DE4131070C2

DE4131070C2 - Hydraulically driven hammer drill

Info

Publication number: DE4131070C2
Application number: DE4131070A
Authority: DE
Inventors: Frank Hoferichter; Frank Herrmann; Holger Dietrich
Original assignee: INGENIEURKONTOR fur MASCHINEN
Current assignee: INGENIEURKONTOR fur MASCHINEN
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2011-09-19
Also published as: DE4131070A1

Description

Hydraulisch getriebene Schlagbohrhämmer zum Gesteinsbohren werden üblicherweise mit Öl betrieben, das das Schlagwerk und das Dreh werk erregt. Zum Herausspülen des Bohrkleins aus der Bohrung wird ein gesondertes Spülmedium verwendet.Hydraulically driven hammer drills for rock drilling usually operated with oil, the striking mechanism and the rotation work excited. To flush the cuttings out of the hole a separate flushing medium is used.

Es sind aber auch hydraulisch getriebene Schlagbohrhämmer be kannt, bei denen die Spülflüssigkeit die Bohrbewegungen für das Drehen und Schlagen erzeugt (DE-OS 30 34 211). Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der Schlagkolben direkt das Werkzeug trägt, wodurch das Regeln der Vorschubkraft schwierig ist und die großvolumige Bauart eine kleinbauende Bohrmaschine unmöglich macht.But there are also hydraulic hammer hammers knows, in which the flushing fluid the drilling movements for the Turning and striking generated (DE-OS 30 34 211). A disadvantage of this solution is that the percussion piston directly the tool carries, which is difficult to regulate the feed force and the large-volume design a small-sized drill impossible makes.

Weiterhin sind spülwassergetriebene Bohrmaschinen bekannt, bei denen die Spülwassersäule den Schlag auf das Bohrwerkzeug über trägt (DE-PS 29 43 087). Bei dieser Ausführung ist die Dämpfung des Schlages durch die Elastizität der Flüssigkeitssäule und seiner Umhüllung nachteilig.Furthermore, drilling water-driven drilling machines are known at over which the flushing water column strikes the drilling tool carries (DE-PS 29 43 087). In this version, the damping of the Blow through the elasticity of the liquid column and its Wrapping disadvantageous.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Spülflüssigkeit als Arbeitsme dium für die Schlagerzeugung und nötigenfalls auch für die Rotationsbewegung zu nutzen und dabei eine Lösung zu finden, die einerseits mit gutem Wirkungsgrad arbeitet und andererseits so geringes Bauvolumen benötigt, daß die Lösung für lafetten- oder handgeführte Hämmer sowie für Imlochhämmer geeignet ist, wobei bei letzterem Anwendungsfall gestängebedingt das Betrei ben mit nur einer Zuleitung möglich sein muß.The object of the invention is the rinsing liquid as Arbeitsme dium for the beat generation and if necessary also for the To use rotational movement and find a solution that works on the one hand with good efficiency and on the other hand construction volume so small that the solution for carriage or hand-held hammers and for down-the-hole hammers, with the latter application-related the rod ben must be possible with only one supply line.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dies wird erreicht, indem die Druckflüssigkeit für den Schlaghub gleichzeitig vor und hinter den Wirkflächen des Schlagkolbens anliegt und damit deren Differenzfläche die Schlagwirkung bestimmt. Der Rückhub wird eingeleitet, indem ein Steuerschieber den Druckflüssigkeitszugang zur größeren Wirk fläche des Schlagkolbens sperrt, wobei die Druckflüssigkeit durch das Bohrwerkzeug gedrückt wird oder aber ganz oder teilwei se zum Druckerzeuger zurückgeführt wird.This object is solved by the features of claim 1. This is achieved by the hydraulic fluid for the Stroke stroke in front of and behind the effective surfaces of the Percussion piston rests and thus the difference surface Impact effect determined. The return stroke is initiated by a Control slide the hydraulic fluid access for greater effectiveness surface of the percussion piston locks, the hydraulic fluid is pressed by the drilling tool or completely or partially se is returned to the pressure generator.

Durch die Ausbildung des Steuerschiebers wird dieser form schlüssig vom Schlagkolben positioniert, wo seine verschiedenen Wirkflächen die Kräfte erzeugen, die zur schnellen, verlustarmen Steuerung des Schlagkolbens nötig sind.Through the formation of the spool, this is shaped positioned conclusively by the percussion piston where its different Active surfaces generate the forces needed for fast, low-loss Control of the percussion piston are necessary.

Der Wirkungsgrad des Schlagsystems wird durch die Abstimmung der Durchmesser von Schlag- und Steuerkolben erreicht. Bei Bohrhämmern mit kleinen und mittleren Leistungen wird die gesamte Druckflüssigkeit als Spülflüssigkeit durch das Werk zeug gedrückt.The efficiency of the field system is determined by the coordination of the Impact and control piston diameter reached. For rotary hammers with small and medium outputs, the all pressure fluid as flushing fluid through the factory stuff pressed.

Bei Bohrhämmern mit großen Leistungen ist gegebenenfalls der Druckflüssigkeitsstrom als Spülstrom zu groß, deshalb kann er teilweise oder auch insgesamt zum Druckerzeuger zurückgeführt werden, wie im Anspruch 2 gesagt ist.In the case of rotary hammers with high outputs, the Hydraulic fluid flow as rinsing flow too large, so it can partially or entirely returned to the pressure generator as in claim 2 is said.

Bei Verwendung der Druckflüssigkeit als Spülflüssigkeit wird vor zugsweise Klarwasser eingesetzt, während bei hundertprozentiger Rückführung des Druckflüssigkeitsstromes, der Kanal 11 ist dann geschlossen, auch übliche Hydrauliköle eingesetzt werden können, wobei dann aber ein gesondertes Spülmedium dem Werkzeug zugeführt werden muß.When using the hydraulic fluid as the flushing fluid, clear water is preferably used, while with 100% return of the hydraulic fluid stream, the channel 11 is then closed, conventional hydraulic oils can also be used, but then a separate flushing medium must be supplied to the tool.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained with reference to FIGS. 1 to 3. It shows

Fig. 1 Schlagbohrhammer in schwerer Ausführung - Beginn des Schlaghubes, Fig. 1 Sloophamers heavy duty - the beginning of the Schlaghubes,

Fig. 2 Schlagbohrhammer in schwerer Ausführung - Moment des Schlages vor Beginn des Rückhubes, FIG. 2 Sloophamers heavy duty - moment of shock before the start of the return stroke,

Fig. 3 Schlagbohrhammer in Ausführung als Imlochhammer. Fig. 3 hammer drill in execution as a down hole hammer.

Zu Beginn des Schlaghubes fließt die Druckflüssigkeit über die Druckflüssigkeitsleitung 1 durch die Kanäle 2 und 4 in die Räu me 3 und 6.At the beginning of the stroke, the hydraulic fluid flows through the hydraulic fluid line 1 through the channels 2 and 4 into the rooms 3 and 6 .

Die Durchmesser D₁, D₂, d₁, d₂ und d₃ sind so aufein ander abgestimmt, daß die Druckflüssigkeit den Schlagkolben 5 in Richtung Werkzeugaufnahme 12 treibt. Während dieser Vorwärtsbe wegung des Schlagkolbens 5 wird der Steuerschieber 8 in seiner Position gehalten, da d₁ größer als d₂ ist, bis er formschlüssig vom Schlagkolben 5 mitgerissen wird, wodurch kurz nach erfolgtem Schlag der Kanal 4 zwischen Druckflüssigkeitsleitung 1 und Raum 6 durch das Teil 9 des Steuerschiebers 8 geschlossen wird (Fig. 2). Die Druckflüssigkeit fließt dann nur in den Raum 3 und treibt den Schlagkolben 5 zurück. Während dieser Rückwärtsbewe gung herrscht in den Räumen 6 und 10 durch den Kanal 17 gleicher Druck. Aufgrund der Differenz zwischen d₁ und d₂ verharrt der Steuer schieber 8 in dieser Stellung, bis er vom Schlagkolben 5 mitge nommen wird und der Teil 9 des Steuerkolbens 8 den Kanal 4 zwischen Druckflüssigkeitsleitung 1 und Raum 6 wieder öffnet. Die im Raum 6 befindliche Druckflüssigkeit wird über Kanal 17 in den Raum 10 gedrückt und über Kanal 11 durch die Werkzeug aufnahme 12 in die Spülbohrung 13 des Werkzeuges 14 geleitet. Sie kann aber auch über eine Leitung 15 wieder dem Druck stromerzeuger zugeführt werden.The diameters D ₁ , D ₂ , d ₁ , d ₂ and d ₃ are matched to one another so that the pressure fluid drives the percussion piston 5 in the direction of the tool holder 12 . During this forward movement of the percussion piston 5 , the control slide 8 is held in its position since d _{1 is} greater than d ₂ until it is positively entrained by the percussion piston 5 , so that shortly after the blow, the channel 4 between the hydraulic fluid line 1 and chamber 6 through Part 9 of the control slide 8 is closed ( Fig. 2). The hydraulic fluid then only flows into space 3 and drives the percussion piston 5 back. During this backward movement there is the same pressure in rooms 6 and 10 through channel 17 . Due to the difference between d ₁ and d ₂ , the control slide 8 remains in this position until it is taken along by the percussion piston 5 and the part 9 of the control piston 8 opens the channel 4 between the pressure fluid line 1 and chamber 6 again. The pressure fluid located in space 6 is pressed via channel 17 into space 10 and channeled through channel 11 through the tool holder 12 into the flushing hole 13 of the tool 14 . But it can also be fed back to the pressure generator via a line 15 .

Sind beide Wege, der Kanal 11 und die Leitung 15, angeordnet, dann ist mit einer Regeleinrichtung die Spülflüssigkeitsmenge zu regulieren. Das Umsetzen des Bohrwerkzeuges 14 kann über einen Drehmechanismus 18 erfolgen, der beim Rückhub des Schlag kolbens 5 die Werkzeugrotation bewirkt, oder es kann ein externer Drehmechanismus 18 vor oder hinter dem Schlagkolben angeordnet sein.If both paths, the channel 11 and the line 15 , are arranged, the amount of rinsing liquid must be regulated with a control device. The implementation of the drilling tool 14 can be done via a rotary mechanism 18 which causes the tool rotation when returning the percussion piston 5 , or an external rotary mechanism 18 can be arranged in front of or behind the percussion piston.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung als Imlochhammer mit prinzipiell gleichem Schlag- und Steuerschema. Lediglich die Leitung 15 mit dem Regelmechanismus 18 ist nicht vorhanden, im Element, das die Vorschubkraft einleitet - vorzugsweise Gestänge - genügt ein Kanal zur Zuführung der Druckflüssigkeit, die außen als Spül medium das Bohrklein aus dem Bohrloch transportiert. Fig. 3 shows an embodiment as a down-the-hole hammer with basically the same impact and control scheme. Only the line 15 with the control mechanism 18 is not present, in the element that initiates the feed force - preferably linkage - a channel is sufficient to supply the pressure fluid, which transports the cuttings out of the borehole as a flushing medium.

Claims

1. Hydraulically driven hammer drill with a stepped percussion piston 5 , in which a control slide 8 is arranged coaxially movable, the ring surface on the rear part, which is described by the difference in diameter (D₂-d₂), and at the same time the ring surface on the percussion movement of the percussion piston 5 Front part, which is described by the difference in diameter (D₁-D₂), pressurized with hydraulic fluid and only the ring surface on the front part is acted on for the return stroke movement, the control slide 8 being dumbbell-shaped, the front part of which having the diameter d₂ is axially movable, limited on both sides in Percussion piston 5 is inserted, the diameter d₂ is smaller than the rear diameter d₁ dipping into the housing of the hammer drill, the control slide 5 closes with its rear part 9 the supply of the pressure fluid via channel 4 at the moment of the stroke to initiate the return stroke, whereby for de n Hydraulic fluid discharge in the control slide 8 and in the percussion piston 5, an axial bore 11 is provided, which at the moment of impact strikes a connection 17 between the ring surface on the rear part of the percussion piston 5 , the space 6 and the axial bore 11 and closes at the end of the return stroke.

2. Hydraulically driven hammer drill according to claim 1, characterized in that in addition to the channel 11, a line 15 and a control valve 18 are arranged to limit the pressure fluid discharge via the axial bore 11 in the percussion piston 5 and control slide 8 , or that only the line 15 without Channel 11 is arranged to keep the pressure fluid in circulation via a container 16 .