DE3539030A1 - Bohrhammer mit pneumatisch angetriebenem schlagkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit einem Zylinder zur Führung eines motorisch hin und her verschiebbaren An­ triebskolbens und eines Schlagkolbens unter Zwischenschal­ tung eines Luftpolsters.

Bei bekannten Bohrhämmern mit einem sogenannten pneumati­ schen Schlagwerk, das über einen in einem Zylinder motorisch hin und her bewegten Antriebskolben und über einen Schlag­ kolben verfügt, der unter Zwischenschaltung eines Luftpol­ sters ebenso hin und her bewegt wird, kann sich als Folge zunehmender Leckverluste ein ausreichendes Luftpolster nicht mehr aufbauen, so dass durch Zusammenschlagen der Kolben Schäden am Schlagwerk und darüberhinaus an den Antriebsor­ ganen für das Schlagwerk sowie an weiteren Geräteteilen auf­ treten können.

Die Leckverluste sind die Folge mangelhafter Dichtung zwi­ schen den Kolben und dem Zylinder, hervorgerufen insbesondere durch Verschleiss kolbenseitiger Dichtelemente. Zudem fördern mangelhafte Schmierung und Ausfall von gegebenenfalls wärme­ empfindlichen Dichtelementen solche Leckverluste.

Zur Vermeidung über das Schlagwerk hinausgehender kostspieli­ ger Schäden als Folge von Leckverlusten ist bei einem bekann­ ten Bohrhammer (DE-OS 27 29 596) am Antriebskolben ein Boden­ teil vorgesehen, das beim Aufprallen des Schlagkolbens aus­ bricht. Dadurch wird der zwischen den beiden Kolben liegende Raum nach aussen entlüftet, so dass der Schlagkolben mangels eines Luftpolsters nicht mehr hin und her bewegt wird.

Ein Nachteil dieser Ausbildung besteht in der Gefahr, dass durch das zum Ausbrechen des Bodenteiles erforderliche Auf­ prallen des Schlagkolbens bereits Schäden an Geräteteilen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrhammer mit pneumatischem Schlagwerk zu schaffen, bei dem eine Ver­ hinderung von aus Leckverlusten des Luftpolsters resultieren­ den Schäden gewährleistet wird.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass we­ nigstens einer der beiden Kolben einen vom Luftpolsterraum nach aussen führenden Verbindungskanal aufweist und der Ver­ bindungskanal von einem Verschlussteil aus Material mit nied­ rigem Schmelzpunkt verschlossen ist.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass zufol­ ge der Leckverluste die Leistung am Schlagkolben abnimmt. Da die vom Motor an den Antriebskolben abgegebene Leistung unver­ ändert bleibt, steigt die Wärmeleistung des Schlagwerkes zu­ nehmend mit grösser werdenden Leckverlusten, wodurch sich die Betriebstemperatur insgesamt erhöht.

Bei regulärer Betriebstemperatur oder unter dieser liegender Anlauftemperatur wird der Verbindungskanal vom Verschlussteil geschlossen gehalten. Tritt gegenüber der regulären Betriebs­ temperatur eine beispielsweise um 20% erhöhte Temperatur auf, schmilzt das Verschlussteil. Dadurch öffnet sich der Verbindungskanal und das Luftpolster bricht zusammen.

Bei der Materialwahl ist zu beachten, dass das Schmelzen eintritt, ausreichend bevor es zu einem Zusammenprallen der Kolben kommt. Zudem ist durch geeignete Wahl des Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten die ausreichende Abdichtung vor Ein­ tritt des Schmelzens sicherzustellen, d. h. der Wärmeausdeh­ nungskoeffizient des Verschlussteiles kann gegenüber jenem der Kolben etwa gleich oder grösser sein. Der nach dem Schmelzen des Verschlussteiles vom Antriebskolben pneuma­ tisch entkoppelte Schlagkolben nimmt, unabhängig von wei­ terer Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens, Ruheposition ein.

Für den Handhabenden ist als Folge des Schmelzens des Ver­ schlussteiles ein plötzlicher Abbruch der Schlagabgabe fest­ stellbar. Folglich wird er das Gerät ausser Betrieb nehmen. Folgeschäden an den Antriebsorganen für das Schlagwerk oder an weiteren Geräteteilen werden somit unterbunden. Durch Ersetzen des Verschlussteiles und Ausführung der erforder­ lichen Wartungsmassnahmen, wie Austausch der Dichtelemente und Schmieren des Schlagwerkes, kann das Gerät ohne Schaden wieder in betriebsbereiten Zustand gebracht werden.

Vorzugsweise ist der Verbindungskanal als eine die Kolben in Achsrichtung durchsetzende Bohrung ausgebildet. Um eine gleichmässige Gewichtsverteilung der Kolben zu erzielen, ver­ läuft der Verbindungskanal zweckmässig konzentrisch oder - gebildet durch mehrere Bohrungen - symmetrisch zur Längs­ achse der Kolben.

Mit Vorteil ist das Verschlussteil an dem zum Luftpolster weisenden Ende der Kolben angeordnet. Diese Stelle der Kol­ ben liegt im räumlichen Nahbereich der für erhöhte Tempe­ ratur massgeblichen Stellen des Gerätes, so dass das Ver­ schlussteil der Wärmeeinwirkung direkt ausgesetzt ist. Damit ist ein sensibles und präzises Reagieren des Verschlusstei­ les auch bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen des Gerätes gewährleistet.

Ein im besonderen erschütterungsfester Sitz des Verschluss­ teiles in der Bohrung wird in Weiterbildung der Erfindung erreicht, indem das Verschlussteil mittels Hinterstichen im Verbindungskanal formschlüssig gehaltert wird. Bei den Hinterstichen kann es sich beispielsweise um in sich ge­ schlossene umlaufende Rillen oder um Gewinderillen handeln. Das Verschlussteil erstreckt sich in Form eines Pfropfens beispielsweise über einen Teil der Längserstreckung der Bohrung. Es ist möglich, das Verschlussteil als fertig geformter Pfropfen oder im Giessverfahren in die Bohrung einzubringen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Ver­ schlussteil am Antriebskolben angeordnet. Dies ist insbe­ sondere für die Beibehaltung eines guten Sitzes des Ver­ schlussteils in der Bohrung von Vorteil. Während der Schlag­ kolben durch dessen Aufprallen am Werkzeug fortwährend ab­ rupten Abbremsungen ausgesetzt ist, was zu einem Verschieben eines hierin gelagerten Verschlussteiles führen könnte, lässt sich der Antriebskolben ohne abrupte Abbremsung bei­ spielsweise von einem Kurbeltrieb hin und her verschieben.

Vorzugsweise besteht das Verschlussteil aus einer Zinnle­ gierung. Dieses Material eignet sich im besonderen, da des­ sen Wärmeausdehnungskoeffizient etwa dem Wärmeausdehnungs­ koeffizienten des vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Antriebskolbens entspricht. Als Zinnlegierungen eignen sich im besonderen Weichlote nach DIN 1707 mit wählbaren Schmelz­ punkten von 150° bis 250°C.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel wiedergibt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Bohrhammer, teilweise im Längs­ schnitt;

Fig. 2 einen Ausschnitt II aus Fig. 1 in ver­ grösserter Darstellung.

Der Bohrhammer nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1, in welchem durch ein vorderseitiges Kugellager 2 und ein rück­ seitiges Rollenlager 3 ein Zylinder 4 drehbar gelagert ist. Im vorderen Bereich ist der Zylinder 4 als Aufnahme für ein andeutungsweise erkennbares Bohrwerkzeug 5 ausgebildet. Letz­ teres weist Mitnahmenuten 5 a zum Eingriff nicht dargestell­ ter Verriegelungselemente auf. Ein gehäuseseitig abgestütz­ ter Dichtring 6 soll das Eindringen von Schmutz in das Gerät und das Austreten von Schmierstoffen unterbinden.

Auf dem Zylinder 4 ist ein Kegelrad 7 angeordnet, das durch einen Sicherungsstift 8 mit dem Zylinder 4 drehfest verbunden ist. Der Drehantrieb des Kegelrades 7 bzw. des Zylinders 4 erfolgt durch ein motorisch angetriebenes Kegelritzel 9. Fer­ ner wird vom nicht gezeigten Motor auch eine Exzenterwelle 11 angetrieben, die über einen Pleuel 12 einen im Zylinder 4 gelagerten, insgesamt mit 13 bezeichneten Antriebskolben hin und her bewegt. Zur Kupplung des Pleueles 12 mit dem Antriebs­ kolben 13 sind die genannten Teile von einem Bolzen 14 durch­ quert, wobei der vom Bolzen 14 durchquerte Endabschnitt des Pleueles 12 in eine taschenartige Vertiefung 15 des Antriebs­ kolbens 13 eingreift.

Der Antriebskolben 13 ist konzentrisch zu dessen Längsachse von einer Bohrung 16 durchsetzt, die als Verbindungskanal zwi­ schen dem in Bohrrichtung an den Antriebskolben 13 anschlies­ senden Zylinderraum und der nach aussen offenen Vertiefung 15 dient. Im bohrrichtungsseitigen Endabschnitt der Bohrung 16 ist lagefest ein pfropfenförmiges Verschlussteil 17 aus einer Zinnlegierung, die sich durch niedrigen Schmelzpunkt auszeichnet, angeordnet. Der Antriebskolben 13 trägt ferner in einem umlaufenden Einstich 18 ein mit dem Zylinder 4 zu­ sammenwirkendes ringförmiges Dichtelement 19.

Wie die Fig. 2 verdeutlicht, greift das Verschlussteil 17 formschlüssig in Hinterstiche 16 a in Form von Gewinderillen ein.

Im Zylinder 4 ist in Bohrrichtung vor dem Antriebskolben 13 auch ein insgesamt mit 21 bezeichneter Schlagkolben verschieb­ bar gelagert. Dieser weist einen Schaft 22 zur Uebertragung von Schlagimpulsen an das Bohrwerkzeug 5 sowie rückseitig einen Kopf 23 auf. Der Kopf 23 ist ebenso wie der Antriebs­ kolben 13 mit einem Dichtelement 24 versehen.

Durch die Hin- und Herbewegung des Antriebskolbens 13 wird der Schlagkolben 21 von dem zwischen den beiden Kolben im Zylinder 4 stehenden Luftpolster entsprechend phasenverscho­ ben ebenso in hin- und hergehende Bewegung versetzt. Um dabei das Vorlaufen des Schlagkolbens 21 in die gezeigte schlagab­ gebende Stellung nicht zu hemmen, weist der Zylinder 4 vorder­ seitig Abblasbohrungen 4 a auf. Des weiteren ist im Zylinder 4 eine Ausgleichsbohrung 4 b vorgesehen, welche den periodischen Aufbau des Luftpolsters sicherstellt. Mit zunehmender Einsatz­ dauer des Bohrhammers lässt die Wirkung der Dichtelemente 19, 24 nach, was zur Folge hat, dass Leckverluste auftreten und folglich der Antriebskolben 13 und der Schlagkolben 21 bei der aufeinander zugerichteten Hubbewegung immer näher aneinander gelangen.

Gegenüber der regulären Betriebstemperatur kommt es aufgrund der Leckverluste zu einer sich zunehmend erhöhenden Temperatur. Die Schmelztemperatur des Verschlussteiles 17 liegt auf jenem erhöhten Temperaturniveau, das erreicht wird, bevor ein Auf­ einanderprallen der Kolben 13, 21 erfolgt. Das Schmelzen des Verschlussteiles 17 führt zum Entlüften des zwischen den Kol­ ben 13, 21 liegenden Zylinderraumes über die Bohrung 16 nach aussen. Der Schlagkolben 21 wird somit von dem motorisch wei­ ter hin und her bewegten Antriebskolben 13 nicht mehr aktiviert und bleibt in einer bohrrichtungsseitigen Endstellung stehen. Der Handhabende bemerkt ein Ausbleiben der Schlagabgabe und wird daraufhin das Gerät ausser Betrieb nehmen. Kostspielige Folgeschäden, wie sie bei einem Zusammenprallen der Kolben 13, 21 entstehen könnten, werden auf diese Weise zuverlässig unterbunden.

Zur neuerlichen Inbetriebnahme des Bohrhammers ist die er­ forderliche Wartung durchzuführen, wobei ein neues Verschluss­ teil 17 und neue Dichtelemente 19, 24 eingebracht werden.

Der beschriebene Bohrhammer ist für drehenden und schlagen­ den Antrieb des Bohrwerkzeuges 5 geeignet. Selbstverständ­ lich ist die erfindungsgemässe Anordnung aber auch bei Ge­ räten einsetzbar, die einem Werkzeug nur Schlagenergie ver­ mitteln.

Claims (6)

1. Bohrhammer mit einem Zylinder zur Führung eines motorisch hin und her verschiebbaren Antriebskolbens und eines Schlagkolbens unter Zwischenschaltung eines Luftpol­ sters, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Kolben (13, 21) einen vom Luftpolsterraum nach aussen führenden Verbindungs­ kanal (16) aufweist und der Verbindungskanal (16) von einem Verschlussteil (17) aus Material mit niedrigem Schmelzpunkt verschlossen ist.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal als eine die Kolben (13, 21) in Achsrichtung durchsetzende Bohrung (16) ausgebildet ist.

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (17) an dem zum Luftpolster weisenden Ende der Kolben (13, 21) angeordnet ist.

4. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Verschlussteil (17) mittels Hinter­ stichen (16 a) im Verbindungskanal (16) formschlüssig ge­ haltert wird.

5. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Verschlussteil (17) am Antriebs­ kolben (13) angeordnet ist.

6. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Verschlussteil (17) aus einer Zinnlegierung besteht.