DE3917155A1 - Pneumatische schlagmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Schlagmaschine, insbesondere eine solche Maschine, die als mit Druckfluid betriebener pneumatischer Bohrhammer verwendet werden kann.

Insbesondere betrifft die Erfindung Maschinen des Typs, der im südafrikanischen Patent 84/3758 der Anmelder beschrieben ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer solchen Maschine, die einfach herzustellen ist und für vorge­ gebene Gehäusegröße eine größere wirksame Kolbenfläche hat.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine pneumatische Schlagmaschine geschaffen, die ein längliches hohles Gehäuse aufweist, in dem eine Kolbenanordnung angeordnet ist und das einen rückwärtigen Kopf an einem Ende mit einem Einlaß für das Druckfluid, eine Bohrmeißelanordnung mit einem Auslaß für das Druckfluid am anderen Ende, wobei der rückwärtige Kopf eine Dichtung für ein dem rückwärtigen Kopf zugewandtes Ende des Kolbens aufweist, der innerhalb des Gehäuses hin- und herbe­ wegbar ist und Axialbohrungen aufweist, die sich von jedem Ende nach innen erstrecken, wobei sich schräge Durchlässe von den inneren Enden der Axialbohrungen, um sich durch die Wand des Kolbens an Stellen zu öffnen, die axial voneinander einen Abstand aufweisen, und nach entgegengesetzten Enden des Kolbens von ihren entsprechenden Axialbohrungen und zu Ausnehmungen in der Wand des Gehäuses, die axial voneinander einen Abstand aufweisen, erstrecken, wobei die Dichtung, die Ausnehmungen und die Öffnungen durch die Wand des Kolbens so angeordnet sind, daß Fluid unter Druck, das axial in das Gehäuse durch den rückwärtigen Kopf eingeführt ist, den Kolben hin- und herbewegen kann und ein konstanter Druck auf den Kolben ermöglicht wird, wenn sich dieser in einer Nichtbe­ triebsstellung in einer Entfernung vom rückwärtigen Kopf befindet.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, daß das zum rückwärtigen Kopf gerichtete Ende des Kolbens wenigstens einen sich in Radialrichtung erstreckenden Durchlaß von der Axialbohrung durch die Wand des Kopfes an einer Stelle auf­ weist, die innen vom freien Ende des zum rückwärtigen Kopf gerichteten Endes oder für die Dichtung angeordnet ist, die durch den rückwärtigen Kopf geschaffen wird, um das zum rückwärtigen Kopf gerichtete Ende des Kolbens nur dann zu berühren, wenn der Kolben arbeitsmäßig im Gehäuse angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird auch vorgesehen, daß die Axialboh­ rungen miteinander durch eingeschränkte Durchlässe für Fluid­ strömung in Verbindung stehen.

Vorzugsweise wird die Verbindung zwischen den Axialbohrungen durch einen porösen Propfen oder Stopfen gebildet, der konti­ nuierliches teilweises Spülen der Bohreranordnung während des normalen Gebrauches ermöglicht.

Vorzugsweise wird auch eine Vielzahl von schrägen Durchlässen vorgesehen, so daß der Kolben symmetrischen Aufbau hat.

Es ist vorgesehen, daß drei Kammern durch zusammenwirkende Dichtungsanordnungen innerhalb des Gehäuses, rückwärtigen Kopf, Bohreranordnung und Kolbenflächen gebildet werden, wobei die Kammern durch die Relativbewegung der zusammenwirkenden Dichtanordnungen geöffnet und geschlossen werden, wobei die erste Kammer zwischen dem rückwärtigen Kopf und dem Kolben, die zweite Kammer zwischen der Bohrmeißelanordnung mit dem Kolben, der sich in Berührung mit der Bohreranordnung befin­ det, und die dritte Kammer im Umfangsbereich um den Kolben herum zwischen den ersten und zweiten Kammern gebildet wird.

Die oben angegebenen und weitere zusätzliche Merkmale der Erfindung werden im folgenden in der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beige­ fügte Zeichnung näher dargestellt, die im Querschnitt eine Seitenansicht des Bohrhammers der Erfindung zeigt.

Wie dies dargestellt ist, weist ein Schlagbohrhammer 1 ein längliches, hohles, zylindrisches Gehäuse mit einem rückwär­ tigen Kopf an einem Ende und einer Bohrmeißelanordnung am anderen Ende auf. Der rückwärtige Kopf 3 hat eine axiale Öffnung 5 für einen Einlaß für Druckfluid, der zu einer Federrückschlagventilanordnung 6 und durch enge Durchlässe 7 in das Innere des rückwärtigen Kopfes führt. Die Endwand 8 des rückwärtigen Kopfes 3 bildet eine Dichtoberfläche 9.

Am anderen Ende des Gehäuses wird der Bohrmeißel 4 in einem Futter 10 gehalten, das am Ende des Gehäuses mit Hilfe eines Schraubgewindes 11 befestigt ist. Der Bohrmeißel weist eine abgestufte ringförmige Ausnehmung 12 in der Längsausdehnung seines Schaftes auf. Ein Festhaltering 13 für den Bohrmeißel ist zwischen dem inneren Ende des Futters und einer Führungs­ buchse 14 vorgesehen. Der Sitz in der ringförmigen Ausnehmung 12 erlaubt es dem Meißel, axial innerhalb der Axiallänge der Ausnehmung zu gleiten, wobei er bei jedem Ende seines Hubs durch den Festhaltering 13 in seiner Bewegungsmöglichkeit begrenzt ist. Die Führungsbuchse 14 ist an ihrem oberen Ende mit Hilfe eines Sprengrings 15 gesichert. Die Bohrmeißelan­ ordnung weist eine Axialöffnung 16 auf, die am Bohrkopf 17 zur Atmosphäre hin offen ist. Das innere Ende des Bohrmeißels hat einen abgestuften Endabschnitt 18.

Es ist ein Kolben vorgesehen, der sich zwischen den Enden des Gehäuses hin- und herbewegen kann und ein zum rückwärtigen Kopf gerichtetes Ende 19 und ein zur Bohreranordnung gerich­ tetes Ende 20 aufweist, das das Schlagende zum Schlagen des inneren Endes des Bohrmeißels aufweist.

Das Schlagende des Kolbens weist eine mittige Bohrung 21 auf, die in dichtendem und gleitendem Eingriff um den abgestuften Bereich 18 des inneren Endes des Bohrmeißels herumpaßt. Die Schlagoberfläche 20 des Kolbens schlägt so gegen den Radial­ bereich der abgestuften Oberfläche des Meißels.

Die mittige Bohrung 21 hat einen oder mehrere schräge Durch­ lässe 21, die sich vom Schlagende unter einem Winkel von der Kolbenachse weg erstrecken, um am Umfang des Kolbens im Mittelbereich 23 desselben herauszutreten.

Das zum rückwärtigen Kopf gerichtete Ende 19 des Kolbens weist eine Axialbohrung 24 auf. Von seinem inneren Ende erstrecken sich ein oder mehrere schräge Durchlässe, die von demselben wegführen, um durch die Kolbenwand an einer Stelle 25 auszu­ treten, die in einer Entfernung von der Schlagoberfläche 20 des schlagenden Kopfendes des Kolbens angeordnet ist.

Am unteren Ende der Axialbohrung 24 des Kolbens und in Ver­ bindung stehend mit der mittigen Bohrung 21 des schlagenden Endes des Kolbens ist ein Durchlaß 26 vorgesehen, der ganz oder teilweise dadurch verschlossen werden kann, daß ein massiver oder poröser Stopfen oder Propfen 27 in ihn einge­ setzt ist.

Seitlich von der Axialbohrung 24 am zum rückwärtigen Kopf gerichteten Ende 19 des Kolbens sind ein oder mehrere Kanäle 28 vorgesehen, die in die Dichtoberfläche 9 des zum rückwär­ tigen Kopf gerichteten Endes des Kolbens münden.

Drei Sätze von Dichtanordnungen des Kolbens und des Rests des Bohrers sind vorgesehen. Die erste Dichtanordnung befindet sich beim zum rückwärtigen Kopf gerichteten Ende des Kolbens und auf dem Kolben und weist einen nach außen abgestuften Ring 29 auf, der sich radial von einem nach innen abgestuften Abschnitt 30 erstreckt. Dieser abgestufte Ring 29 gleitet innerhalb eines radial nach innen gerichteten Ringes 31 der innersten Fläche des rückwärtigen Kopfes und bildet das Gehäuse, das mit dem Ring 29 zusammenwirkt, um die erste Dichtanordnung zu bilden. Wenn der Ringbereich 29 innerhalb des nach außen abgestuften Bereiches 31 angeordnet ist, ist diese Gleitpassung zwischen Gehäuse und Kolben abgedichtet.

Zum mittleren Bereich des Gehäuses hin sind zwei nach innen abgestufte ringförmige Ausnehmungen vorgesehen, von denen die eine verhältnismäßig nahe zum zum rückwärtigen Kopf gerich­ teten Ende des Gehäuses 21 und die andere mehr zur Bohrmei­ ßelanordnung 13 hin vorgesehen ist, die den zweiten Satz von Dichtungsanordnungen des Gehäuses bilden, die mit dem Kolben während dessen Hin- und Herbewegung zusammenwirken, um ab­ wechselnd Durchlässe für Druckfluid zu öffnen und abzudichten, die sich durch den Kolben erstrecken. Hierdurch wird der zweite Satz von Dichtanordnungen gebildet.

Der letzte Satz von Dichtanordnungen weist den nach innen abgestuften Bereich 18 des Bohrmeißels auf, der gleitend in die Axialbohrung 21 in dichtendem Eingriff mit der Bohrungs­ oberfläche eingeführt werden kann.

Es sind im Hammer drei Kammern zwischen Gehäuse, Kolben, rückwärtigem Kopf und Bohrmeißelanordnung gebildet, die während der verschiedenen Stellungen der Hin- und Herbewegung des Kolbens durch die Sätze von Dichtungsanordnungen geöffnet und geschlossen werden.

Die erste Kammer 34 wird durch die Seitenwände 35 des rück­ wärtigen Kopfes, die Endwand 36 des rückwärtigen Kopfes, das zum rückwärtigen Kopf gerichtete Ende des Kolbens 19 und die Axialbohrung des Kolbens 24 begrenzt.

Die zweite Kammer 37 ist am zur Bohreranordnung gerichteten Ende des Bohrers zwischen dem äußeren Ende des Bohrmeißels 18, der Gehäusewand und dem Schlagkopfende des Kolbens 20 gebil­ det.

Eine dritte Kammer 38 ist neben der ersten Kammer 34 gebildet und durch die Gehäusewände und eine nach außen abgestufte Oberfläche 39 des Kolbens begrenzt, die sich radial von einem nach innen abgestuften Abschnitt 30 erstreckt.

Ein erster Fluidzuführungsdurchlaß erstreckt sich vom Einlaß 5 des rückwärtigen Kopfes in die erste Kammer 34, durch die Axialbohrung 24 und schrägen Durchlässe und aus dem Auslaß 25 derselben heraus in die zweite Kammer 37.

Ein zweiter Fluidzuführungsdurchlaß erstreckt sich vom Einlaß 5 des rückwärtigen Kopfes in die erste Kammer 34, an den Dichtoberflächen 9 vorbei, die zwischen dem zum rückwärtigen Kopf gerichteten Ende des Kolbens und der Endwand des rück­ wärtiges Kopfes 8 gebildet sind, wobei hier eine Öffnung besteht, wenn sich der Kolben am obersten Teil seines Hubs befindet, in die dritte Kammer 38.

Ein erster Fluidausströmungsdurchlaß von der zweiten Kammer geht durch den dritten Satz von Dichtanordnungen an dem zur Bohrmeißelanordnung gerichteten Ende des Kolbens zwischen dem Bohrmeißel 18 und dem Kolbenende hindurch und dann weiter zum Auslaßkanal 16 des Bohrmeißels. Der zweite Fluidausström­ durchlaß von der dritten Kammer geht durch den zweiten Satz von Dichtanordnungen hindurch in die abgestufte ringförmige Ausnehmung 32, in die Öffnung 23 und entlang dem Schrägdurch­ laß 22 in die Axialbohrung 21 am zum Bohrmeißel gerichteten Ende des Kolbens und von dort in den Ausströmdurchlaß 16 des Bohrmeißels.

Bei der Verwendung wird, wenn sich der Kolben an dem zum Bohrmeißel gerichteten Ende des Gehäuses in Berührung mit dem inneren Bohrmeißelende befindet, die zweite Kammer 37 um den Bohrmeißel herum und den abgestuften Bereich des Kolbens und Gehäuses gebildet und steht nur zum Auslaß 25 des ersten Fluiddurchlasses offen, wobei der dritte Satz von Dichtanord­ nungen den Durchlaß von dieser Kammer abschließt. In dieser Stellung folgt Druckfluid, das in den Einlaß des rückwärtigen Kopfes eintritt, dem ersten Fluidzuführungsweg in die dritte Kammer, um den Kolben in Richtung auf das andere Ende des Gehäuses anzuheben. Selbstverständlich muß die Fläche des Kolbens, die in der dritten Kammer einer axialen Kraftkompo­ nente ausgesetzt ist, größer sein als die Fläche des entspre­ chenden Bereiches des Kolbens, der in der ersten Kammer Druckfluid ausgesetzt ist, damit dies geschieht.

Der ersten Satz von Dichtanordnungen 29 und 31 ist während der anfänglichen Bewegung des Kolbens zum rückwärtigen Kopfende geschlossen, während der Ring 29 innerhalb des abgestuften Bereiches 31 des rückwärtigen Kopfes gleitet.

Bewegt sich der Kolben weiter zum Ende des rückwärtigen Kopfes, so bewegt sich die Bohrung am Bohrmeißelende des Kolbens aus dem abgestuften Bereich 18 des Bohrmeißels heraus. Auf diese Weise wird der erste Fluidausströmdurchlaß geöffnet, und Luft von der zweiten Kammer wird durch die Bohrmeißelan­ ordnung abgelassen. Gleichzeitig bewegt sich der Ausgang 25 des ersten Fluidzuführungsdurchlasses über die ringförmige Ausnehmung 33 des zur Bohrmeißelanordnung gerichteten Endes des Gehäuses hinaus, wodurch der erste Fluidzuführungsdurchlaß zur zweiten Kammer abgesperrt wird.

Aufgrund seines Impulses bewegt sich der Kolben noch weiter bei geschlossenem erstem Fluidzuführungsdurchlaß, und das komprimierte Fluid in der ersten Kammer 34 hat eine Kissen­ wirkung, während sich das Kolbenende 19 in diese Kammer bewegt.

Nach einer vorbestimmte Zeit bewegt sich der nach außen abgestufte Ring 29 des zum rückwärtigen Kopfe gerichteten Endes des Kolbens über den radial nach innen abgestuften Ring 31 des rückwärtigen Kopfes hinaus, und der zweite Fluidzufüh­ rungsdurchlaß von der ersten Kammer 34 in die dritte Kammer 38 wird geöffnet. Die Wirkung des Druckfluids auf das Kolbenende in der ersten Kammer und auf die freiliegenden Oberflächen, die in der dritten Kammer eine Axialkomponente haben, zwingen den Kolben dazu, nach unten zum Bohrmeißel hin zu gleiten. Kurz nachdem der Kolben seine Rückkehrbewegung begonnen hat, kommt der erste Satz von Dichtungsanordnungen 29 und 31 miteinander in Eingriff, um den zweiten Fluidzuführungsdurch­ laß zu schließen, und der Kolben bewegt sich aufgrund seines Impulses zum Bohrmeißelende hin, bis der erste Fluidzufüh­ rungsdurchlaß geöffnet wird, wobei der dritte Satz von Dich­ tungsanordnungen schließt und das Bohrmeißelende der Kolben­ bohrung gegen den abgestuften Abschnitt 18 der Bohrmeißelan­ ordnung abdichtet. Ähnlich öffnet sich der zweite Satz von Dichtanordnungen, wobei die Öffnung 23, die der ringförmigen Ausnehmung 32 gegenübersteht, den zweiten Fluidauströmdurchlaß von der dritten Kammer zur Bohrmeißelanordnung öffnet. Auf diese Weise bewegt sich der Kolben weiterhin hin und her.

Es ist eine Stellung des Kolbens vorgesehen, in der der Bohrmeißel inaktiv ist und immer noch mit Druckfluid versorgt wird. Dies tritt auf, wenn der Bohrhammer von der Bohrober­ fläche abgehoben wird und der Bohrmeißel 4 unter Schwerkraft­ einwirkung so weit herabfällt, wie dies die Bohrmeißelfest­ halteringe 13 erlauben. In dieser Stellung folgt der Kolben dem Bohrmeißel, und die seitlichen Durchlässe 28, die sich von der Axialbohrung 24 des zum rückwärtigen Kopfe gerichteten Endes des Kolbens erstrecken, ermöglichen es Druckfluid von der ersten Kammer 34 in die dritte Kammer 38 zu gelangen, von der es durch den zweiten Satz von Dichtanordnungen in die abgestufte ringförmige Ausnehmung 32 in die Öffnung 23 und entlang dem schrägen Durchlaß 22 in die Axialbohrung 21 gelangt und durch den Auslaßdurchlaß 16 des Bohrmeißels ausströmt. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß das gesamte zugeführte Druckfluid aus der Bohrmeißelanordnung austreten kann, wobei dann keine Hin- und Herbewegung des Kolbens auftritt.

Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens verbindet ein poröser Stopfen oder Propfen 27 die Axialbohrung 24 des zum rückwärtigen Kopf gerichteten Endes des Kolbens mit der Axialbohrung 21 am zur Bohrmeißelanordnung gerichteten Ende des Kolbens, so daß Druckfluid kontinuierlich direkt von der ersten Kammer zum Bohrmeißel während des Betriebes gelangen kann, um den Bohrmeißel zu spülen. Die Porosität des Stopfens ist so, daß genug Druck des Druckfluids aufrechterhalten wird, um den Kolben in Hin- und Herbewegung zu versetzen.

Die Dichtung am zum rückwärtigen Kopf gerichteten Ende 19 des Kolbens, die durch die Endwand 8 des rückwärtigen Kopfes gebildet ist, kann bei einer alternativen Anordnung zum Gehäuseende hinterschnitten sein. Auf diese Weise können die Radialdurchlässe 28 durch das zum rückwärtigen Kopf gerichtete Ende 19 weggelassen werden.

Bewegt sich bei dieser Konstruktion der Bohrmeißel ohne Lastbedingung aus dem Gehäuse heraus, so wird sich der Kolben in derselben Richtung bewegen, und Luft findet einen Weg vor, um von der Kammer 34 zwischen dem hinterschnittenen Teil der Endwand des rückwärtigen Kopfes und dem zum rückwärtigen Kopf gerichteten Ende 19 in die Kammer 38 zu strömen und so den Druck auf den Kolben wie oben beschrieben aufrechtzuerhalten.

Claims (6)

1. Pneumatische Schlagmaschine mit einem länglichen hohlen Gehäuse und einer darin angeordneten Kolbenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen rückwärtigen Kopf an einem Ende mit einem Einlaß (5) für Druckfluid und eine Bohrmeißelanordnung (4) mit einem Auslaß (16) für Druck­ fluid am anderen Ende aufweist, wobei der rückwärtige Kopf (3) eine Dichtung für das zum rückwärtigen Kopfe gerich­ tete Ende (19) des Kolbens, der innerhalb des Gehäuses hin- und herbewegbar ist, aufweist, wobei der Kolben axiale Bohrungen (21, 24), die sich von jedem Ende (19, 20) nach innen erstrecken, schräge Durchlässe (22), die sich von den inneren Enden der axialen Bohrungen (21), (24) erstrecken, um sich durch die Wand des Kolbens an Stellen nach außen zu öffnen, die in Axialrichtung einen Abstand voneinander aufweisen und zu entgegengesetzten Enden (19, 20) des Kolbens von den entsprechenden Axial­ bohrungen (21, 24) gerichtet sind, wobei die Gehäusewände in Axialrichtung einen Abstand aufweisende Ausnehmungen (32, 33) aufweisen, und daß die Dichtung beim rückwärtigen Kopf (3) die Gehäuseausnehmungen (32, 33) und die Öff­ nungen (23, 25) durch die Wand des Kolbens so ausgebildet und angeordnet sind, daß das Fluid unter Druck, das axial in das Gehäuse durch den rückwärtigen Kopf (3) eingeführt ist, den Kolben hin- und herbewegen kann und einen kon­ stanten Druck auf den Kolben in einer Ruhestellung ermög­ licht, wenn derselbe vom rückwärtigen Kopf (3) weg bewegt ist.

2. Pneumatische Schlagmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, durch die der Strömungsweg für Druckfluid vom rückwärtigen Kopf (3) an der Dichtung (29, 31) an dem rückwärtigen Kopf vorbei und durch die schrägen Durchlässe des Kolbens zum Ablassen des des Druckfluids durch den Bohrmeißel (4) geschaffen wird und unbehindert ist, wenn sich der Kolben in einer Ruhe­ stellung in einer Entfernung vom rückwärtigen Kopf (3) befindet.

3. Pneumatische Schlagmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg für Druck­ fluid wenigstens einen sich radial erstreckenden Durchlaß (28) von der Axialbohrung (24) des Kolbens durch die Wand des zum rückwärtigen Kopf (3) gerichteten Endes (19) des Kolbens an einer Stelle aufweist, die innen vom freien Ende des zum rückwärtigen Kopf (3) gerichteten Endes (19) angeordnet ist.

4. Pneumatische Schlagmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg für Druckfluid einen Teil der Länge der Dichtung (29, 31) mit einem verringerten Querschnitt aufweist.

5. Pneumatische Schlagmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrungen (21, 24) durch beschränkte Durchlässe miteinander in Verbindung stehen.

6. Pneumatische Schlagmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Axialboh­ rungen (21, 24) durch einen porösen Propfen bewirkt wird.