arbeitsbedingungen de Untertagebetriebes eingerichtet
sein. Die beengten räumlichen Verhältnisse, wie sie z.B. beim Bohren von Tränkbohrlöchern
in der Kohle, im Streb und in der Strecke angetroffen werden, verlangen eine besonders
leichte Ausführung der Bohrmaschine, welche aber andererseits ein bruchsicheres
Gehäuse aufweisen muß, um die schweren mechanischen Beanspruchungen ertragen zu
können, denen sie beim Transport und im Betrieb zwangsläufig ausgesetzt wird.
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Ferner müssen solche Maschinen besonders gegen die Beeinträchttgungen
durch Schmutz und Staub gekapselt sein. Ebenso wichtig sind andererseits die besonderen
ergonomischen Gesichtspunkte, die für unter solchen Verhältnissen zu Beginn der
Druckluft-Handbohrmaschinen gelten und im wesentlichen die Wärmeentwicklung sowie
die Handhabung der Maschine selbst betreffen. Schließlich müssen solche Druckluft-Handdrehbohrmaschinen
auch ausreichend sicher sein. Zahnradmotore liefern bekanntlich ein hohes Drehmoment
auch bei Maximaldrehzahlen und ein entsprechend hohes Rückdrehmoment, wenn das Bohrgestänge
ganz oder teilweise blockiert.
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Derartige Vorfälle lassen sich im Untertagebetrieb weder vermeiden
noch vorausberechnen.
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Das Getriebe dient in derartigen Druckluft-Handbohrmaschinen zur Untersetzung
der hohen Drehzahl des treibenden Rotors. Die automatische Kupplung'dient als
Uberlastsicherung
bei auftretenden Rückdrehmomenten.
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Der Druckluftantrieb gewährleistet die explosionssichere Ausrüstung
der Handdrehbohrmaschine, der insbesondere für den Einsatz im Untertagebetrieb und
bei einigen Anwendungsfällen des Bauwesens wichtig ist,. obwohl solche Maschinen
auch in den Streinbrüchen auf dem Gebiet der Steine und Erden eingesetzt werden.
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Im allgemeinen liegen die Bohrlochdurchmesser zwischen 32 bis 142
mm,und die Bohrgestänge sind hohl oder außen mit einer Transportschnecke für das
Bohrklein versehen.
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Bohrgestänge können zusätzlich außerhalb der Maschine mit einer Luft-
oder Wasserspülung zurStaubbekämpfung beaufschlagt werden.
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Die Erfindung geht aus von einer vorbekannten Druckluft-Handdrehbohrmaschine
der eingangs bezeichneten Art, welche in bedeutendem Umfang insbesondere in den
Untertagebetrieben des Steinkohlenbergbaus vorhanden ist und dort außer zum Bohren
von Kohle auch für Bohrungen in mittelfesten Gesteinsformationen Anwendung findet.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Maschinen einen zu hohen Lärmpegel
entwickeln. Dieser kommt einerseits durch den Körperschall zustande, der von den
bewegten Teilen der Maschine, insbesondere in dem Gehäuse ausgeht und andererseits
von der Abluft erzeugt wird, die meistens an der Stirnseite des Gehäuses austritt.
Ferner hat sich die Uberlastsicherung solcher Maschinen als schwer zu lösendes Problem
herausgestellt. Die als bekannt vorausgesetzte Druckluft-Handdrehbohrmaschine weist
eine zwischen dem Bohrfutter und der Bohrwelle angeordnete Rutschkupplung auf. Nachteilig
wirkt sich die dadurch bedingte Lage der Kupplung aus, weil sie praktisch ungeschützt
den ungünstigen Bedingungen in der Umgebung
ausgesetzt ist und daher
u.a. leicht beschädigt wird oder verschleißt. Diese Kupplungen sind daher nicht
immer zuverlässig. Sie sind daher für eine Reihe von Unfällen verantwortlich, die
durch unvermutete Rückdrehungen der Bohrmaschine hervorgerufen werden.
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Außerdem verursacht die ungünstige Lage der Rutschkupplung die Kopflastigkeit
der Bohrmaschine, deren Handhabung daher bereits aus diesem Grunde erheblich erschwert
ist. Es kommt aber hinzu, daß auch das Gesamtgewicht dieser Maschinen relativ hoch
ist.
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Auf diese Nachteile gehaiEntwicklungen von Druckluft-Handdrehbohrmaschinen
zurück, welche statt eines Zahnradmotors einen Lamellenmotor aufweisen. Dieser benutzt
im wesentlichen einen exzentrisch in einer Zylinderbüchse rotierenden Kolben mit
radial-tangential angeordneten verschieblichen Lamellen, die sich auf der Zylinderbüchse
abstützen. Der funktionsbedingte Aufbau solcher Lamellenmotore verursacht einerseits
eine relativ größere Verschleißempfindlichkeit, welche hauptsächlich durch die reibende
Beanspruchung der Lamellen auf der Zylinderbüchse bedingt ist. Andererseits sind
solche Motoren hinreichender Leistungsfähigkeit relativ laut und auch nicht immer
zuverlässig. Die Dämpfung der Lärmentwicklung wird bei dieser Bauform von Druckluft-Handdrehbohrmaschinen
durch eine Kapselung mit schalldämmendem Material erreicht. Das führt zu einer beträchtlichen
Vergrößerung des Gehäuses, die ergonomisch ungünstig ist und außerdem zu einem mechanisch
nur geringen widerstandsfähigen Gehäuseaufbau, weil seine Größe im Interesse der
Gewichtsverminderung zu einer entsprechenden Leichtbauweise der den Schallschutz
umgebenden Gehäusewände zwingt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Druckluft-Handdrehbohrmaschine
der als bekannt vorausgesetzten Art auf einfache Weise einen ausreichenden Lärmschutz
zu gewährleisten und die die Uberlastsicherung bildende Kupplung darin einzubeziehen,
wobei ein geringes Gewicht der Maschine mit günstigen Abmessungen und geringem Gehäusegewicht
bei Verwendung von Werkstoffen ermöglicht werden soll, die eine ausreichende Bruchsicherung
gewährleisten.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch die Ausbildung der als Uberlastsicherung dienenden Mehrscheiben-Trockenkupplung
und deren Unterbringung in dem treibenden Rotor des Zahnradmotors wird diese Baugruppe
der neuen Druckluft-Handdrehbohrmaschine in den Motor selbst verlegt und beansprucht
daher keinen gesonderten Gehäuseraum und verändert auch nicht das Gleichgewicht
der Maschine. Damit ist die Kopflastigkeit der Maschine beseitigt. Gleichzeitig
sorgen aber die im Gehäuse vorgesehenen Räume und Spalte, durch die die voneinander
getrennten Strömungswege der Druckluft und der Abluft verlaufen, für eine Dämmung
des Körperschalls und gleichzeitig für eine Verängerung des Weges der Abluft durch
das Gehäuse mit einer dementsprechenden Entspannung der Abluft und Glättung des
austretenden Luftstromes. Auf diese Weise wird eine Schalldämmung erzielt, die ohne
zusätzliche Dämmaßnahmen am Gehäuse auskommt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie bei Verwendung
von
Stahlgehäusen ausreichender Bruchsicherheit keine weiteren Schallschutzmaßnahmen
voraussetzt und die Lärmentwicklung entsprechend vermindert. Vergleichsmessungen
haben ergeben, daß erfindungsgemäß Druckluft-Handdrehbohrmaschinen vergleichbarer
Leistung die Lärmentwicklung bekannter Maschinen von 92 dBA auf unter 90 dBA reduzieren.
Ihre Gehäuse sind außerordentlich leicht und im Sinne optimaler ergonomischer Bedingungen
gut zu handhaben. Die Ausbildung der Uberlastsicherung als Mehrscheiben-Trockenkupplung
erlaubt nicht nur die für die Unterbringungdieser überlastsicherung notwendige Miniaturisierung,
sondern auch eine zuverlässige Abkupplungder Getriebeantriebswelle, wodurch ein
relativ einfaches und raumsparendes Untersetzungsgetriebe zwischen dem treibenden
Rotor und der Bohrwelle angewandt werden kann.
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Die Merkmale des Anspruches 2 gewährleisten eine besonders günstige
Kraftübertragung mit einer weitgehend miniaturisierten Mehrscheiben-Trockenkupplung
und deren Unterbringung im treibenden Rotor.
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Die Merkmale des Anspruches 3 betreffen die raumsparende Ausbildung
des Untersetzungsgetriebes.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 im Querschnitt und unter Fortlassung
aller für das Verständnis der Erfindung nicht.erforderlichen Einzelheiten das Gehäuse
einer Druckluft-
Handdrehbohrmaschine gemäß der Erfindung und Fig.
2 den Gegenstand der Fig. 1 im Längsschnitt.
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Das allgemein mit 1 bezeichnete Gehäuse der in den Figuren dargestellten
Druckluft-Handdrehbohrmaschine ist dreiteilig. Es besitzt einen hinteren flachen
Deckel 2, ein Gehäusemittelteil 3 und einen vorderen Deckel 4. In dem Mittelteil
3 des Gehäuses 1 ist ein Zahnradmotar untergebracht mit zwei Rotoren 5 bzw. 6.
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Die Rotoren sind zylindrisch und außen axial verzahnt.
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Der freidrehende rotor 5 hat eine Welle 7 aus Vollmaterial, deren
Achsstummel 8 bzw. 9 in je einem Radiallager 10 bzw. 10' des Gehäuses liegen. Die
Zähne 11 des Rotors 5 kämmen mit den Zähnen 12 des treibenden Rotors 6, der hohl
ausgebildet ist. Dabei sitzen die Enden des Rotors auf je einer Büchse 14, 15, die
auf den Enden einer Welle 18 frei drehbar sind, welche konzentrisch im Inneren des
treibenden Rotors 6 angeordnet ist. Die Welle läuft einerseits in einem Radiallager
17, das dem Radiallager 10'entspricht und trägt auf ihrem gegenüberliegenden Ende
eine Wellenbüchse 19, mit der sie formschlüssig durch einen Stift 20 versperrt ist.
Die Büchse läuft in einem Radiallager 16, das dem Radiallager 10 entspricht.
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Zwischen den beiden Büchsen 14, 15 sitzt eine allgemein mit 21 bezeichnete
Mehrscheiben-Trockenkupplung. Mehrere Tellerfedern 22 stützen sich einerseits auf
der inneren Stirnseite 13 der Büchse 19 ab, welche sich mit der Welle 18 dreht.
Sie spannen das Scheibenpaket axial vor,
das aus Rotorscheiben,
wie bei 61 und Wellenscheiben, wie bei 62 dargestellt, zusammengesetzt ist,wobei
die Scheiben unterschiedlicher Zuordnung miteinander abwechseln. Die Rotorscheiben
61 sind formschlüssig in einer Längsnut 23 des Rotors versperrt, während die Wellenscheiben
62 ihrerseits formschlüssig in einer Längsnut 24 der Welle 18 versperrt sind.
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Auf dem aus dem Radiallager 17 vorstehenden Wellenstumpf 25 ist ein
Ritzel 26 versperrt, das auf der Innenverzahnung 27 eines größeren Getrieberades
28 abgewälzt wird. Das innen verzahnte Rad 28 bildet eine Baueinheit mit der Bohrwelle
29, auf derem freien Ende das Bohrfutter 30 befestigt ist. Die Abstützung der Bohrwelle
29 erfolgt in zwei Radiallagern 31, 32 des Deckels 4.
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Der Mittelteil 3 des Gehäuses 1 weist zwei in der Mittelebene 33 des
Gehäuses 1 angeordnete und diametral gegenüberliegende Stutzen 34, 35 auf. Während
der Stutzen 35 zum Einschrauben eines nicht wiedergegebenen Handgriffes in sein
Innengewinde 35'dient, wird der Stutzen 34 auch für die Zufuhr der Druckluft verwendet.
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Dabei strömt die Druckluft durch den Hohlraum 36 des Stutzens 34 in
einen bogenförmigen Gehäuseinnenraum 36', der bis zu einem Gehäusespalt 36" reicht,
welcher auf den Rotor der Spalte 37 des Druckluftmotors gerichtet ist. Die die Rotoren
nach den Richtungspfeilen 38, 39 umströmende Druckluft erreicht als Abluft einen
Gehäuse spalt 40, der dem Gehäusespalt 36" diametral gegenüberliegt, aber einen
wesentlich größeren Strömungsquerschnitt aufweist, um der Entspannung der Druckluft
Rechnung zu tragen. Hinter dem Spalt 40 verzweigt sich
der Strömungsweg
in einen relativ kürzeren Ast 41 und einen weiteren Ast 43, der spaltförmig den
treibenden Rotor 6 umgibt. Auf diese Weise sind beide Rotoren mit die Strömungswege
der Luft bildenden Gehäuseräumen -bzw. -spalten umgeben, wobei der freie Rotor 5
auf dem größeren Teil seines Umfanges mit dem Zuluftraum 36'und auf dem kleineren
Teil seines Umfanges mit dem Abluftspalt 41 umgeben ist.
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Beide Äste 41 und 43 haben einen gemeinsamen Ausgang aus dem Mittelteil
des Gehäuses, der bei 44 in Fig. 2 dargestellt ist. Er mündet an der Trennebene
45 des Gehäuses in den Deckel 4, d.h. in den ringförmigen Spalt 46, der sowohl die
beschriebenen Teile des allgemein mit 47 bezeichneten Getriebes, wie auch die Bohrwelle
mit ihren Radiallagern umgibt. An der Stirnseite des Deckels 4 sind mehrere, vorzugsweise
zwei diametral gegenüberliegende Stopfen 48, 49 gleicher Ausbildung in das Gehäuse
eingeschraubt. Sie enthalten einen Dämmstoffverschluß 50 und münden in den Abluftkanal
46 des Gehäusedeckels.
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Der Gehäusedeckel 4 ist mit dem Mittelteil 3 des Gehäuses 1 über den
auf der Rückseite angebrachten flachen Deckel 2 mit mehreren Ankerschrauben 51,
52 verspannt.
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Die für den Betrieb der Maschine erforderlichen Ventile für die Zuluft
und etwaige Drehzahlregler sind nicht wiedergegeben. Auch das Gestänge, das in das
Bohrfutter 30 eingesetzt wird, fehlt in den Zeichnungen.
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Im Betrieb strömt die Druckluft durch den Zuluftraum 36' und -spalt
3611 des Gehäuses in den abgeschlossenen Rotorraum
und folgt der
Drehung der Rotoren gemäß den Pfeilen 38, 39, um über die Zweige 41 und 43 sowie
den Spalt 46 im Gehäusedeckel 4 abzuströmen, wobei sie an der Gehäusestirnseite
durch die Stopfen 48 und 49 austritt. Da alle drehenden, Körperschall erzeugenden
Teile der Handdrehbohrmaschine von der Druckluft auf diese Weise umströmt werden,
ist die Körperschallentwicklung gering. Der lange Weg der Abluft glättet den Abluftstrom
und entspannt ihn weitgehend, bevor er, wie beschrieben, an der Stirnseite der Maschine
in zwei Strömen austritt. Dadurch wird diese. Lärmquelle ebenfalls wesentlich vermindert.
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Bei in Richtung der Pfeile 38, 39 umlaufenden Rotoren dreht der treibende
Rotor 6 infolge des Formschlusses der Scheiben 21 und 22 die Welle 18, so daß das
Ritzel 26 mit der Innenverzahnung 27 des Getrieberades 28 kämmt.
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Die dadurch umlaufende Bohrwelle 29 treibt das Bohrfutter 30 an. Sobald
das Gestänge einen erhöhten Drehwiderstand findet oder blockiert wird, reicht die
Kraft der Tellerfedern 22 nicht mehr aus, um einen Schlupf zwischen den Scheiben
61 und 62 zu verhindern. Infolgedessen bleibt die Welle 18 zurück bzw. stehen und
der treibende Rotor 6 läuft mit dem freien Rotor 5 weiter um, bis entweder die Luftzufuhr
unterbrochen oder das Hindernis beseitigt ist.
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Das Gehäuse 1 der beschriebenen Druckluft-Handdrehbohrmaschine besteht
zweckmäßig aus Stahlguß, um die erforderliche -mechanische Festigkeit zu gewährleisten.
Es ist schlank und läßt sich mit zwei Händen in ergonomisch günstiger Weise halten
und führen.