DE935182C

DE935182C - Von einem Verbrennungsmotor angetriebene Gesteinsschlagbohrmaschine od. dgl.

Info

Publication number: DE935182C
Application number: DEB19215A
Authority: DE
Inventors: Gustav Albert Bergman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-02-23
Filing date: 1952-02-23
Publication date: 1955-11-17

Description

Von einem Verbrennungsmotor angetriebene Gesteinsschlagbohrmaschine od. dgl.

I:ci t testeinsb@-@llrma:chiu @n un(1 - ähnlichen Wcrk-

zeu<@ell, die finit einem Schlagkülben versehen sind.

«-el@her von einem mit der -Maschine zusammen-

getrieben wird, bildet

@lerchla@lc@@ll,en eine axial bewegliche Wand im

\b-itfa-z@-lindcr @-@@ler, mit anderen Worten, einen be-

«-e;;lichen 7-elii)#lurhi)Pf am einen Ende des -Motors.

I?@r @clzlr@ha@ll@en erhält seiilv hin und fier ge'h,#nd-e

l,e«-e@un@ dadurch, daß er bei seinem Arbeitshub

durch (-leii Druck der Verbrennungsgase nach jeder

Zündung im --\lntorzvliiider nach außen getrieben

und bei seinem ftüclzfiihriingshuh durch die an

.einer Aulaenseite wirkenden, verdichteten Gase

zurüchetrieb en wird. Die verdichteten Gase sind

il) edlem Zylinderraum an der Außenseite des

chla:,>holl)en@ ein"'eschlo@en, und diese Anord-

llilY:;,@ wIrd :111 t@@14f13!_lell al-@ -%Caskl#sew# 1)eze1C11-

net. Bei einer bekannten Ausführung steht das Ga:-

hissen mit einer Gasdruckduelle in offener Verbin-

dung und weist einen Auslaß auf, der gegen einen

Kanal hin offen ist, welcher durch das Bohrwerk-

zeug bis zu der im Bohrloch gelegenen Arbeit-

:teile des Werkzeuges verläuft. um die entweichen-

den Gase zum Reinblasen des Bohrloches aus-

zunutzen. Hierbei entstehen gewisse Verluste, ins-

besondere dadurch, daß während des Arbeitshubes

des Schlagkolben; Gas vom Schlagkolbenzvlinder

durch den Einlaßkanal zurückgedrückt wird, wäh-

rend gleichzeitig Gas durch den Auslaß aus diesem

Zylinder entweicht. In gewissen Fällen können

die Verluste eine solche Größe erreichen, daß ein

hinreichender Druck an der Außenseite des Schlag-

kolben: zum Zurückführen desselben nicht mehr

besteht. Dies äußert sich in einer allzu langsamen

Arbeit des Schlagkolbens und in einer geringen Schlagwirkung, was wieder eine nur geringe Bohrleistung des Bohrwerkzeuges bedingt.

Eine weitere bekannte Ausführungsart einer Gesteinsbohrmaschine mit Schlagkolben weist zwei durch denselben Verbrennungsvorgang auseinandergetriebene Kolben auf, wobei der obere dieser beiden Kolben über eine Kurbelwelle eine Ventileinrichtung steuert, während der in entgegengesetzter Richtung getriebene Kolben die Schlagwirkung auf den Bohrer oder Meißel ausübt. Ein schnelles Zurückfedern oder -stoßen des Schlagkolbens wird hier ebenfalls durch ein Gaskissen erreicht, welches sich in dem Zylinderraum zwischen Schlagkolben und Schlagwerkzeug bei Öffnung der im Verbindungskanal zwischen diesem Zylinderraum und dem Verbrennungsraum befindlichen Ventileinrichtung durch Zuführung von Verbrennungsgasen ausbildet. Die an der Zylinderwand des Raumes zwischen Schlagkolben und Schlagwerkzeug angeordneten Entlüftungskanäle werden durch den Hub des Kolbens zunächst geschlossen, wodurch die in diesem Raum befindlichen und in genannter Weise zugeführten Gase durch den weiteren Hub des Kolbens komprimiert werden, so daß sich ein den Kolben zurückwerfendes Gaskissen ausbildet.
Die Nachteile dieser Ausführungsform bestehen jedoch darin, daß ein eigener Kolben zur Steuerung des Ventils für die Speisung des Gaskissens mit Verbrennungsgasen erforderlich ist, wodurch die Schlagbohrmaschine in ihrer Herstellung erheblich verkompliziert und verteuert wird.
Ferner sind Schlagbohrmaschinen mit einem Verbindungskanal zwischen Gasdruckquelle und Gaskissen ohne eingebaute Ventile bekannt, wobei der Einlaß zum Gaskissen durch die Hubbewegung des Kolbens verschlossen wird. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß bis zum Schließen dieser Einlaßöffnungen durch denKolben ein Zurückströmen von Gas aus dem Gaskissen zur Gasdruckquelle möglich ist, so daß vielfach nur eine ungenügende Polsterwirkung erzielt wird.
Der Zweck der Erfindung ist vor allem, diese Nachteile zu beseitigen und eine schnelle Bewegung des Schlagkolbens und damit eine entsprechend große Bohrgeschwindigkeit zu erreichen. Das wesentliche :Merkmal der Erfindung besteht in erster Linie darin, daß in dem mit dem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine verbundenen Einlaßkanal ein das Ausströmen von Druckgas aus dem Gaskissen absperrendes Rückschlagventil angeordnet und daß im Auslaßkanal ein kraftbelastetes, erst bei Erreichung eines gewissen Druckes im Gaskissen den Auslaß öffnendes Ventil vorgesehen ist.
Wenn in zweckmäßiger Weise der Einlaß in den Schlagkolbenzylinder am Boden desselben einmündet, so verhindert das in diesem Einlaß befindliche Rückschlagventil ein Zurückströmen von Gas aus dem Gaskissen zur Gasdruckquelle während des ganzen Arbeitshubes des Schlagkolbens. Eine weitere Verbesserung wird erreicht, wenn das im Auslaß vorgesehene kraftbelastete Ventil sichert, daß der Druck des Gaskissens unter einem gewissen, zweckdienlichen Wert nicht absinkt. Die Rückführung des Schlagkolbens wird dadurch sicherer und schneller. Als Gasüberdruckquelle wird für gewöhnlich der Gasinhalt des Motorzylinders selbst verwendet, in welchem Falle der Einlaufkanal des Schlagkolbenzylinders mit dem Motorzylinder in Verbindung steht. Es ist aber auch möglich, einen besonderen Verdichter zu verwenden, der beispielsweise mit Luft arbeitet und das Gaskissen mit dem erforderlichen Druckmittel versorgt, wobei das Rückschlagventil im Verbindungskanal zwischen diesem Verdichter und dem Gaskissen angeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Anwendungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Fig. i zeigt die Schlagbohrmaschine bei teilweisem axialen Schnitt; Fig.2 zeigt das Rückschlagventil im Einlaß zum Schlagkolbenzylinder in größerem Maßstab; Fig.3 zeigt das im Auslaß vorgesehene kraftbelastete Ventil ebenfalls in größerem Maßstab. In der Zeichnung bezeichnet i den Zylinder des Verbrennungsmotors, a seinen Arbeitskolben und 3 den Verbrennungsraum. Mit ,4 ist der Schlagkolben und mit 5 das Schlagkolbengehäuse bezeichnet. Der Schlagkolben ist mit einem Hilfskolben 6 größeren Durchmessers verbunden; dieser Hilfskolben bewegt sich in einem erweiterten Endteil des Schlagkolbenzylinders. Der Zylinderraum? an der Hinterseite des Hilfskolbens 6 schließt das Gaskissen ein. Dieses steht durch einen Kanal 8 mit dem Verbrennungsraum 3 in Verbindung. Durch einen Auslaßkanal9 steht das Gaskissen ferner mit einem ringförmigen Raum io in Verbindung, welcher unter Vermittlung von Nuten i i in der Schlagkolbenstange 1a mit dem Inneren einer Hülse i.1 verbunden ist, die als Befestigung für das Bohrwerkzeug 15 dient. Durch das Bohrwerkzeug führt ein axialer Kanal 16 zum Arbeitsende des Werkzeuges hinab, so daß Gase, die in die Hülse 14 gelangen, durch diesen Kanal in das Bohrloch hinabgeleitet werden können.

Gemäß der Erfindung ist nun im Einlaßkanal ein Rückschlagventil (17 bis 2i) angeordnet, das sich bei Strömung von Gas aus dem Gaskissen heraus schließt, in entgegengesetzter Richtung jedoch Gas durchläßt. Das Rückschlagventil hat in der Zeichnung die Form einer Kugel 17, die mit einem Sitz 18 in einer Ausnehmung i9 im Boden des Schlagkolbenzylinders zusammenwirkt. Der Kanal 8 mündet von unten her in den Boden der Ausnehmung i9 aus; und unmittelbar oberhalb der Ventilkugel 17 ist im Zylinderboden eine Platte 2o od. dgl. befestigt, welche einerseits die Kugel 17 am Auswerfen aus den Bereich der Ausnehmung hindert und andererseits die aus dem Einlaß 8 ausströmenden heißen, Gase nach den Seiten hin ablenkt, so daß die Gase auf den Hilfskolben 6 nicht auftreffen können. Die Ausnehmung i9 erstreckt sich zur Seite hin etwa in der Form einer Sehne des Zylinderbodens, und ihr Boden 21 verläuft

schräg nach aufwärts gegen den Zylinderboden, uin

in diesen allmählich überzugehen, wie es Fig. -2

zeigt.

Erhndungsgemäl@ ist ferner im Auslaßkanal9

ein kraftl)elastetes 1'entil (22 bis 26) angeordnet,

(1a, eist beim Erreichen eines gewissen Druckes im

fasl;isscn sich öffnet. Dieses Ventil kann aus einer

@"entilkugel 22 bestehen, die mit einem Sitz 23 zu-

saninienwirkt, der durch den Boden einer Ausneh-

nnnlg ?4 im Zylinderraum des Schlagkolbens ge-

l@il<let i,t. Die Ausnelimuilg 2i ist oben durch einen

Schraubenpfropfen 25 verschlossen, gegen den sich

eine Feder 26 abstützt, welche die Ventilkugel 22

"egeil den Sitz 23 drückt. Die Ventilkugel wird da-

durch auch finit einer bestimmten Kraft belastet.

dm gegebenenfalls dadurch geregelt werden kann,

dala (ler Schraubenpfropfen mehr oder weniger

-tack eiii,-escliraul)t wird.

Der Kanal 9 beginnt bei einer Öffnung 27 in der

ZB-linder «-and. die sich in einem gt«-issen Abstand

@-@1@erhalb des Bodens des Schlagkolbenzylinders be-

lindrt und die somit durch den Hilfskolben 6 wäh-

rend der Bewegung des letzteren nach außen (»ab-

W:irt,- in der --#,hliildung-) ab-esperrt wird.

I-)ie Wirkungsweise der beschriebenen -Maschine

ist im großen und ganzen wie folgt: Bei der Zün-

dung und der unmittelbar danach erfolgenden Ver-

l)i-ennung des Brennstoffgemisches im 1lotor-

zylInder 3 wird der Schlagkolben,- mit seinem

1-lilfskoll>en (3 durch den dabei entstehenden Druck

in Richtung vom Verbrennungsraum weg-

<le#cliletidert. Dabei wird das Gas verdichtet,

welehe, sich unter dem Hilfsholi>en 6 im Zylinder-

ratun ; befindet. Wenn im letzteren ein gewisser

Druck entstanden ist, ehe der Hilfskolben die

Mündung -27 des Auslaßkanals 9 erreicht hat, so

kann beim Ventil 22 bis -27 die auf die Kugel 22

ein«-irkende Kraft der Feder 26 überwunden

«erden, so daß die Ventilkugel von ihrem Sitz -23

.eliolien wird und sie die Gase aus dem Kanal 9

Übertreten läßt. Diese Gase strömen in den ring-

ii'@rmi;;en Raum io und «-eiter durch die Nuten i i

der TIülse 14 und durch den axialen Kanal 16 im

l.@@hr«-erl;-r_eug i5 in das Bohrloch hinab, um das

letztere von dein während der Bohrarbeit ent-

-tullenden Bohrmehl u. dgl. reinzublasen. Ehe der

Schla" koll-)en Zeit gehabt hat. sich nennenswert zu

l@e«-egen, haben aber die unter hohem Druck

stehenden Verbrennungsgase Gelegenheit gehabt,

will Teil durch den Kanal 'N am Rückschlagventil

17 his 21 vorbei in den Zylinderraum 7 über-

zuströnien. Bei der Weiterbewegung des Schlag-

duckt dieser die Üfnung27 des Auslaß-

kanals 9 ab; von diesem Augenblick an nimmt der Druck im Zylinderraum rasch zu. Übersteigt der Druck im Zylinderraum 7 den Druck im Einlaßkanal8, so schließt sich das Riickschlagventil 17 und das Gaskissen im Raum 7 ist sowohl an der Einlaßseite als auch an der Auslaßseite abgesperrt. Der Hilfskolben kann sich daher nicht bis zum Boden des Zylinderraumes 7 bewegen, sondern prallt gegeil das Gaskissen, und wird in, die dargestellte innere Endstellung zurückgeschleudert.

Obschon die Erfindung in ihrer Anwendung an Schlagbohrmaschinen mit Bohrwerkzeugen beschrieben worden ist, bezieht sie sich selbstverständlich auch auf ähnliche Maschinen mit anderen Werkzeugen, wie z. B. Brechwerkzeugen, Meißeln, Hämmern u. dgl. Auch ist im übrigen die Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführung beschränkt, die lediglich die Darstellung eines Beispieles ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Von einem Verbrennungsmotor angetrie- bene Gesteinsschlagbohrmaschine od. dgl. mit einem sich im Zylinderraum bildenden Gas- kissen, zur des Schlagkolbens. ,vobei der Zylinderraum für das Gaskissen mit einem Einlau- und einem Auslaßkanal ver- sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dein mit demVerbrennungsraum (3) der Brennkraft- maschine verbundenen Einlaßkanal (8) ein das Ausströmen von Druckgas aus dem Gaskissen absperrendes Rückschlagventil (i7 bis 21) an- geordnet und daß im Auslaßkanal (9) ein kraft- belastetes, erst bei Erreichung eines gewissen Druckes im Gaskissen den Auslaß öffnende: Ventil (22) vorgesehen ist. 2. 1Terbrennungs-Gesteiilsschlagbolirmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. dal das Rückschlageinströmventil (i7 bis 21) zum Gaskissen im Boden des Schlaglolben-Zylinder- raumes angeordnet ist. 3. Verbrennungs-Gesteinsschlagbohrmaschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß der Auslaßkanal (9) mit einem im Bohrwerkzeug vorgesehenen Durchströmkanal (i6) für das Abgas zum Ausblasen des Bohr- loches in Verbindung steht.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 812 300; französische Patentschrift NTr. 572 302; USA.-Patentschrift N r. 2 551 988.