DE4134917C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucklufthammer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Derartige Drucklufthämmer werden für Erd- und Gesteins­ bohrungen eingesetzt. Sie können in Verbindung mit Bohr­ geräten eingesetzt werden, die einen Bohrstrang mit Bohrkrone von einer Lafette aus vortreiben und drehen. Dabei ist der Drucklufthammer in der Regel als Tief­ lochhammer ausgebildet, der im Zuge des Bohrstranges unmittelbar hinter der Bohrkrone angeordnet ist. Ferner können Drucklufthämmer als Handhämmer, sogenannte Preß­ lufthämmer, ausgebildet sein, die von Hand geführt werden, um Abbrucharbeiten oder Erd- und Gesteins­ arbeiten durchzuführen. Im Falle eines Handhammers be­ steht die Bohrkrone in der Regel aus einem einfachen Bohrmeißel.

Bei Drucklufthämmern mit Stiftbohrkrone wird die vom Arbeitskolben aufgebrachte Schlagenergie über die Bohr­ krone auf die zum Spalten des Gesteins vorgesehenen Hartmetallstifte bzw. Hartmetallschneiden weiterge­ leitet. Die Schlagfrequenz wird von der zugeführten Druckluftmenge bzw. von der Durchlaßmenge des Druck­ lufthammers bestimmt. Durch Rotation des gesamten Bohr­ werkzeugs wird die Bohrlochsohle zerspalten, abgetragen und das Bohrklein durch die sich entspannende und ab­ strömende Abluft im Ringspalt zwischen Bohrrohr und Bohrlochinnenwand nach außen befördert.

Die Bohrleistung wird im wesentlichen durch folgende Faktoren bestimmt:
Die Einzelschlagenergie, die bei jedem Schlag von dem Arbeitskolben auf die Bohrkrone ausgeübt wird;
die Anzahl und die Fläche der Bohrkronenstifte, auf die die Schlagenergie verteilt wird und die diese Energie in Eindring- und Spalterzeugungs­ arbeit umsetzen;
die Schlagfrequenz;
den Andruck des Bohrwerkzeugs auf der Bohrloch­ sohle;
die Bohrgutabführung bzw. das Freiblasen oder Freispülen der Bohrlochsohle von Bohrklein.

Die für Lufthämmer benötigte Antriebsenergie wird von Kompressoren geliefert. Üblicherweise beträgt der Lieferdruck etwa 7 bis 10 bar bei einer Liefermenge von etwa 5 m³/min.

Auf Baustellen werden in neuerer Zeit Hochdruckkompres­ soren eingesetzt, die einen Druck in der Größenordnung von 20 bar liefern. Mit solchen Hochdruckkompressoren werden auch die auf der Baustelle zum Einsatz kommenden Lufthämmer betrieben, selbst wenn diese Lufthämmer ur­ sprünglich für einen Druck von 7 bis 10 bar ausgelegt waren. Für den Hochdruckbetrieb sind keine Verände­ rungen am Prinzip des Drucklufthammers vorgenommen worden; allenfalls sind bestimmte Komponenten mit höherer Festigkeit oder größerer Materialstärke ausge­ führt worden. Dies führt dazu, daß dieselben Druckluft­ hämmer in einem weiten Bereich des Lieferdrucks zwischen etwa 7 bar und 25 bar betrieben werden. Bei höherem Lieferdruck steigen Schlagfrequenz und Schlag­ energie, jedoch wird die Bohrleistung nicht in gleichem Maß verbessert. Dies liegt daran, daß es für die Bohr­ leistung wesentlich auf die Schlagenergie pro Bohr­ kronenstift ankommt. Die Bohrleistung ist nur dann optimal, wenn die Schlagenergie pro Bohrkronenstift in einem bestimmten Bereich gehalten wird. Oberhalb dieses Bereichs wird die Spalttiefe des Gesteins (Spaltarbeit) nicht wesentlich verbessert, obwohl der Druckluftver­ brauch stark steigt. Die Bohrleistung bleibt also weit hinter der installierten Kompressorleistung zurück. Es ergibt sich ein schlechter Wirkungsgrad. Hinzu kommt, daß bei hoher Schlagenergie des Arbeitskolbens Prell­ schläge am Amboß entstehen. Solche Prellschläge führen zu einer enormen Beanspruchung von Bohrkronenschaft und Arbeitskolben, mit der Folge, daß häufig Schaftbrüche und Kolbenbrüche auftreten. Bei handgeführten Druck­ lufthämmern entstehen bei zu hohem Lieferdruck durch die Prellschläge außerdem erhebliche Körperbelastungen für den Bediener, mit der Gefahr gesundheitlicher Schädigungen, insbesondere des Knochenbaus.

Der Betreiber einer Bohreinrichtung bezieht in der Regel das Bohrgerät, den Kompressor, den Drucklufthammer und die Bohrkrone von jeweils anderen Herstellern. Dadurch kommt in der Regel eine nicht-abgestimmte Kombination von Komponenten zum Einsatz. Der Betreiber ist nicht in der Lage, diese Komponenten so zu wählen, daß eine opti­ male Bohrleistung mit hohem Wirkungsgrad bei geringer Materialbeanspruchung erreicht wird.

Aus GB 21 57 220 ist ein hydraulischer oder pneuma­ tischer Hammer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Dieser Hammer weist außer einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben einen zusätzlichen Steuerzylinder auf, in dem ein Steuerkolben bewegbar ist. Der Arbeitskolben steuert in Abhängigkeit von seiner Kolbenstellung die Druckzufuhr zum Steuerzylinder und der Steuerkolben steuert in Ab­ hängigkeit von seiner Stellung die Druckzufuhr zum Ar­ beitszylinder. Die Steuerteile zur Steuerung des Ar­ beitskolbens sind somit am Steuerkolben und am Steuer­ zylinder angeordnet. Der Arbeitszylinder weist zwei axial gegeneinander versetzte Ringnuten auf, die durch ein druckgesteuertes Pilotventil entweder miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Das Pilotventil kann nur eine Öffnungs- oder Schließstel­ lung einnehmen, so daß entweder nur eine Ringnut wirk­ sam ist oder beide Ringnuten gemeinsam wirksam sind. Wenn das Pilotventil offen ist, wird der Rückhub des Arbeitskolbens schneller beendet, so daß die Hubhöhe verringert und die Hubfrequenz erhöht wird. Der Steuer­ druck für die Betätigung des Pilotventils kann entweder manuell oder auch in Abhängigkeit von dem Lieferdruck verändert werden. Die Steuereinrichtung für das Pilot­ ventil ist entfernt von der Schlagvorrichtung ange­ ordnet. Dieser Drucklufthammer hat einen komplexen und wegen des separaten Steuerzylinders auch einen volumi­ nösen Aufbau. Er eignet sich beispielsweise nicht als Tieflochhammer, der im Zuge eines Bohrstranges einge­ setzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druck­ lufthammer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, der bei kompaktem Aufbau mit unterschiedlichen Lieferdrücken betrieben werden kann und in einem weiten Bereich von Lieferdrücken eine gute Bohrleistung mit hohem Wirkungsgrad bei geringer Materialbeanspruchung ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Drucklufthammer sind die Steuerteile, die die Druckluft zum und vom Arbeitszy­ linder steuern, am Arbeitszylinder und am Arbeitskolben angeordnet, und zwar an den stirnseitigen Enden. Die Druckluftsteuerung erfolgt also in Abhängigkeit von der Position des Arbeitskolbens. Die Umsteuervorrichtung ist in den Arbeitszylinder und den Arbeitskolben inte­ griert, so daß der Drucklufthammer einen kompakten Auf­ bau hat. Die Stelleinrichtung verschiebt das zylinder­ seitige Steuerteil des vorderen Paares in Abhängigkeit von einem Steuerdruck in Längsrichtung des Arbeitskol­ bens. Dadurch wird beim Rückhub des Arbeitskolbens die Beendigung der Beschleunigungsphase entsprechend dem Steuerdruck verändert.

Wenn als Steuerdruck der Lieferdruck oder ein davon abgeleiteter Druck benutzt wird, wird bei hohem Liefer­ druck der Druckluft der Kolbenhub verringert, so daß der Kolben im wesentlichen mit gleicher Geschwindigkeit auf den Amboß auftrifft wie im Falle eines geringen Lie­ ferdrucks. Trotz der durch den hohen Lieferdruck her­ vorgerufenen großen Beschleunigung ist die Auftreffge­ schwindigkeit auf den Amboß jedenfalls nicht wesentlich größer als im Falle eines geringen Lieferdrucks. Bei hohem Lieferdruck und bei ent­ sprechend verkürztem Arbeitshub des Arbeitskolbens er­ gibt sich natürlich eine höhere Schlagfrequenz als bei geringerem Lieferdruck. Daher wird die Bohrleistung erhöht, ohne daß der Wirkungsgrad verschlechtert würde. Das Volumen der verbrauchten Druckluft wird sogar noch reduziert.

Die Stellvorrichtung verändert vorzugsweise die Be­ endigung der Beschleunigungsphase beim Rückhub des Arbeitskolbens. Dadurch wird die Länge des Rückhubes verändert, indem die dem Arbeitskolben mitgeteilte kinetische Energie verändert wird.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, am Druckluft­ hammer eine Einstellvorrichtung vorzusehen, die ent­ weder unmittelbar am Hammergehäuse vorgesehen ist oder über eine Übertragungseinrichtung fernbetätigt werden kann. Es ist auch möglich, eine pneumatische Verstell­ einrichtung vorzusehen, deren Druck unabhängig vom Lieferdruck der Druckluft manuell eingestellt werden kann. Solche manuellen Einstellvorrichtungen ermög­ lichen es dem Benutzer, die Hublänge des Arbeitskolbens zu beeinflussen.

Vielfach ist der Benutzer nicht in der Lage, die rich­ tige Hublänge einzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Hublänge in Abhängigkeit vom Lieferdruck automa­ tisch gesteuert wird. Diese automatische Stelleinrich­ tung ist im Drucklufthammer angeordnet, so daß sämt­ liche Druckverluste in dem zum Drucklufthammer führen­ den Leitungssystem oder Gestänge berücksichtigt werden. Der Lieferdruck, der die Stelleinrichtung betätigt, ist nicht derjenige Druck, den der Kompressor liefert, son­ dern der am Drucklufthammer unmittelbar auftretende Druck, der auch die Beschleunigung des Arbeitskolbens bewirkt.

Der Lieferdruck am Drucklufthammer braucht nicht unver­ ändert zur Steuerung der Stelleinrichtung benutzt zu werden. Es ist vielmehr auch möglich, eine z. B. propor­ tionale Druckumwandlung vorzunehmen und die Stell­ einrichtung mit einem vom Lieferdruck abhängigen Druck zu steuern.

Ferner kann zusätzlich zur automatischen Steuerung der Stelleinrichtung noch eine manuelle Verstellmöglichkeit vorgesehen sein, um die Schlagenergie beispielsweise auf die Zahl der Bohrkronenstifte einstellen zu können.

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar bei Tiefloch­ hämmern, die im Zuge eines Bohrstranges angeordnet sind, sowie bei Hand- bzw. Abbruchhämmern. Bei letzte­ ren wird durch das Konstanthalten der Einzelschlag­ energie verhindert, daß reflektierte Energie in die Handgelenke bzw. Arme des Bedieners übertragen wird und zu gesundheitlichen Schäden führt.

Bei Kompressoren, deren Luftdruck nicht regelbar ist, oder bei Kompressoren, die an mehrere Luftabnehmer an­ geschlossen sind, welche Luftdruck benötigen, erfolgt eine selbsttätige Anpassung des Drucklufthammers an den Lieferdruck, mit der Folge, daß die Schlagenergie unab­ hängig vom Lieferdruck im wesentlichen konstant gehal­ ten wird und bei hohem Lieferdruck lediglich die Schlagfrequenz erhöht wird. Die Komponenten des Druck­ lufthammers werden geschont und ihre Lebensdauer wird erhöht.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den vorderen Teil eines Drucklufthammers als Tieflochhammer in einem Bohrstrang,

Fig. 2 den rückwärtigen Teil des Tieflochhammers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der am vorderen Ende des Arbeitszylinders angeordneter Stellein­ richtung,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 geringfügig modifizierte Ausführungsform,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Stell­ einrichtung eine Steuerhülse aufweist,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel ohne Rückstellfeder in der Stelleinrichtung,

Fig. 7 ein gegenüber Fig. 6 modifiziertes Ausführungs­ beispiel und

Fig. 8 ein gegenüber Fig. 7 modifiziertes Ausführungsbeispiel.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Drucklufthammer ist ein Tieflochhammer mit einem langgestrecken rohr­ förmigen Hammergehäuse 10, aus dem am vorderen Ende der Kopf 12 einer Bohrkrone 11 vorsteht. Der Kopf 12 Bohrkrone 11 weist (nicht dargestellte) Hartmetallstifte auf. Der Schaft 13 der Bohrkrone 11 ragt in das Hammergehäuse 10 hinein. Er steht über eine Keilverzahnung mit einem in das Hammergehäuse 10 eingeschraubten Adapter 14 in Eingriff, um die Drehung des Hammergehäuses 10 auf die Bohrkrone 11 übertragen zu können. Der Schaft 13 der Bohrkrone 11 ist in Grenzen längsverschiebbar geführt, so daß die Bohrkrone 11 bei rückwärtigen Schlägen auf den Schaft 13 relativ zum Hammergehäuse 10 vorschnellen kann. Das rückwärtige Ende des Schafts 13 bildet den Amboß 15, auf den der Arbeitskolben 16 schlägt. Der Arbeitskolben 16 weist einen Kolbenkörper 17 mit Dichtnuten auf, der gegen den Amboß 15 schlägt. Durch den Arbeitskolben 16 erstreckt sich über dessen gesamte Länge eine Bohrung 19, die mit einer Längsbohrung 20 der Bohrkrone 11 ausgerichtet ist. Am Kopf 12 der Bohrkrone 11 befinden sich mit der Längsbohrung 20 in Verbindung stehende Auslässe 21, durch die die entspannte Abluft des Drucklufthammers zum Zurückspülen des Bohrguts an der Bohrlochsohle austritt.

Der Arbeitskolben 16 ist in dem rohrförmigen Innenzylinder 22 verschiebbar geführt, wobei der der Bohrkrone 11 zugewandte vordere Zylinderraum mit 23 und der der Bohrkrone 11 abgewandte rückwärtige Zylinderraum mit 24 bezeichnet ist. Der Innenzylinder 22 ist von einem Ringkanal 25 umgeben, durch den die Druckluft über die gesamte Länge des Innenzylinders 22 transportiert wird. Der Innenzylinder 22 weist radiale Steuerbohrungen 26 und 27 auf, von denen die Steuerbohrung 26 mit einer vorderen Steuerfläche 28 und die Steuerbohrung 27 mit einer rückwärtigen Steuerfläche 29 des Kolbenkörpers 17 zusammenwirkt. Außerdem ist im rückwärtigen Endbe­ reich des Innenzylinders 22 eine Unterstützungsbohrung 30 vorgesehen, durch die Druckluft in den rückwärtigen Zylinderraum 24 gelangt.

Am vorderen Ende des Arbeitszylinders befindet sich eine fest im Hammergehäuse 10 angebrachte Führungshülse 31 zur abdichtenden Führung des Schafts 18 des Arbeits­ kolbens 16.

Der rückwärtige Zylinderraum 24 wird nach hinten durch einen Einsatz 36 begrenzt, der die rückwärtige Stell­ einrichtung 32 aufnimmt. Die Stelleinrichtung 32 ent­ hält den Stellkolben 38, der in einem Stellzylinder 39 des Einsatzes 36 verschiebbar ist und von dem ein Steuerrohr 40 nach vorne absteht, welches durch eine Bohrung der stirnseitigen Zylinderwand 41 hindurchragt. Das Innere des Steuerrohrs 40 steht ständig mit der Längsbohrung 20 und dem Inneren des Stellzylinders 39 in pneumatischer Verbindung, so daß im Stellzylinder 39 ständig der niedrige Entspannungsdruck herrscht. Im Stellzylinder 39 befindet sich eine Feder 42, die den Stellkolben 38 nach hinten drückt. Das rückwärtige Ende des Stellkolbens 38 steht mit einem Druckraum 43 in Verbindung, in dem ständig der Lieferdruck herrscht.

Gemäß Fig. 2 ist hinter dem Druckraum 43 ein Rück­ schlagventil 44 angeordnet, das in dem Fall, daß drückendes Wasser von der Bohrkrone 11 her gegen die zuge­ führte Druckluft aufsteigt, den Weg dieses Wassers ver­ sperrt. Das Rückschlagventil 44 ist also nur in Rich­ tung vom Bohrstrang 45 zur Bohrlochsohle durchlässig, in Gegenrichtung aber undurchlässig.

Das rückwärtige Ende des Hammergehäuses 10 ist mit dem vorderen Ende des Bohrstrangs 45 durch ein Einsatzstück 46 verbunden, wobei eine Keilverzahnung 47 des Einsatzstückes 46 mit einer Keilverzahnung einer mit dem Hammergehäuse 10 verschraubten Hülse 48 zusammengreift. Die Keilverzahnungen erlauben eine begrenzte Axialverschiebung des Hammergehäuses 10 in Bezug auf den Bohrstrang 45. Eine Feder 49 stützt sich an einem Stützring 50 ab, der seinerseits an dem Ende der Keilverzahnung der Hülse 48 abgestützt ist. Die Feder 49 drückt die gehäusefesten Innenteile des Drucklufthammers axial gegeneinander und erlaubt erschütterungsbedingte Verschiebungen dieser Teile.

Die zugeführte Druckluft gelangt aus dem Bohrstrang 45 durch das hohle Einsatzstück 46 über das Rückschlagventil 44 einerseits zum Druckraum 43 und andererseits in den Ringkanal 25.

Gemäß Fig. 3 ist eine am vorderen Ende des Arbeitszylinders angeordnete Stelleinrichtung 37 zum Verändern des Endes der Beschleunigungsphase in den Schaft 13 der Bohrkrone 11 integriert. Sie weist einen ringförmigen Stellkolben 55 auf, der in einem im Schaft 13 vorgesehenen Stellzylinder 61 axial verschiebbar ist und von dem ein Steuerrohr 57 zur Bohrung 19 des Arbeitskolbens 16 ausgerichtet vorsteht. Das Steuerrohr 57 kann in die Bohrung 19 des Arbeitskolbens 16 eindringen. Wenn beim Rückhub das vordere Ende 19a der Bohrung 19 die Hinterkante 57a des Steuerrohrs 57 passiert, wird der Druck im vorderen Zylinderraum 23 über das Innere des Steuerrohrs 57 zur drucklosen Längsbohrung 20 hin entlastet.

Der Stellzylinder 61, in dem sich der Stellkolben 55 bewegt, ist über einen Kanal 58 mit dem druckführenden Ringkanal 25 verbunden, so daß auf die Ringfläche des Stellkolbens 55 der Lieferdruck einwirkt. Diesem Lieferdruck wirkt die Feder 59 entgegen. Wenn die durch den Lieferdruck erzeugte Kolbenkraft des Stellkolbens 55 die Kraft der Feder 59 übersteigt, wird das Steuerrohr 57 im Arbeitszylinder nach vorne hin verschoben. Dies bedeutet, daß die Position der Hinterkante 57a sich entsprechend dem Lieferdruck verändert. Bei höherem Lieferdruck wird die Kompressionsphase verkürzt, weil, ausgehend von der vorderen Endstellung des Arbeitskolbens 16 die Hinterkante 57a früher passiert wird als bei niedrigem Lieferdruck. Dadurch erhält der Arbeitskolben 16 bei hohem Lieferdruck während des Rückhubs eine geringere Energie, mit der Folge, daß im rückwärtigen Zylinderraum 24 ein Druckkissen mit geringerer Kompression entsteht. Der Rückhub des Arbeitskolbens 16 (und demnach auch der Arbeitshub) werden verkürzt.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Drucklufthammer arbeitet wie folgt:

In Fig. 1 ist der Arbeitskolben 16 in seiner vorderen Endstellung dargestellt, in der der Schaft 18 am Amboß 15 anliegt. Der vordere Zylinderraum 23 ist auf ein Minimum reduziert und steht über die Steuerbohrung 26 mit dem Druck im Ringkanal 25 in Verbindung. In dieser Situation beginnt der Rückhub des Arbeitskolbens 16, weil der rückwärtige Zylinderraum 24 über die Bohrung 19 mit der drucklosen Längsbohrung 20 der Bohrkrone 11 in Verbindung steht. Beim Rückhub führt der Arbeitskolben 16 eine Beschleunigungsphase aus. Durch den im vorderen Zylinderraum 23 herrschenden, auf die vordere Steuerfläche 28 einwirkenden Druck wird der Arbeitskolben 16 beschleunigt. Diese Beschleunigungsphase dauert so lange, bis das vordere Ende 19a der Bohrung 19 des Arbeitskolbens 16 die Hinterkante 57a des Steuerrohrs 57 verläßt. Der entsprechende Beschleunigungsabschnitt BA ist in Fig. 3 eingezeichnet. Danach steht der vordere Zylinderraum 23 mit der drucklosen Längsbohrung 20 in Verbindung. Es schließt sich eine Leerlaufphase an, in der der Rückhub des Arbeitskolbens 16 nicht angetrieben ist. Die aus dem rückwärtigen Zylinderraum 24 verdrängte Luft strömt durch die Bohrung 19 des Arbeitskolbens 16 ab.

Wenn die rückwärtige Steuerfläche 29 des Arbeitskolbens 16 das vordere Ende des Steuerrohres 40 erreicht, ist die Leerlaufphase beendet. Es schließt sich die Kompressionsphase an, in der die Luft in dem das Steuerrohr 40 umgebenden Ringraum des Innenzylinders 22 komprimiert wird. Das Steuerrohr 40 verschließt nunmehr die Öffnung der Bohrung 19. Die im rückwärtigen Zylinderraum 24 eingeschlossene Luft bildet ein Luftkissen, das die Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens 16 abbremst. Danach erfolgt der Arbeitshub, bei dem das im rückwärtigen Zylinderraum 24 komprimierte Luftkissen expandiert und den Arbeitskolben 16 in Schlagrichtung antreibt. Dieser Antrieb wird durch die die Unterstützungsbohrung 30 passierende Luft noch verstärkt. Die Antriebsphase endet, wenn die rückwärtige Steuerfläche 29 des Arbeitskolbens 16 das vordere Ende des Steuerrohrs 40 passiert hat. Der Antriebsabschnitt, in dem der Arbeitskolben 16 in Schlagrichtung beschleunigt wird, ist in Fig. 1 mit AA bezeichnet.

Am Ende des Arbeitshubes schlägt der Arbeitskolben 16 gegen den Amboß 15, wobei in dem vorderen Zylinderraum 23 kurz vor dem Aufschlag noch ein Luftpolster gebildet wurde.

Die bisher beschriebene Arbeitsweise gilt für den Fall, daß der Lieferdruck der Druckluft einen relativ niedrigen Wert von etwa 7 bis 10 bar hat: Ein solcher im Druckraum 43 herrschender Druck wird von der Feder 42 überwunden, so daß der Stellkolben 38 entgegen diesem Druck in seine rückwärtige Endstellung gebracht wird und das Steuerrohr 40 ebenfalls seine rückwärtige Endstellung einnimmt.

Ist der Steuerdruck höher, dann wird das Steuerrohr 57 nach vorne verschoben und das Steuerrohr 40 wird eben­ falls vorgeschoben, wobei das Maß des Vorschubs von der Größe des Lieferdrucks abhängt. Bei hohem Lieferdruck wird die Beschleunigungsphase früher beendet, also ver­ kürzt. Außerdem erreicht die Steuerfläche 29 das vor­ dere Ende des Steuerrohrs 40 früher, so daß die Kom­ pressionsphase früher beginnt. Der Kolbenhub (Rückhub) wird damit verkürzt, so daß der nächstfolgende Arbeits­ hub des Arbeitskolbens 16 weiter vorne einsetzt. Bei hohem Lieferdruck wird der Kolbenhub des Arbeitskolbens 16 ver­ kleinert, so daß die Geschwindigkeit, mit der der Arbeitskolben 16 auf den Amboß 15 auftrifft, trotz des höhe­ ren Lieferdruckes etwa gleich derjenigen Auftreffge­ schwindigkeit ist, die bei geringerem Lieferdruck und bei zurückgezogenem Steuerrohr 40 erzielt wird.

Die Vorschubposition des Steuerrohrs 40 kann so gewählt werden, daß beim Rückhub die Beschleunigungsphase und die Kompressionsphase, ohne dazwischenliegende Leer­ laufphase, unmittelbar aneinander anschließen oder sich sogar überlappen.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 3 nur dadurch, daß die Stell­ einrichtung 37 nicht in den Schaft 13 der Bohrkrone 11 integriert ist, sondern in einem Block 60 untergebracht ist, an dem der Amboß 15 vorgesehen ist und der mit seinem vorderen Ende gegen den Schaft 13 stößt. Der durch den Stellkolben 55 abgeschlossene Stellzylinder 61 der Stelleinrichtung 37 ist an den Ringkanal 25 angeschlossen und somit ständig mit dem Lieferdruck verbunden. Vom Stellzylinder 61 erstreckt sich eine Bohrung 62 zur Längsbohrung 20 der Bohrkrone 11.

Gemäß Fig. 5 ist die Stelleinrichtung 37 ebenfalls am vorderen Ende des Arbeitszylinders angeordnet. Das Stellorgan besteht aus einer hohlen Steuerbuchse 65 mit einem angeformten Ringkragen, der den Stellkolben 66 bildet. Eine Feder 59 drückt den Stellkolben 66 mit der Steuerbuchse 65 in Richtung auf den Arbeitszylinder. Dem Druck der Feder 59 wirkt der in dem als Ringraum ausgebildeter Stellzylinder 61 herrschende Lieferdruck entgegen. Der die Feder 59 enthaltende Zylinderraum ist über Bohrungen 67 und Bohrungen 68 des Schafts 13 mit der Längsbohrung 20 der Bohrkrone 11 verbunden und somit drucklos.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Arbeitskolben 16 einen Schaft 18, der in die Steuerbuchse 65 eintaucht und gegen den Amboß 15 schlägt. Beim Rückhub wird die Beschleunigungsphase dann beendet, wenn die rückwärti­ gen Enden der Nuten 35 im Schaft 18 die Hinterkante 65a der Steuerbuchse 65 erreichen. Bei hohem Lieferdruck tritt dieser Zustand früher ein als bei niedrigem Lieferdruck. Auf diese Weise wird der Rückhub des Arbeitskolbens 16 bei hohem Lieferdruck verkürzt.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 6 entspricht weit­ gehend demjenigen der Fig. 1 bis 3, so daß die nach­ folgende Beschreibung auf die Unterschiede beschränkt werden kann. Das Steuerrohr 57, das sich in Richtung auf den vorderen Zylinderraum 23 des Arbeitszylinders erstreckt, hat einen in entgegengesetzte Richtung (also nach vorne) weisenden rohrförmigen Ansatz 57b, der in der Längsbohrung 20 des Schaftes 13 der Bohrkrone 11 abdichtend bewegbar ist. Der Außendurchmesser des Ansatzes 57b ist kleiner als derjenige des nach hinten weisenden Hauptteils des Steuerrohrs 57, so daß sich an dem Stellkolben 55 unterschiedlich große einander entgegengesetzte Kolbenflächen ergeben.

Der Stellkolben 55 unterteilt den Stellzylinder 61 in eine erste Zylinderkammer 61a und eine zweite Zylinderkammer 61b. Die erste Zylinderkammer 61a ist über die Bohrung 58 ständig mit dem vorderen Zylinderraum 23 des Arbeitszylinders verbunden. Die zweite Zylinderkammer 61b ist von dem Stellkolben 55 und dem Ansatz 57b vollständig abgedichtet und nur durch eine durch den Stellkolben 55 hindurchgehende Drosselbohrung 70 mit der ersten Zylinderkammer 61a verbunden.

In der in Fig. 6 dargestellten vorderen Endstellung des Arbeitskolbens 16, also bei Beginn des Rückhubs, taucht die Hinterkante 57a des Steuerrohrs 57 in die Bohrung 19 des Arbeitskolbens 16 ein, so daß der vordere Zylinderraum 23 von der drucklosen Längsbohrung 20 abgetrennt ist. Der vordere Zylinderraum 23 wird somit über die Steuerbohrung 26 vom Ringkanal 25 aus mit Druckluft beaufschlagt. Dieser Druck gelangt über die Bohrung 58 in die erste Zylinderkammer 61a des Stellzylinders 61. Dadurch wird der Stellkolben 55 gemäß Fig. 6 nach links verschoben, wodurch die Luft in der zweiten Zylinderkammer 61b komprimiert wird. Diese Kompression ist umso größer je größer der in der ersten Zylinderkammer 61a herrschende Lieferdruck ist. Dadurch wird das Steuerrohr 57 mit zunehmendem Lieferdruck in den Schaft 13 Bohrkrone 11 eingezogen, so daß seine Hinterkante 57a sich nach vorne bewegt. Wenn nach erfolgtem Schlag des Arbeitskolbens 16 auf den Amboß 15 der Arbeitskolben 16 zurückbewegt wird, überstreicht das Ende 19a der Bohrung 19 die Hinterkante 57a des Steuerrohrs 57, wodurch der Druck in dem vorderen Zylinderraum 23 sich in die Längsbohrung 20 hinein entspannt. Dadurch wird die erste Zylinderkammer 61a drucklos und die in der zweiten Zylinderkammer 61b enthaltene Luft entspannt sich und schiebt dabei den Stellkolben 55 wieder in die (rechte) Endposition, die die Ausgangsposition des Stellkolbens 55 und des Steuerrohrs 57 für den nächsten Hub des Arbeitskolbens 16 darstellt. Die Drosselbohrung 70 dient als Lade- und Ausgleichsbohrung für die zweite Zylinderkammer 61b. Sie ist so bemessen, daß die für einen Druckausgleich zwischen den Zylinderkammern 61a und 61b erforderliche Zeit viel größer ist als die Dauer eines Hubes des Arbeitskolbens 16. Das Steuerrohr 57 erwartet den Arbeitskolben 16 jeweils in seiner rückwärtigen Endstellung und es nimmt dann während des Schlages eine Position ein, die dem Lieferdruck entspricht. Diese Position wird so lange beibehalten, bis der Arbeitskolben 16 das Steuerrohr 57 wieder verlassen hat und der vordere Zylinderraum 23 drucklos wird.

Durch die unterschiedlich großen Kolbenflächen des Stellkolbens 55 ist gewährleistet, daß der Stellkolben 55 auch dann in seine (rechte) Ausgangslage zurückkehrt, wenn in beiden Zylinderkammern 61a und 61b der gleiche Druck herrscht. Dieser Effekt wird noch verstärkt durch die Sogwirkung, die entsteht, wenn der Arbeitskolben 16 die Hinterkante 57a des Steuerrohrs 57 verläßt.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 7 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 6 nur durch eine weitere Drosselbohrung 71 in der Wand des Ansatzes 57b des Steuerrohrs 57. Nur bei nahezu vollständig ausgefahrenem Steuerrohr 57 befindet sich diese in die Längsbohrung 20 hineinführende Drosselbohrung 71 im Bereich der zweiten Zylinderkammer 61b des Stellzylinders 61. Die Drosselbohrung 71 gleicht den sich möglicherweise aufstauenden Ladedruck der zweiten Zylinderkammer 61b aus und schafft damit bei jedem Schaltvorgang gleichbleibende Ausgangsbedingungen für das Steuerrohr 57. Die Drosselbohrung 71 bewirkt ferner, daß Kondenswasser, das sich in der zweiten Zylinderkammer 61b ansammeln könnte, Grundwasser, Öl und andere Flüssigkeiten in die Längsbohrung 20 hinein ausgeblasen werden.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 8 entspricht demjenigen der Fig. 7, mit dem Unterschied, daß im Stellkolben 55 keine Drosselbohrung 70 vorhanden ist. Lediglich im Ansatz 57b des Steuerrohrs 57 ist eine Drosselbohrung 71 vorhanden, die derjenigen von Fig. 7 entspricht. Der zweite Zylinderraum 61b wird nur durch die Drosselbohrung 71 in der jeweiligen Schaltposition entladen bzw. auf Neutraldruck gebracht. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Steuerrohr 57 größere Verschiebewege durchführt, so daß der Kolbenhub des Arbeitskolbens 16 sich in Abhängigkeit vom Lieferdruck sehr stark ändert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein in der Längsbohrung 20 entstehender Rückdruck die Stelleinrichtung 37 in der Weise beeinflußt, daß der Kolbenhub des Arbeitskolbens 16 verlängert und somit die Schlagleistung erhöht wird.

Claims (9)

1. Drucklufthammer mit einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben (16), der über einen Am­ boß (15) Schläge auf eine Bohrkrone (11) ausübt, und mit Paaren von Steuerteilen, die die Druck­ luftzufuhr zu den Zylinderräumen (23, 24) des Ar­ beitskolbens (16) steuern und derart zusammenwir­ ken, daß der Arbeitskolben (16) einen Rückhub und an­ schließend einen vorwärts gerichteten Arbeitshub mit einer Arbeitsphase und einem Aufprall auf den Amboß (15) ausführt, und mit einer Stelleinrich­ tung (37), mit der die Rückhublänge in Abhängig­ keit vom Lieferdruck der Druckluft veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare von Steuerteilen aus jeweils einer Bohrung (19) und einem in diese eintauchenden Steuerrohr (40; 57) bestehen und zu beiden Enden des Arbeitszylinders und des Arbeitskolbens (16) angeordnet sind und derart zusammenwirken, daß der Arbeitskolben (16) bei seinem Rückhub eine Be­ schleunigungsphase ausführt, solange das vordere Paar von Steuerteilen in gegenseitigem Eingriff ist, und anschließend eine Luft-Kompressionsphase ausführt, solange das rückwärtige Paar von Steuer­ teilen in gegenseitigem Eingriff ist, und daß die Stelleinrichtung (37) das zylinderseitige Steuer­ teil des vorderen Paares in Abhängigkeit von einem Steuerdruck in Längsrichtung des Arbeits­ kolbens (16) verschiebt.

2. Drucklufthammer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steuerdruck der Lieferdruck am Drucklufthammer ist.

3. Drucklufthammer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (37) einen vom Steuerdruck betätigten, in einem Stellzylinder (61) bewegbaren Stellkolben (55; 66) aufweist.

4. Drucklufthammer nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vordere Zylinderraum (23) des Arbeitszylinders mit einer ersten Zylinderkammer (61a) des Stellzylinders (61) verbunden ist und daß eine zweite Zylinderkammer (61b) des Stell­ zylinders (61) über mindestens eine Drosselbohrung (70; 71) mit der ersten Zylinderkammer (61a) und/ oder einer Längsbohrung (20) verbunden ist.

5. Drucklufthammer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die erste Zylinderkammer (61a) begrenzende Kolbenfläche des Stellkolbens (55) kleiner ist als die die zweite Zylinderkammer (61b) begrenzende Kolbenfläche.

6. Drucklufthammer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (70) sich durch den Stellkolben (55) erstreckt.

7. Drucklufthammer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (71) in der Wand des Steuerrohrs (57) angeordnet ist.

8. Drucklufthammer nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (55) mit einer Steuerbuchse (65) verbunden ist, in die ein Schaft (18) des Arbeitskolbens (16) abdichtend eindringen kann.

9. Drucklufthammer nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stellkolben (55) ein an der Steuerbuchse (65) vorgesehener Ringkragen ist.