DE69910572T2 - Im-loch schlagbohrhammer und darin verwendeter kolben - Google Patents

Im-loch schlagbohrhammer und darin verwendeter kolben Download PDF

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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14Fluid operated hammers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
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Description

  • Technischer Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Im-Loch Schlagbohrhammer zum Gesteinsbohren und einen darin verwendeten Kolben.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein dem Stand der Technik entsprechender Kolben wird in der EP-B1-0 336 010 beschrieben. Der Kolben umfasst einen zentralen Kanal, an welchen Leitungen angeschlossen sind. Die Leitungen sorgen für Luftverteilung an Boden- und Oberseitenkammern über Umfangsnuten in dem Kolben. Der bekannte Kolben ist geometrisch komplex und nicht in Hinblick auf Impedanz konstruiert. Zusätzlich hat der bekannte Hammer ein umkehrbares Gehäuse, in welches Nuten für das Leiten von Arbeitsluft eingearbeitet sind. Dies ermöglicht es in dem Luftstrom mitgeführtem Öl, die Schnittstelle zwischen dem Kolben und der Innenfläche des Gehäuses zu erreichen, um diese Schnittstelle zu schmieren. Das Vorhandensein der luftführenden Nuten in dem Gehäuse trägt jedoch dazu bei, das Gehäuse zu schwächen, und erschwert dessen Herstellung. Es wäre wünschenswert, ein stärkeres Gehäuse bereitzustellen, welches verhältnismäßig einfach herzustellen ist und trotzdem für das Schmieren der Schnittstelle sorgt.
  • Ein anderer Im-Loch-Hammer wird in dem U.S. Patent Nr. 4,015,670 beschrieben, wobei der Kolben sich auf einem hohlen Luftzufuhrrohr auf- und abbewegt, welches sich durch ein zentrales Loch des Kolbens hindurch erstreckt. Die Durchgänge für das Leiten von Druckluft von dem Luftzufuhrrohr zu Kammern oberhalb und unterhalb des Kolbens sind vollständig in dem Kolben ausgebildet, um die Auf- und Abbewegung des Kolbens zu bewirken. Das bedeutet, dass sich einige der Durchgänge von dem zentralen Loch zu einer oberen Oberfläche des Kolbens erstrecken und andere Durchgänge sich von dem zentralen Loch zu einer untere Oberfläche des Kolbens erstrecken. Ein im Zusammenhang mit solch einer Anordnung auftretendes Problem ist, dass, wenn die untere Oberfläche des Kolbens auf den Bohrmeißel aufschlägt, die Enden der in der unteren Oberfläche befindlichen Durchgänge zumindest teilweise von dem Bohrmeißel blockiert werden. Auch können die Aufschläge dazu führen, dass Risse in der unteren Oberfläche um die Durchgangsenden herum auftreten.
  • Ziele der Erfindung
  • Es wäre wünschenswert, einen wirksamen Im-Loch-Bohrhammer bereitzustellen, welcher verhältnismäßig einfach herzustellen ist und welcher ein Minimum an Teilen enthält.
  • Ein weiteres Ziel ist es, einen Kolben für einen Im-Loch-Bohrhammer bereitzustellen, welcher eine gute Schmierung an zusammenwirkenden Oberflächen bereitstellt.
  • Ein zusätzliches Ziel ist es, einen Kolben für einen Im-Loch-Bohrhammer bereitzustellen, welcher wirtschaftlich herzustellen ist.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen davon in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen
  • Die 1A, 1B, 1C und 1D einen Im-Loch-Bohrhammer gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Längsschnitt in erster, zweiter, dritter beziehungsweise vierter Position zeigen,
  • 2A einen Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Längsschnitt zeigt,
    die 2B und 2C Ansichten des Kolbens von 2A von unten beziehungsweise von oben zeigen,
  • 2D einen der vorliegenden Erfindung entsprechenden Kolben in einer Seitenansicht zeigt,
  • 3A eine Längsschnittansicht eines Luftzufuhrrohres ist,
  • 3B eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3B–3B in 3A ist,
  • 4 eine Längsschnittansicht eines oberen Abschnitts des Zufuhrrohres und eines daran montierten Ventils ist,
  • 5 eine teilweise weggebrochene Ansicht eines Rohrbefestigungsstiftes ist,
  • 6 eine Längsschnittansicht eines Gehäuses ist,
  • 7 eine Längsschnittansicht einer Büchse aus Nylon® ist, und
  • 8 eine Längsschnittansicht durch ein Dichtungsteil ist.
  • Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
  • In den 1A, 1B, 1C und 1D wird eine bevorzugte Ausführungsform eines der vorliegenden Erfindung entsprechenden Im-Loch-Bohrhammers gezeigt. Der Hammer 10 umfasst ein umkehrbares äußeres zylindrisches Gehäuse 11, welches über ein Oberteil 14 an einen nicht gezeigtes drehbares Bohrgestängestrang anschließbar ist, durch welchen Druckluft geleitet wird. Das Oberteil hat ein mit dem Gehäuse 11 verbundenes äußeres Schraubengewinde 14A. Die innere Wand des Gehäuses 11 ist frei von luftdurchgangbegrenzenden Nuten und auf diese Weise stark und relativ einfach herzustellen. (Teil-Rückhaltenuten 11B können sich – nur aus Gründen des Zurückhaltens, nur falls ein umkehrbares Gehäuse 11 verwendet wird – in einem Abschnitt der inneren Wand in Kontakt mit dem Kolben vorgesehen werden, siehe 6). Ein Hammerkolben 16 bewegt sich in dem zylindrischen Gehäuse 11 auf und ab, und Druckluft wird abwechselnd direkt zu dem oberen und unteren Ende des Kolbens gelenkt, um seine Auf- und Abbewegung in dem Gehäuse zu bewirken. Jeder abwärts gerichtete Schlag des Kolbens fügt einen Aufprallstoß auf den Ambossabschnitt 30 eines Bohrmeißels 13 hinzu, der in einem Antriebsteil 12 an dem unteren Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 11 montiert ist. Wie aus den 1A1D erkennbar, haben der Kolben 16 und der Bohrmeißel 13 eine im wesentlichen umgekehrte (invertierte) Form in Relation zueinander. Das bedeutet, dass der Kolben einen breiten oberen Abschnitt und einen engen unteren Abschnitt hat, und dass der Bohrmeißel einen breiten unteren Abschnitt und einen engen oberen Abschnitt hat.
  • Allgemein gesprochen, wenn Belastungsschwingungsenergie durch Kolben und Bohrmeißel übertragen wird, hat sich gezeigt, dass der Einfluss aufgrund von Veränderungen in dem Querschnittsbereich A, dem Elastizitätsmodul E und der Dichte in einem Parameter mit der Bezeichnung Impedanz zusammengefasst werden kann. Die Wichtigkeit von Impedanz ist in dem U.S. Patent Nr. 53065841 diskutiert worden. Die Impedanz Z = AE/c, wobei c = (E/ρ)1/2, d. h. die elastische Schwingungsgeschwindigkeit. Auf diese Weise ist Z = 2Aρ. Der der vorliegenden Erfindung entsprechende Kolben 16 (siehe 2A2D) schließt einen unteren Abschnitt 16B, und einen oberen Abschnitt 16A ein, welcher gleitbar in die innere Wand des Gehäuses 11 eingreift. Der obere Abschnitt 16A hat eine Länge LM1 und eine Impedanz ZM1, während der untere 16B eine Länge LT1 und eine Impedanz ZT1 hat. Das Verhältnis ZM1/ZT1 liegt in dem Bereich von 3,5–5,8. Darüber hinaus bewegt sich das Verhältnis LM1/LT1 oder TM1/TT1 in dem Bereich von 1,0–3,0, bevorzugt 1,5–2,5, wobei TM1 der Zeitparameter des hinteren Kolbenabschnitts 16A ist und TT1 der Zeitparameter des unteren Kolbenabschnitts 16B ist. Die Definition des Zeitparameters T ist T = L/c, wobei L die Länge des fraglichen Abschnitts ist und c die elastische Schwingungsgeschwindigkeit in dem in Rede stehenden Abschnitt ist. Auf diese Weise ist für den Abschnitt 16A TM1 = LM1/cM1 und für den Abschnitt 16B TT1 = LT1/cT1. Der Grund, weshalb es notwendig ist, den Zeitparameter T anstatt der Länge L zu berücksichtigen, ist, dass unterschiedliche Abschnitte aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden können, die verschiedene Werte in Bezug auf die elastische Schwingungsgeschwindigkeit c haben.
  • Jeder der Abschnitte 16A und 16B hat eine zylindrische Grundform und der untere, zylindrische Abschnitt 16B hat einen verringerten Durchmesser, wodurch verursacht wird, dass sich an dem oberen Abschnitt 16A eine mittlere Stirnfläche oder eine abwärts gerichtete Schulterfläche 22 bildet, wobei die Oberfläche bevorzugt senkrecht zu der Mittellinie CL des Hammers verläuft. Die Konstruktion des Kolbens basiert auf der Idee, dass die Massenverteilung des Kolbens 16 so ist, dass anfänglich eine kleinere Masse, d. h. der Abschnitt 16B, in Berührung mit dem Bohrmeißel 13 kommt. Anschließend folgt eine größere Masse, d. h. der Abschnitt 16A. Es hat sich gezeigt, dass durch eine solche Anordnung fast die gesamte kinetische Energie des Kolbens über den Bohrmeißel in den Fels hinein übertragen wird.
  • Eine innere zylindrische Wand 37 des Kolbens begrenzt einen zentralen Durchgang 31 und ist so angeordnet, dass sie auf einem koaxialen Steuerungsrohr oder Zuführrohr 15 gleitet, das an dem Oberteil 14 befestigt ist. Das Zuführrohr 15 ist hohl und schließt radiale Lufteinlassöffnungen 20 und radiale Luftauslassöffnungen 21 ein. Der obere Abschnitt 16A des Kolbens ist mit mehreren Durchgängen 17, 18, 24 und 25 für die Beförderung von Druckluft ausgestattet. Ein erster Durchgang 17 steht in Verbindung mit der oberen Stirnfläche 19 des Kolbens und öffnet sich über einen dritten Durchgang 24 an einer Stelle, die sich entlang der Länge des Kolbens befindet, in die Wand 37 des Kolbens. Ein zweiter Durchgang 18 in dem Kolben ist mit der Schulter 22 verbunden und öffnet sich in die Wand 37 des Kolbens über einen vierten Durchgang 25 an einer Stelle, die sich von dem dritten Durchgang 24 aus aufwärts befindet. Auf diese Weise öffnet sich der zweite Durchgang 18 weder in die obere noch die untere Fläche 19, 27 des Kolbens hinein. Die Durchgänge 17 und 18 sind radial von dem äußeren Umfang des Kolbens durch einen Grat in Abstand angeordnet, um den Kolben zu stärken und um Luftverlust zu minimieren. Die Mittellinien CL1 und CL2 der Durchgänge 17 beziehungsweise 18 sind im wesentlichen zueinander parallel und im wesentlichen parallel zu der Mittellinie CL des Kolbens. Die Mittellinien CL3 und CL4 der Durchgänge 24 und 25 sind im wesentlichen zueinander parallel und im wesentlichen senkrecht zu der Mittellinie des Kolbens. Die Durchmesser der Durchgänge 17, 24, 18 und 25 sind im wesentlichen identisch. Die Mittellinien CL1 und CL3 der Durchgänge 17 beziehungsweise 24 überschneiden sich vorzugsweise, und die Mittellinien CL2 und CL4 der Durchgänge 18 beziehungsweise 25 überschneiden sich vorzugsweise ebenfalls aus Gründen der Dauerfestigkeit und Sprengung.
  • Die Durchgänge 24 und 25 öffnen sich in den zylindrischen äußeren Umfang des Kolbens, welcher für eine gute Schmierung der Gleitflächen des Kolbens sorgt und die Handhabung des Kolbens erleichtert, wie etwa die Bohr- und Sprengschritte. Das heißt, dass in der Druckluft mitgeführtes Öl ununterbrochen an der Innenwand 11a abgelagert wird (und diese so schmiert), selbst wenn die radialen äußeren Enden der Durchgänge 24 und 25 im wesentlichen konstant durch die Innenwand abgedichtet werden. Die Durchgänge 17 sind um etwa 90° versetzt angeordnet, und die Durchgänge 18 sind um etwa 18° versetzt angeordnet.
  • Es sind vier erste Durchgänge 17 gezeigt, die sich in die obere Oberfläche 19 (2C) hinein öffnen, und nur zwei zweite Durchgänge 18, die sich in die mittlere Stirnfläche 22 (2B) hinein öffnen. Es könnten aber auch andere Kombinationen der Durchgänge verwendet werden, wie etwa zum Beispiel drei erste Durchgänge und drei zweite Durchgänge.
  • Der untere Abschnitt 16B gleitet innerhalb eines zentralen Durchgangs 39 auf einem Bodenkammer-Dichtungsteil, welches auf Rückhalteeinrichtungen 33 ruht. Die äußere Wand 40 des unteren Abschnitts 16B wird gegen eine innere Wand eines oberen Abschnitts 39a des zentralen Durchgangs 39 gleiten, um eine Dichtung dazwischen zu bilden. Das Bodenkammer-Dichtungsteil 36 hat eine im allgemeinen zylindrische Grundform, und hat Nuten 36a für die Aufnahme von O-Ring-Dichtungen, welche in die innere Oberfläche 11A des Gehäuses 11 eingreifen. Der Ambossabschnitt 30 des Bohrmeißels 13 ist innerhalb eines unteren, vergrößerten Abschnitts 39b des zentralen Durchgangs 39 angeordnet. Auf diese Weise bilden das Dichtungsteil 36 und der Bodenteil 12 zusammen eine Meißelmontagestruktur.
  • Eine Bodenkammer 26 ist ununterbrochen zwischen dem Kolben 16 und dem Dichtungsteil 36 gebildet. Während eines Abwärtsstoßes des Kolbens erreicht der untere Abschnitt 16B des Kolbens eine in 1B gezeigte Position, bei der die Oberseite des zentralen Durchgangs 39 des Dichtungsteils 36 geschlossen ist. In diesem Moment sind die Luftauslassöffnungen 21 in dem Zuführrohr ebenfalls geschlossen. Auf diese Weise wird die Bodenkammer 26a gebildet, welche nach außen hin geschlossen ist. Darauf beginnt die Luft in der Bodenkammer gepresst zu werden, da sich der Kolben weiter absenkt. Schließlich schlägt der Kolben auf den Bohrmeißel 13 auf (siehe 1C), wodurch eine Bodenkammer 26b gebildet wird.
  • Während der Hammer in Benutzung ist, wird die Druckluft ununterbrochen an eine zentrale Bohrung 41 des Oberteils befördert. Die Bohrung 41 ist mit einem kegelförmigen Ventilsitz 42 verbunden, welcher seinerseits mit einem ausgedehnten Mittelhohlraum 43 verbunden ist. Das Zuführrohr 15 erstreckt sich in den Mittelhohlraum 43 des Oberteils 14. Eine Büchse 45 erstreckt sich um einen Abschnitt des Steuerungsrohres 15 an einer Stelle unterhalb des Lufteinlasses 20 herum, um das Zuführrohr innerhalb des Hohlraumes zu stabilisieren. Die Büchse schließt ringförmige Nuten 45b in einem äußeren Umfang davon ein (siehe 7), um O-Ring-Dichtungen aufzunehmen, welche eine Dichtung gegen die innere Oberfläche des Oberteils bilden. Die Büchse kann aus jedem Material gebildet werden, wird aber bevorzugt aus einem leichten Material wie etwa Kunststoff (z. B. Nylon®) gebildet, um das Gewicht zu minimieren, das auf die Stifte 44 wirkt, die unten beschrieben werden.
  • Aufgrund der Verwendung der Büchse 45 zum Stabilisieren des Zuführrohres, besteht keine Notwendigkeit, den äußeren Durchmesser des Zuführrohres mit einer engen Abmessungstoleranz in Bezug auf den inneren Durchmesser des Oberteils zu fabrizieren, weil die Büchse sicherstellt, dass das Zuführrohr stabilisiert wird und dass keine Arbeitsluft nach unten über die Büchse hinweg austreten kann.
  • Das Zuführrohr ist an dem Oberteil mittels der beiden seitlichen Stifte 44 (siehe auch 5) montiert, die sich jeweils durch ausgerichtete radiale Bohrung hindurch erstrecken, die in dem unteren Abschnitt des Oberteils, der Büchse 45 und dem oberen Abschnitt des Rohres 15 gebildet sind. Die in dem Steuerungsrohr 15 und der Büchse 45 gebildeten Bohrungen 15a beziehungsweise 45a werden in den 3A und 3B gezeigt. Jeder Stift 44 erstreckt sich von dem Rohr 15 zu den Außenschraubgewinden 14a des Oberteils, und erstreckt sich in keinem deutlichen Ausmaß in das Innere des Rohres hinein, und setzt so nicht die Lufttührungskapazität des Rohres, die auftreten würde, wenn die Stifte sich vollständig durch das Rohr erstreckten. Der obere Abschnitt des Rohres 15 trägt ein Prüfventil 35, welches federnd an dem Rohr 15 mittels einer Ringdruckfeder 50 (siehe 4) angeordnet ist, welche das Ventil während der Perioden, in denen die Öffnungen 21 des Zuführrohres 15 durch die innere Wand 37 des Kolbens 16 blockiert sind, unter Spannung geschlossen halten.
  • Der Hammer funktioniert unter Bezugnahme auf die 1A bis 1C folgendermaßen. 1C zeigt die Aufprallposition des Kolbens 16. Anzumerken ist, dass während eines Bohrvorgangs die zwischen dem Kolben und dem Dichtungsmittel 39 angeordnete Bodenkammer 26 nicht näher als die Länge L2 der in 1C gezeigten Bodenkammer 26a kommt. Das vordere Ende 27 des Kolbens ist gerade auf den Ambossabschnitt 30 des Meißels 13 aufgeprallt. Eine Schockwelle wird durch den Meißel hindurch zu den Sinterkarbidknöpfen an der Vorderfläche des Meißels übertragen, wodurch Gesteinsmaterial zerstoßen wird. Der Hammer wird gleichzeitig über den nicht gezeigten Bohrstrang gedreht.
  • Der Kolben wird sich dann wegen des Rückpralls von dem Meißel und aufgrund der Zufuhr von Druckluft von den Luftauslassöffnungen 21 des Steuerungsrohres 15 aus über die Durchgänge 25 und 18 nach oben bewegen. Der Kolben wird die Öffnungen 21 schließen, während er sich aufwärts bewegt, so dass keine Druckluft mehr durch die Öffnungen 21 ausgestoßen werden wird. Entsprechend wird die Feder 50 das Ventil 35 nach oben auf eine Position zum Schließen des Durchgangs (siehe 1B) drücken, da der Luftstrom blockiert ist. Der Kolben 16 bewegt sich aufgrund seiner Bewegungsenergie und aufgrund der sich in der unteren Kammer ausdehnenden Luft weiterhin nach oben. Diese Kolbenbewegung wird sich fortsetzen, bis die nach unten auf die obere Oberfläche 19 des Kolbens wirkende Kraft größer wird als die nach oben wirkende Kraft an der mittleren Stirnfläche 22 des Kolbens. In der Zwischenzeit sind weder die obere Kammer 32 noch die untere Kammer 26 mit der Zufuhr von Luft oder den Auslasskanälen (siehe 1B ) verbunden.
  • In der in 1A gezeigten Position ist die untere Kammer 26 nach außen hin geöffnet worden, da die innere Wand 39 des Dichtungsteil 36 der unteren Kammer und die Außenwand 40 des unteren Abschnitts 16B nicht mehr länger ineinander greifen. Auf diese Weise wird die Luft von der unteren Kammer durch den Bohrmeißel 13 hindurch zum Wegblasen von Bohrstaub strömen. Die obere Kammer 32 wird nun über die Öffnungen 21 und die Durchgänge 24, 17 mit Druckluft beliefert. Der Kolben bewegt sich jedoch nach wie vor nach oben, so dass schließlich die Öffnungen 21 geschlossen werden, da der Druck der zusammengepressten Luft in der ge schlossenen oberen Kammer 32 auf ein Niveau angehoben wird, das etwa dem Druck der Zuführluft gleicht, die zu dem Steuerungsrohr 15 befördert wird. Auf dieser Stufe stoppt der Kolben seine Aufwärtsbewegung. Es wird dann aufgrund der Federkraft der verdichteten Luft in der geschlossenen oberen Kammer 32 eine Abwärtsbewegung begonnen. Die Abwärtsbewegung wird durch Luftdruck beschleunigt, die durch das Öffnen der Luftzufuhr zu der oberen Kammer 32 hinzugefügt wird, wenn die Öffnungen 21 mit dem Durchgang 24 ausgerichtet werden. Der Kolben wird seine Abwärtsbewegung fortsetzen, bis die Oberfläche 27 des länglichen unteren Abschnitts 16B, wie in 2C gezeigt, auf den Meißel 13 aufprallt.
  • Der oben beschrieben Kreislauf wird sich fortsetzen, solange die Druckluft zu dem Hammer geführt wird oder bis der Ambossabschnitt 30 des Bohrmeißels, wie in 1D gezeigt, auf den Meißelrückhalteeinrichtungen 33 zum Ruhen kommt. Der letztere Fall kann auftreten, wenn der Meißel auf einen Hohlraum in dem Fels trifft oder wenn der Hammer angehoben wird. Um Stöße auf die Rückhalteeinrichtungen 33 zu vermeiden, wird die Luftzufuhr nicht den Kolben bewegen, sondern vielmehr durch die Öffnungen 21 hindurch austreten und dem durch die Pfeile in 1D angedeuteten Weg zu der vorderen Außenseite des Kolbens folgen. Wenn der Hammer jedoch mit Fels in Kontakt kommt, wird der Meißel 13 in den Hammer hinein auf die Position von 1C gedrückt werden und das Bohren wird wieder aufgenommen, vorausgesetzt, dass Druckluft zugeführt wird.
  • Tests haben gezeigt, dass der der vorliegenden Erfindung entsprechende Hammer wenigstens 33% schneller als die meisten bekannten Hammer ist und er 15% weniger Luftverbrauch erfordert.
  • Weiterhin werden entsprechend der vorliegenden Erfindung die in dem Kolben gebildeten Luftstrom führenden Durchgänge niemals verstopfen, wenn der Kolben auf den Bohrmeißel oder die Meißelmontagestruktur aufprallt.
  • Die Befestigung des Zuführrohres durch Stifte, die sich durch den Gewindeabschnitt des Oberteils hindurch erstrecken, verringert die Höhe des Bohrers. Da die Stifte nicht durch das Zuführrohr hindurch verlaufen, behindern sie nicht den Luftstrom.
  • Die Verwendung einer Büchse zwischen dem Zuführrohr und dem Oberteil ermöglicht es, das Zuführrohr in einer stabilen Weise zu befestigen, ohne die Notwendigkeit, dass ihr äußerer Durchmesser von den Abmessungen her in etwa mit dem inneren Durchmesser des Oberteils übereinstimmt. Auf diese Weise kann das Zuführrohr einfach und weniger kostenintensiv hergestellt werden.
  • Die Ausführungen in der U.S. Patentanmeldung Nr. 09/099,686, von der diese Anmeldung Priorität beansprucht, und in dem dieser Anmeldung beigefügten abstrakten Teil, sind hier durch Bezugnahme eingeschlossen.

Claims (9)

  1. Im-Loch Schlagbohrhammer zum Gesteinsbohren mit: einem im allgemeinen zylindrischen Gehäuse (11); einem Meißelbefestigungsaufbau (12, 36), der in einem unteren Abschnitt des Gehäuses montiert ist und einen nach oben offenen Mitteldurchgang (39) bildet; einem Bohrmeißel (13), der in dem Meißelbefestigungsaufbau (12, 36) montiert ist und einen Amboßabschnitt (30) aufweist, der nach oben in den Mitteldurchgang (39) des Meißelbefestigungsaufbaus (12, 36) vorsteht, wobei der Bohrmeißel Mittel aufweist zum Wegblasen von Bohrstaub am Hammer vorbei; einem Oberteil (14), das in einem oberen Abschnitt des Gehäuses montiert ist; einem hohlen Zuführrohr (15), das in einem unteren Ende geschlossen ist, an dem Oberteil (14) montiert ist und sich längs einer Längsmittelachse (CL) des Gehäuses nach unten erstreckt und einen Mitteldurchgang bildet mit geeigneter Ausgestaltung, um Schmiermittel enthaltende Druckluft zu führen, wobei das Zuführrohr obere (20) und untere (21) radiale Öffnungen aufweist, die axial im Abstand voneinander angeordnet sind; und einem für ein axiales Oszillieren innerhalb des Gehäuses (11) montierten Kolben (16), welcher unter dem Oberteil (14) und über dem Meißelbefestigungsaufbau (12, 36) angeordnet ist, wobei der Kolben obere (16A) und untere Abschnitte (16B) aufweist, der untere Abschnitt (16B) einen kleineren Querschnitt hat als der obere Abschnitt (16A), wobei der obere Abschnitt eine nach unten gerichtete Fläche (22) an einer Verbindungsstelle zwischen dem oberen und unteren Abschnitt bildet, wobei der Kolben aufweist: ein axiales, durchgehendes Loch (31) für die gleitende Aufnahme des Zuführrohres (15), einen ersten Durchgang (17), der sich von einer nach oben gerichteten Fläche (19) des Kolbens (16) nach unten erstreckt, einen zweiten Durchgang (18), der sich von der nach unten gerichteten Fläche (22) des oberen Abschnittes (16A) des Kolbens nach oben erstreckt, einen dritten Durchgang (24), der sich von dem axialen durchgehenden Loch zu einer äußeren Umfangsseitenfläche des Kolbens erstreckt und ein unteres Ende des ersten Durchgangs (17) schneidet, und einen vierten Durchgang (25), der sich von dem axialen durchgehenden Loch zu der äußeren Umfangsseitenfläche des Kolbens erstreckt und ein oberes Ende des zweiten Durchgangs (18) schneidet, wobei jeder der dritten und vierten Durchgänge angeordnet ist, um während der Oszillation des Kolbens für die Freigabe der inneren Fläche (11a) des Gehäuses an die Schmiermittel enthaltende Luft mit der unteren Öffnung (21) des Zuführrohres (15) eine intermittierende Verbindung schafft, wobei der untere Abschnitt (16B) des Kolbens angeordnet ist, um in den Mitteldurchgang (39) des Meißelbefestigungsaufbaus nach unten zu laufen und auf den Amboßabschnitt (30) des Bohrmeißels (13) zu schlagen, wobei die nach unten gerichtete Fläche (22) des oberen Abschnittes (16A) des Kolbens über dem Bohrmeißel und dem Meißelbefestigungsaufbau im Abstand angeordnet ist.
  2. Hammer nach Anspruch 1, wobei der obere (16A) und der untere Abschnitt (16B) des Kolbens erste (ZM1) bzw. zweite Impedanzen (ZT1) haben, ein Verhältnis der ersten Impedanz zu der zweiten Impedanz im Bereich von 3,5 bis 5,8 liegt, wobei die Impedanz gleich 2Aρ ist, wobei A die Querschnittsfläche des entsprechenden Kolbenabschnittes ist und ρ die Dichte des entsprechenden Kolbenabschnittes ist.
  3. Hammer nach Anspruch 1, wobei das Oberteil (14) ein Außenschraubgewinde (14a) aufweist für das Ankoppeln des Oberteils (14) an das Gehäuse (11), der Hammer ferner eine Vielzahl von Stiften (44) aufweist, die im Oberteil montiert sind und sich radial durch das Außenschraubgewinde und in eine Seitenwand des Zuführrohres erstrecken, um letzteres an dem Oberteil zu befestigen, wobei die Stifte außerhalb des Mitteldurchgangs des Zuführrohres angeordnet sind.
  4. Hammer nach Anspruch 3, wobei das Oberteil (14) ein Mittenloch (43) aufweist, das Zuführrohr (15) in dem Mittenrohr montiert ist, ein Außendurchmesser des Zuführrohres kleiner ist als der Durchmesser des Mittenloches und eine Büchse (45) auf einem äußeren Umfang des Zuführrohres innerhalb des Mittenloches montiert und zwischen dem Oberteil und dem Zuführrohr gedrückt ist, wobei die Stifte (44) sich durch die Büchse erstrecken.
  5. Hammer nach Anspruch 4, wobei die Büchse aus Kunststoff gebildet ist.
  6. Hammer nach Anspruch 1, wobei das Oberteil (14) ein Mittenloch (43) aufweist, wobei das Zuführrohr (15) in dem Mittenloch montiert ist, ein Außendurchmesser des Zuführrohres kleiner ist als ein Durchmesser des Mittenloches und eine Büchse (45) auf einem äußeren Umfang des Zuführrohres in dem Mittenloch montiert und zwischen das Oberteil und das Zuführrohr gedrückt ist.
  7. Hammer nach Anspruch 1, wobei die innere Fläche (11a) des Gehäuses (11) frei von lufttührenden Nuten ist.
  8. Kolben für die Verwendung in einem Im-Loch Schlagbohrhammer, wobei der Hammer ausgestaltet ist, um Bohrstaub auf der Außenseite des Hammers zu befördern, mit: oberen (16A) und unteren Abschnitten (16B), wobei der untere Abschnitt einen kleineren Querschnitt hat als der obere Abschnitt, letzterer eine nach unten gerichtete Fläche (22) an einer Verbindungsstelle zwischen dem oberen und unteren Abschnitt bildet; einem axialen durchgehenden Loch (31), das sich durch die oberen und unteren Abschnitte erstreckt; einem ersten Durchgang (17), der sich von einer nach oben gerichteten Fläche (19) des oberen Abschnittes (16A) nach unten erstreckt; einem zweiten Durchgang (18), der sich von der nach unten gerichteten Fläche (22) des oberen Abschnittes (16A) nach oben erstreckt; einem dritten Durchgang (24), der sich zwischen dem axialen durchgehenden Loch (31) und einer äußeren Umfangsseitenfläche des Kolbens erstreckt und ein unteres Ende des ersten Durchgangs (17) schneidet; und einem vierten Durchgang (25), der sich zwischen dem axialen durchgehenden Loch (31) und der äußeren Umfangsseitenfläche des Kolbens erstreckt und ein oberes Ende des zweiten Durchgangs (18) schneidet.
  9. Kolben nach Anspruch 8, wobei der obere (16A) und untere Abschnitt (16B) des Kolbens erste (ZM1) bzw. zweite Impedanzen (ZT1) hat, ein Verhältnis der ersten Impedanz zur zweiten Impedanz im Bereich von 3,5 bis 5,8 liegt, wobei die Impedanz gleich 2Aρ ist, wobei A die Querschnittsfläche des entsprechenden Kolbenteiles ist und ρ die Dichte des entsprechenden Kolbenabschnittes ist.
DE69910572T 1998-06-15 1999-06-08 Im-loch schlagbohrhammer und darin verwendeter kolben Expired - Fee Related DE69910572T2 (de)

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