DE60309303T2

DE60309303T2 - Hydraulischer drehender schlagbohrhammer

Info

Publication number: DE60309303T2
Application number: DE60309303T
Authority: DE
Inventors: Jean-Sylvain Comarmond
Original assignee: Montabert SAS
Current assignee: Montabert SAS
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: US7234548B2; JP2005527388A; EP1492648B1; IL163897A0; FR2837523B1; EP1492648B2; DK1492648T3; AU2003227845A1; KR20040091661A; ATE343458T1; NO20044415L; CN100333879C; CN1638924A; US20050016774A1; ZA200406502B; FR2837523A1; ES2274231T3; CA2479055A1; EP1492648A1; DE60309303D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen drehenden Schlagbohrhammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Schlagbohrhammer ist aus dem Dokument EP-A-0 058 650 bekannt und wird speziell in einer Bohranlage verwendet.
Eine Bohranlage umfasst einen hydraulischen drehenden Schlagbohrhammer, der auf einer Gleitschiene gleitet und eine oder mehrere Bohrstangen antreibt, wobei die letzt dieser Stangen ein so genanntes Schneidwerkzeug trägt, das mit dem Felsen in Kontakt ist. Ein solcher Schlagbohrhammer soll im Allgemeinen mehr oder weniger tiefe Löcher bohren, um darin Sprengstoffe anzuordnen. Der Schlagbohrhammer ist somit das Hauptelement, das einerseits dem Schneidwerkzeug mit Hilfe der Bohrstangen in Drehung versetzt und zum Schlagen veranlasst, um in den Felsen einzudringen, und andererseits ein Einspritzfluid liefert, um den Schutt aus dem gebohrten Loch zu entfernen.
Ein Schlagbohrhammer umfasst einen Mechanismus, der von einer oder mehreren Hydraulikfluidmengen angetrieben wird, die von einer Hauptversorgungsschaltung des Schlagmechanismus stammen und auf die Bohrstangen über ein Einsteckende einwirken, das einerseits die aufeinander folgenden Stöße, die von einem Schlagkolben hervorgerufen werden, und andererseits das Versetzen in Drehung mit Hilfe eines Hydraulikdrehmotors zurück übertragen kann.
Der Abstützungseffekt des Schlagbohrhammers auf den Bohrstangen und somit durch Übertragung der Schneide auf den Felsen wird mit Hilfe des Hydraulikmotors der Gleitschiene erzielt. Genauer wird die Abstützungskraft des Körpers des Schlagbohrhammers auf das Einsteckende über ein Anschlagelement übertragen, das in den Schlagbohrhammer integriert ist. Dieses Anschlagelement kann von einem festen drehenden Reibungselement gebildet sind, aber allgemeiner für leistungsstarke Schlagbohrhammer von einem Anschlagkolben, dessen eine Fläche hydraulisch gespeist wird, um eine Übertragung der Abstützungskraft mit Hilfe eines Fluids zu gewährleisten.
Die europäischen Patentanmeldungen EP 0 058 850 und EP 0 856 637 beschreiben Anordnungen von Anschlagkolben, bei denen die hydraulische Versorgung von der Hauptversorgungsschaltung des Schlagmechanismus kommt. Aber wenn der Bediener diese Hauptversorgungsschaltung schließe und beispielsweise nur den Drehmotor aktiviert, wird die Oberfläche des Kolbens nicht mehr hydraulisch versorgt, und der Kolben kann somit in direkten Kontakt mit dem Körper des Schlagbohrhammers gelangen, was zu beträchtlichen Schäden führen kann.
Der Schlagbohrhammer gemäß der vorliegenden Erfindung soll das oben erwähnte Problem lösen und umfasst dazu einen Körper, der einen alternierenden Schlagkolben umfasst, der unter der Wirkung einer hydraulischen Hauptversorgungsschaltung gleitet, wobei diese Hauptschaltung auch dazu bestimmt ist, das Gleiten eines im Wesentlichen ringförmigen Anschlagkolbens hervorzurufen, der in einem Hohlraum des Körpers angeordnet ist und einerseits eine Vorderseite umfasst, die dazu bestimmt ist, ein Einsteckende in einem vorbestimmten Abstand zum Schlagkolben anzuordnen, und andererseits eine Rückseite aufweist, die sich gegenüber einer Rückwand des Hohlraums befindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe hydraulische Versorgungsschaltung bei Anhalten der Hauptversorgungsschaltung ein Druckfluid zwischen die Rückseite des Anschlagkolbens und die Rückwand des Hohlraums einleiten kann, um einen Raum zwischen diesen frei zu halten.
So bietet die Tatsache, dass eine externe unabhängige Versorgungsschaltung angeschlossen wird, die in der Lage ist, ein Fluid zwischen der Rückseite des Anschlagkolbens und der Rückwand des Hohlraums zu liefern, dem Bediener die Möglichkeit, in aller Sicherheit die Hauptschaltung zu schließen, da es dieses Fluid ermöglicht, ein Hydraulikkissen zu bilden, das die Reibung des Anschlagkolbens am Körper des Schlagbohrhammers verhindert.
Vorzugsweise mündet diese externe Versorgungsschaltung in die Rückwand des Hohlraums, und ein gleitender ringförmiger Mantel ist um den hinteren Teil des Anschlagkolbens angeordnet und in der Lage, einerseits das Einleiten des von der externen Versorgungsschaltung gelieferten Fluids zu verhindern, wenn der in der hinteren ringförmigen Kammer herrschende Druck größer oder gleich einem bestimmten Wert (P) ist, und andererseits die Einleitung dieses Fluids zu gestatten, wenn der in der hinteren ringförmigen Kammer herrschende Druck geringer als der vorbestimmte Wert (P) ist.
Vorzugsweise weist der Anschlagkolben einen vorderen Teil, einen mittleren Absatz und einen hinteren Teil auf, wobei der mittlere Absatz von einer vorderen ringförmigen Kammer und von einer hinteren ringförmigen Kammer umgeben ist, und ist die Hauptversorgungsschaltung dazu bestimmt, ein Fluid direkt in die hintere Kammer zu liefern, und ist der Verbindungskanal dazu bestimmt, die hintere Kammer mit der vorderen Kammer frei in Verbindung zu bringen.
Wenn ferner die Hauptversorgungsschaltung aktiviert ist, wird die Rückseite des Anschlagkolbens auf den Druck einer Drain-Schaltung mit Hilfe eines ersten Kanals gebracht. Vorzugsweise wird die vordere Kammer auch mit der Drain-Schaltung mit Hilfe eines zweiten Kanals in Verbindung gebracht, sobald sich das Einsteckende in einem Abstand zum Schlagkolben befindet, der geringer als der vorbestimmte Abstand ist.
Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist der Anschlagkolben dazu bestimmt, im Inneren einer mit dem Körper verbundenen Führung zu gleiten. Vorzugsweise besitzt der Mantel einen hinteren Teil, der einerseits einen externen Absatz, der eine erste Rückseite besitzt, die dazu bestimmt ist, mit der externen Versorgungsschaltung zusammenzuwirken, und andererseits eine innere Verstärkung aufweist, die eine zweite versetzte Rückseite besitzt. Ferner ist vorzugsweise eine im Wesentlichen ringförmige Kammer, die mit der Hauptschaltung verbunden ist, zwischen dem externen Absatz des Mantels und einem hinteren Ende der Führung vorgesehen. Schließlich besitzt die Vorderseite des Anschlagkolbens vorzugsweise einen im Wesentlichen größeren Durchmesser als jener der Rückseite.
Die Erfindung wird mit Hilfe der detaillierten Beschreibung, die untenstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargelegt ist, besser verständlich, wobei:
1 eine Längsschnittansicht des erfindungsgemäßen Schlagbohrhammers ist, der mit Bohrstangen versehen ist, die mit dem Felsen in Kontakt stehen;
2 eine Längsschnittansicht im vergrößerten Maßstab des Schlagbohrhammers aus 1 ist, wenn die hydraulische Hauptversorgungsschaltung aktiviert ist und sich das Einsteckende im vorbestimmten Abstand zum Schlagkolben befindet;
3 eine Schnittansicht ähnlich der 2 ist, wenn die hydraulische Hauptversorgungsschaltung geschlossen ist.
4 eine Längsschnittansicht eines Schlagbohrhammers nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist, wenn die hydraulische Hauptversorgungsschaltung aktiviert ist und sich das Einsteckende im vorbestimmten Abstand zum Schlagkolben befindet;
5 eine Längsschnittansicht des Schlagbohrhammers aus 4 ist, wenn die hydraulische Hauptversorgungsschaltung geschlossen ist.
6 eine Längsschnittansicht eines Schlagbohrhammers ähnlich der in 4 dargestellten ist, mit dem einzigen Unterschied, dass die Vorderseite des Anschlagkolbens einen im Wesentlichen größeren Durchmesser als jener der Rückseite besitzt.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 weist ein erfindungsgemäßer Schlagbohrhammer 1 einen Körper 2 auf, umfassend einen Hohlraum 3, der sich nach hinten in einer Bohrung 31 verlängert, die einen Schlagkolben 4 enthält.
Genauer schließt der Hohlraum 3 einen im Wesentlichen ringförmigen Anschlagkolben 5, der um den Schlagkolben 4 gleiten kann, einen ringförmigen Mantel 6, ein Einsteckende 7 und einen Drehmotor 8 ein. Das Einsteckende 7 ist mit Bohrstangen 9 verbunden, die auf eine Schneide 10 einwirken, die mit dem Felsen 11 in Kontakt ist.
Der Anschlagkolben 5 weist einen vorderen Teil, einen mittleren Absatz 12 und einen hinteren Teil auf, wobei der mittlere Absatz eine ringförmige vordere Fläche 25 und eine ringförmige hintere Fläche 26 aufweist. Im Bereich seines vorderen Teils und seines hinteren Teils ist der Anschlagkolben mit einer Vorderseite 13 bzw. einer Rückseite 14 versehen. Insbesondere ist die Vorderseite 13 mit dem Einsteckende 7 in Kontakt, und die Rückseite 14 liegt einer Rückwand 15 des Hohlraums 3 gegenüber. Der Mantel 6 ist um den hinteren Teil des Anschlagkolbens 5 angeordnet und kann dicht entlang derselben gleiten. Überdies definieren der vordere Teil des Anschlagkolbens 5, die vordere Fläche 25 des mittleren Absatzes 12 und der Körper 2 eine vordere ringförmige Kammer 16. Ebenso definieren der hintere Teil des Anschlagkolbens 5, die hintere Fläche des mittleren Absatzes 12, der Körper 2 und der Mantel 6 eine hintere ringförmige Kammer 17.
Ein Verbindungskanal 18 ist vorgesehen, um während des Betriebs die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 17 auf den gleichen Druck bringen zu können. Ein erster Kanal 30, der längs den Anschlagkolben 5 auf seinem gesamten hinteren Teil durchquert, ermöglicht es, die Rückseite 14 des Anschlagkolbens 5 auf den Druck einer Drain-Schaltung 19 mit Hilfe einer Rinne 20 zu bringen. Schließlich ermöglicht ein zweiter Kanal 21, der im vorderen Teil des Anschlagkolbens vorgesehen ist, die Verbindung der vorderen Kammer 16 mit der Rinne 20 und der Drain-Schaltung 19.
Eine hydraulische Hauptversorgungsschaltung 22 des Schlagbohrhammers 1 ist mit der Bohrung 31, die den Schlagkolben 4 enthält, aber auch mit der hinteren Kammer 17 verbunden. Ferner weist eine externe hydraulische Versorgungsschaltung 23, die von der Hauptschaltung 22 unabhängig ist, ein Ende auf, das in das hinter Ende 15 des Hohlraums 3 im Bereich des Mantels 6 mündet.
Während des Betriebs legt der Hydraulikmotor der Gleitschiene (nicht dargestellt), die den Schlagbohrhammer 1 enthält, eine Abstützungskraft an den Körper 2 an, wie durch den Pfeil 24 dargestellt. Diese Abstützungskraft wird auf den Anschlagkolben 5 mit Hilfe der Hauptschaltung 22 übertragen, die ein Druckfluid in der hinteren Kammer 17 erzeugt, um Spannkräfte auf die hintere Fläche 26 des Absatzes 12 und auf den Mantel 6 auszuüben. Der Anschlagkolben 5 wird nun dazu veranlasst, nach vorne zu gleiten, und überträgt die die Abstützungskraft mit seiner Vorderseite 13 auf das Einsteckende 7 und somit auf die Bohrstangen 9 und die Schneide 10. Der Mantel 6 hingegen wird nach hinten geschoben und verschließt die externe Schaltung 15. Dank des Verbindungskanals 18 stoppt der Anschlagkolben 5 seinen Weg, da ein Druckausgleich zwischen der vorderen Kammer 16 und der hinteren Kammer 17 hergestellt ist, so dass das Einsteckende 7 nun in einem entsprechenden vorbestimmten Abstand zum Schlagkolben 4 angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass das Einsteckende 7 in dieser Position gehalten wird, da, wenn es dazu neigen würde zurückzuweichen, der zweite Kanal 21 in der Lage wäre, die vordere Kammer 16 mit der Drain-Schaltung 19 in Verbindung zu bringen, was als Folge hätte, dass der Anschlagkolben 5 nach vorne verschoben würde. Schließlich kann der Schlagkolben 4 auf das Einsteckende 7 schlagen, wobei er in seiner Lagerung 31 unter der Wirkung des Drucks des Fluids der Hauptschaltung 22 gleitet. Ebenso kann der Drehmotor betätigt werden und auf das Einsteckende 7 einwirken.
Wenn hingegen der Schlagbohrhammer 1 nicht mehr von der Hauptschaltung 22 versorgt wird, fällt der in der hinteren Kammer 17 herrschende Druck ab, was dazu führt, dass das Zurückweichen des Anschlagkolbens 5 zum hinteren Ende 15 des Hohlraums 3 des Körpers 2 hervorgerufen wird. Die Rückseite 14 des Anschlagkolbens wird nun nicht mehr rasch auf den Druck der Drain-Schaltung 19 gebracht, da der Verbindungskanal 30 nach und nach verschlossen wird. Wenn der Druck in der hinteren Kammer 17 geringer als ein vorbestimmter Wert P wird, übt das Druckfluid, das von der externen Schaltung 23 geliefert wird, nun ausreichende Spannkräfte auf den Mantel 6 aus, um diesen dazu zu bringen, nach vorne zu gleiten. Folglich wird das Fluid zwischen der Rückseite 14 des Anschlagkolbens 5 und der Rückwand 15 des Hohlraums 3 angeordnet, um jeden Kontakt zwi schen ihnen zu verhindern. Es ist anzumerken, dass der Drehmotor 8 weiter funktionieren kann, auch wenn die Hauptschaltung 22 geschlossen ist.
In den 4 und 5 ist ein Schlagbohrhammer 101 nach der besonderen Ausführungsart der Erfindung beschrieben. Nachstehend sind nur die Unterschiede beschrieben, die zwischen diesem Schlagbohrhammer 101 und dem in den 1 bis 3 dargestellten bestehen. Dieser Schlagbohrhammer 101 besitzt einen Körper 102 und unterscheidet sich hauptsächlich von dem in den 1 bis 3 dargestellten dadurch, dass einerseits der Anschlagkolben 5 nun dazu veranlasst wird, im Inneren einer Führung 103, die mit dem Körper 102 verbunden ist, zu gleiten, und andererseits der Mantel 6 durch einen Mantel 106 ersetzt ist, der mit einem äußeren Absatz 107 und einer inneren Verstärkung versehen ist. Genauer weist der äußere Absatz 107 eine erste hintere Fläche 108 auf, die dazu bestimmt ist, mit der externen Schaltung 23 zusammenzuwirken, und weist die innere Verstärkung eine zweite hintere Fläche 109 auf, die zur ersten hinteren Fläche 108 versetzt ist. Während des Betriebs wird diese zweite hintere Fläche 109 nun auf den druck der Drain-Schaltung 19 gebracht. Ferner ist eine im Wesentlichen ringförmige Kammer 110 zwischen dem äußeren Absatz 107 und einem hinteren Ende 111 der Führung 103 vorgesehen, und diese ringförmige Kammer 110 ist mit der hydraulischen Hauptversorgungsschaltung 22 verbunden.
Die Funktion des Schlagbohrhammers 101 ist ähnlich der vorher für den Schlagbohrhammer 1 beschriebenen. Es ist nur anzumerken, dass, wenn der Schlagbohrhammer 101 von der Hauptschaltung 22 gespeist wird, das Druckfluid in die hintere Kammer 17 aber auch in die Kammer 110 geliefert wird. Der Vorteil dieser besonderen Ausführungsart der Erfindung besteht in der Tatsache, dass die vordere Fläche 25 und die hintere Fläche 26 des Absatzes 12 des Anschlagkolbens 5 sowie die erste und die zweite hintere Fläche 107, 108 des Mantels 106 leicht derart gewählt werden können, dass der Mindestdruck, der von der externen Schaltung 23 erzeugt wird und für die Verschiebung des Mantels 106 erforderlich ist, viel größer als der von der Hauptschaltung 22 in der hinteren Kammer 17 und der Kammer 110 erzeugte Druck ist.
6 beschreibt einen Schlagbohrhammer 201, der sich von dem in den 4 und 5 dargestellten Schlagbohrhammer 101 nur dadurch unterscheidet, dass die Vorderseite 13 des Anschlagkolbens 5 einen im Wesentlichen größeren Durchmesser als jener der Rückseite 14 besitzt. Während des Betriebs hat dies zur Folge, dass der Kolben nach vorne geschoben wird, sogar über seine Ausgleichsposition hinaus, da, wenn die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 17 auf einem identischen Druck sind, der Durchmesserunterschied zwischen der Vorderseite 13 und der Rückseite 14 zur Erzeugung eines zusätzlichen ringförmigen Schubquerschnitts nach vorne führt. Dies hat nun den Vorteil, das es der Vorderseite 13 des Anschlagkolbens 5 möglich ist, länger mit dem Einsteckende 7 in Kontakt zu bleiben, trotz der starken Vibrationsbewegungen, die mit dem Aufschlagen des Schlagkolbens 4 auf das Einsteckende 7 verbunden sind.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass sie keinesfalls auf diese beschränkt ist und dass sie alle technischen Äquivalente der beschriebenen Mittel sowie ihre Kombinationen umfasst, wenn diese in den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung fallen.

Claims

Hydraulischer drehender Schlagbohrhammer (1, 101, 201), umfassend einen Körper (2, 102), der einen alternierenden Schlagkolben (4) umfasst, der unter der Wirkung einer hydraulischen Hauptversorgungsschaltung (22) gleitet, wobei diese Hauptschaltung auch dazu bestimmt ist, das Gleiten eines im Wesentlichen ringförmigen Anschlagkolbens (5) hervorzurufen, der in einem Hohlraum (3) des Körpers angeordnet ist und einerseits eine Vorderseite (13) umfasst, die dazu bestimmt ist, ein Einsteckende (7) in einem vorbestimmten Abstand zum Schlagkolben anzuordnen, und andererseits eine Rückseite (14) aufweist, die sich gegenüber einer Rückwand (15) des Hohlraums befindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe hydraulische Versorgungsschaltung (23) bei Anhalten der Hauptversorgungsschaltung ein Druckfluid zwischen die Rückseite des Anschlagkolbens und die Rückwand des Hohlraums einleiten kann, um einen Raum zwischen diesen frei zu halten.
Schlagbohrhammer (1, 101, 201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Versorgungsschaltung (23) in das hintere Ende (15) des Hohlraums (3) mündet, und dass ein gleitender ringförmiger Mantel (6, 106) um den hinteren Teil des Anschlagkolbens (5) angeordnet und in der Lage ist, einerseits das Einleiten des von der externen Versorgungsschaltung gelieferten Fluids zu verhindern, wenn der in der hinteren ringförmigen Kammer (17) herrschende Druck größer oder gleich einem bestimmten Wert (P) ist, und andererseits die Einleitung dieses Fluids zu gestatten, wenn der in der hinteren ringförmigen Kammer herrschende Druck geringer als der vorbestimmte Wert (P) ist.
Schlagbohrhammer (1, 101, 201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkolben (5) einen vorderen Teil, einen mittleren Absatz (12) und einen hinteren Teil aufweist, wobei der mittlere Absatz von einer vorderen ringförmigen Kammer (16) und von einer hinteren ringförmigen Kammer (17) umgeben ist, und dass die Hauptversorgungsschaltung (22) dazu bestimmt ist, ein Fluid direkt in die hintere Kammer (17) zu liefern, und dass ein Verbindungskanal (18) dazu bestimmt ist, die hintere Kammer mit der vorderen Kammer (16) frei in Verbindung zu bringen.
Schlagbohrhammer (1, 101, 201) nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Hauptversorgungsschaltung (22) aktiviert ist, die Rückseite (14) des Anschlagkolbens (5) auf den Druck einer Drain-Schaltung (19) mit Hilfe eines ersten Kanals (30) gebracht wird.
Schlagbohrhammer (1, 101, 201) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vordere Kammer (16) mit der Drain-Schaltung (19) mit Hilfe eines zweiten Kanals (21) in Verbindung gebracht wird, sobald sich das Einsteckende (7) in einem Abstand zum Schlagkolben (4) befindet, der geringer als der vorbestimmte Abstand ist.
Schlagbohrhammer (101, 201) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkolben (5) dazu bestimmt ist, im Inneren einer mit dem Körper (102) verbundenen Führung (103) zu gleiten.
Schlagbohrhammer (101, 201) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (106) einen hinteren Teil besitzt, der einerseits einen externen Absatz (107), der eine erste Rückseite (108) besitzt, die dazu bestimmt ist, mit der externen Versorgungsschaltung (23) zusammenzuwirken, und andererseits eine innere Verstärkung aufweist, die eine zweite versetzte Rückseite (109) besitzt.
Schlagbohrhammer (101, 201) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Wesentlichen ringförmige Kammer (110), die mit der Hauptschaltung (22) verbunden ist, zwischen dem externen Absatz (107) des Mantels (106) und einem hinteren Ende (111) der Führung (103) vorgesehen ist.
Schlagbohrhammer (201) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (13) des Anschlagkolbens (5) einen im Wesentlichen größeren Durchmesser als jener der Rückseite (14) besitzt.