DE941962C

DE941962C - Drilling device for combined rotating and percussive drilling

Info

Publication number: DE941962C
Application number: DEM14537A
Authority: DE
Inventors: Alfred Pilgrim
Original assignee: Nuesse & Graefer K G Maschf
Current assignee: Nuesse & Graefer K G Maschf
Priority date: 1952-06-26
Filing date: 1952-06-26
Publication date: 1956-04-26

Description

Bohrvorrichtung für kombiniertes drehendes und schlagendes Bohren Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung für kombiniertes drehendes und schlagendes Gesteinsbohren, _insbesondere mit durch PreBluft angetriebener Schlageinrichtung. Derartige Bohreinrichtungen sind in mannigfaltigen Ausführungen bereits bekannt. Man unterscheidet dabei insbesondere zwei Gruppen, von denen sich die eine dadurch äuszeichnet, daB die Steuerung von Dreh-und Schlagbewegung unabhängig voneinander erfolgt. Diese Bohreinrichtungen weisen jedoch den erheblichen Nachteil auf, daß. sie zur Steuerung, insbesondere der Schlagbewegung, ein besonderes Steuerorgan erfordern, was in den meisten Fällen zu einer sehr verwickelten Bauweise der Steuereinrichtungen und des Gehäuses der Bohreinrichtung führt.Drilling device for combined rotary and percussive drilling The invention relates to a drilling device for combined rotating and hammering Rock drilling, _in particular with a hammer device driven by compressed air. Such drilling devices are already known in various designs. A distinction is made between two groups in particular, one of which differs from them It shows that the control of the turning and flapping movement is independent of one another he follows. However, these drilling devices have the significant disadvantage that. they require a special control element to control, in particular the flapping movement, which in most cases leads to a very complex design of the control devices and the housing of the drilling device.

Eine dieser bereits bekannten unabhängig arbeitenden Bohreinrichtungen .weist sowohl eine Schlag- als auch eine Drehbohrmaschine mit zwei unabhängigen, den Schlag und die Drehung für sich erzeugenden Maschinen auf, @@obei vor .den beiden Maschinen ein Dreiweg,@hahn eingeschaltet ist, durch den die Zuführung des Druckmittels nach den beiden Richtungen geregelt wird. Dadurch wird es möglich, entweder die eine oder die andere der beiden Arbeitsbewegungen oder auch beide zusammen wahlweise einzuschalten. Die wechselweise Zuleitung des Druckmittels auf die'eine-oder andere Seite des Schlagkolbens wird mit Hilfe eines besonderen Steuerkörpers bewirkt, der im Zusammenwirken mit verschiedenen, im Gehäuse der Bohreinrichtung angeordneten Kanälen die Schlag- , bewegung steuert. Die Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Steuereinrichtung für den Schlagkolben sehr verwickelt gestaltet ist. und daher hohe Fertigungskosten verursacht und daß außerdem der Steuerkörper g einem erheblichen Verschleiß unterworfen ist, wodurch er nach längerer Betriebsdauer undicht wird.One of these already known independently operating drilling devices .has both an impact drill and a rotary drill with two independent, the beat and the rotation for self-generating machines on, @@ obei in front of the two Machines a three-way valve is switched on, through which the supply of the pressure medium is regulated in both directions. This makes it possible to use either the one or the other of the two working movements or both together optionally to turn on. The alternating supply of the pressure medium to the one or the other other Side of the percussion piston is effected with the help of a special control body, the in cooperation with various arranged in the housing of the drilling device Channels that control stroke, movement. The device has the disadvantage that the control device for the percussion piston is designed very complex. and therefore causes high manufacturing costs and that also the control body g a is subject to considerable wear and tear, causing it to leak after a long period of operation will.

Bei einer anderen Ausführungsform einer unabhängig wirkenden Schlag- und Drehbohrmaschine wird dem Werkzeug die Drehbewegung durch ein Schneckengetriebe erteilt. Der Preßluftzylinder für den Schlagantrieb steht fest und in seinem oberen Teil ist ein Steuerteil fest angeordnet. Die Vorrichtung weist eine erhebliche Anzahl zur Steuerur)g erforderlicher, zueinander beweglicher Teile auf, deren Abdichtung gegen Druckmittelverlust erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Die Herstellung der Steuerkanäle ist infolge ihrer verwickelten Anordnung mit hohen Kosten verbunden.In another embodiment of an independently acting impact and rotary drill gives the tool the rotary motion through a worm gear granted. The compressed air cylinder for the impact drive is fixed and in its upper one Part of a control part is fixed. The device has a significant number for the control of the necessary, mutually movable parts, their sealing presents considerable difficulties against loss of pressure medium. The manufacture of the Control channels are costly due to their intricate arrangement.

Schließlich ist noch eine weitere unabhängig arbeitende Bohreinrichtung bekannt, bei der der Schlagkolben innerhalb eines umlaufenden Innenzylinders spielt, und die Preßluft je nach Stellung zweier Ventile entweder auspufft oder. durch den Innenzylinder durch Kanäle vor oder hinter den Schlagkolben tritt, wobei in den Innenzylinder ein mit Kanälen versehenes Steuergehäuse mit zwei Kugelventilen eingebaut ist. . Auch diese Bohreinrichtung birgt in besonderem Maße den Nachteil in sich, daß für ihre Funktion ein sehr verwickeltes System von Druckmittelkanälen sowie zwei Kugelventile erforderlich sind.Finally, there is another independently operating drilling device known, in which the percussion piston plays within a rotating inner cylinder, and the compressed air either exhausts or depending on the position of two valves. through the Inner cylinder occurs through channels in front of or behind the percussion piston, with the Inside cylinder, a control housing provided with channels with two ball valves installed is. . This drilling device also has the particular disadvantage of that for their function a very intricate system of pressure fluid channels as well two ball valves are required.

Insgesamt weisen diese unabhängig gesteuerten Schlag- und Drehbohreinrichtungen den Nachteil auf, daß sie unter Umständen sehr unwirtschaftlich arbeiten, wenn Schlag- und Drehzahl in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, weil es dann zu Schlagüberlagerungen kommen kann; wobei die Schneide wieder in die vorher geschlagene Lücke trifft.Overall, these have independently controlled percussion and rotary drilling devices have the disadvantage that they may work very uneconomically if and speed are in a certain relationship to one another, because this then leads to overlapping of strokes can come; whereby the cutting edge hits the previously struck gap again.

Es sind daher für die Lösung. dieser Aufgabe, eine schlagend und drehend wirkende Bohreinrichtung zu schaffen, solche Bohreinrichtungen besser geeignet, bei denen, die Steuerung der beiden Arbeitsbewegungen unabhängig voneinander erfolgt. Dabei wird es möglich, das Verhältnis von Schlagzahl und Drehzahl konstruktiv festzulegen und auch die Steuereinrichtung wesentlich einfacher zu gestalten, weil dabei die umlaufenden Teile gleichzeitig zur Steuerung des Druckmittels herangezogen werden können.There are therefore for the solution. this task, hitting and turning one to create effective drilling equipment, such drilling equipment more suitable, for those who control the two working movements independently of each other. This makes it possible to constructively determine the relationship between the number of strokes and the speed and also to make the control device much simpler because the rotating parts are used at the same time to control the pressure medium can.

Auch von dieser Art Bohreinrichtung ist eine Ausführungsform bereits bekannt. Sie weist im Innern ihres Gehäuses einen drehbar gelagerten Hohlzylinder auf, der an seinem Umfang mit Turbinenschaufeln versehen ist. Die Anordnung dieser Schaufeln ist derart getroffen, daß sie auf der Abwicklung des Zylindermantels in zwei diagonal gegenüberliegenden Feldern liegen. Im Innern dieses Hohlzylinders ist der Schlagkolben hin und her beweglich angeordnet. Die Anordnung dieses Hohlzylinders gegenüber dem Gehäuse der Bohreinrichtung ist derart getroffen, daß er mit Ausnahme zweier diametral gegenüberliegender Steuerschlitze, dem Einlaßschlitz und dem Auspuffschlitz, gegenüber der Gehäusewand abgedichtet ist. - Bei Betrieb der Einrichtung, wenn z. B. ein Schaufelquadrant gegenüber dem Einlaßschlitz liegt und der Kolben nach vorn bewegt ist, trifft das Druckmittel nach Passieren der Verschaufelung auf die vordere Stirnfläche des Schlagkolbens auf und bewegt diesen nach rückwärts, wobei die auf der Gegenseite des . Schlagkolbens befindliche Druckmittelmenge die diagonal gegenüber befindliche Turbinenschaufelung passiert und durch den Auspuffschlitz ins Freie gelangt. Auf diese Weise wird eine voneinander abhängige Zuordnung der Dreh- und Schlagbewegung dieser Bohreinrichtung erreicht. Diese Ausführungsform ist jedoch mit dem Mangel behaftet, daß ihre Wirtschaftlichkeit nur dann in tragbaren. Grenzen bleibt, wenn die drei relativ zueinander beweglichen Teile immer einwandfrei gegeneinander abgedichtet sind.There is also an embodiment of this type of drilling device known. It has a rotatably mounted hollow cylinder inside its housing on, which is provided with turbine blades on its circumference. The arrangement of this Shovels is made in such a way that it is on the development of the cylinder jacket in two diagonally opposite squares. Inside this hollow cylinder the percussion piston is arranged to be movable back and forth. The arrangement of this hollow cylinder compared to the housing of the drilling device is made such that he is with the exception two diametrically opposed control slots, the inlet slot and the exhaust slot, is sealed against the housing wall. - When operating the facility, if z. B. is a blade quadrant opposite the inlet slot and the piston forward is moved, the pressure medium hits the front one after passing the blading Face of the percussion piston and moves it backwards, with the on the opposite side of the. The amount of pressure medium located on the percussion piston is diagonally opposite The turbine blades located there and then through the exhaust port into the open air got. In this way, an interdependent assignment of the rotary and Impact movement of this drilling device reached. However, this embodiment is afflicted with the shortcoming that their economic viability is only portable. Limits remains when the three parts that can move relative to one another are always flawlessly opposed to one another are sealed.

Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß bei einer Böhreinrichtung für kombiniertes drehendes und schlagendes Bohren, bei welcher der mit axialen Steuerkanälen versehene umlaufende Preßluftzylinder für den Schlagantrieb das Übertragungsglied zwischen Drehantrieb und Werkzeug ist und bei welcher an einer Zylinderstirnseite eine Steuervorrichtung für den Schlagkolben eingebaut ist, erfindungsgemäß die Steuervorrichtung aus einem im Kopf des Zylindergehäuses fest angeordneten Steuerring besteht und die rückwärtigen Mündungen der Steuerkanäle gegenüber den Mündungen der Ein- und, Austrittskanäle des Steuerringes derart angeordnet sind, daß sie in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Preßluftzylinders die Mündungen der Ein- und Austrittskanäle freigeben oder verschließen. Dadurch ieird eine Bohreinrichtung für kombiniertes drehendes und schlagendes Gesteinsbohren geschaffen, welche sich durch eine besondere Einfachheit im Aufbau und in der Herstellung und eine große Unempfindlichkeit und Betriebssicherheit auszeichnet. Die Böhreinrichtung nach der Erfindung hat insbesondere den wesentlichen Vorteil, daß die gegeneinander bewegten Teile, nämlich der umlaufende Preßluftzylinder gegenüber dem fest angeordneten Steuerring, infolge ihres unvermeidlichen Verschleißes sich an der wesentlichen Dichtstelle selbsttätig nachdichten.These disadvantages can be avoided in that in a drilling device for combined rotating and percussive drilling, in which the one with axial control channels provided revolving compressed air cylinder for the impact drive the transmission link between the rotary drive and the tool and which is on a cylinder face a control device for the percussion piston is installed, according to the invention the control device consists of a control ring fixedly arranged in the head of the cylinder housing and the rear openings of the control channels opposite the openings of the inputs and, Outlet channels of the control ring are arranged such that they are dependent the mouths of the inlet and outlet channels from the rotary movement of the compressed air cylinder release or close. This makes a drilling device for combined rotating and percussive rock drilling created, which is characterized by a special Simplicity in construction and manufacture and great insensitivity and Operational safety distinguishes itself. The drilling device according to the invention has in particular the essential advantage that the parts moving against each other, namely the rotating Compressed air cylinder compared to the fixed control ring, due to their inevitable Reseal automatically at the essential sealing point.

Im 'einzelnen kann die Erfindung in der Weise verwirklicht 'werden, daß die Schlageinrichtung innerhalb des von der Dreheinrichtung angetriebenen drehbaren Zylinders angeordnet ist, der mit der Bohrstange im Sinne einer Umdrehung derselben gekuppelt ist. Die Ein- und Austrittsöffnungen des Zylinders für die Preßluft können hierbei zweckmäßig so angeordnet sein, daß sie während der Drehung des Zylinders in bestimmter Folge geschlossen und freigegeben werden. Zweckmäßig wird die Einrichtung nach der Erfindung derart ausgebildet, daß die Preßluftzufuhr zur Schlageinrichtung für sich abschaltbar ist, so daß es möglich ist, entweder nur drehend oder' beim Auftreten von Gesteinen größerer Härte kombiniert drehend und schlagend zu bohren. In besonders vorteilhafter Weise kann die Einrichtung nach der Erfindung einen derartigen Aufbau erhalten, daß Drehantrieb und Schlageinrichtung - zweckmäßig in einem gemeinsamen Gehäuse - achsparallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein gedrungener und einfacher Aufbau der gesamten Bohreinrichtung.In detail, the invention can be implemented in such a way that that the striking device within the rotatable driven by the rotating device The cylinder is arranged with the drill rod in the sense of one revolution of the same is coupled. The inlet and outlet openings of the cylinder for the compressed air can in this case it is expedient to be arranged so that they are during the rotation of the cylinder be closed and released in a certain sequence. Appropriate the device according to the invention is designed such that the compressed air supply to the impact device can be switched off for itself, so that it is possible either only rotating or combined rotating when rocks of greater hardness occur and to drill strikingly. In a particularly advantageous manner, the device can according to the invention obtained such a structure that rotary drive and impact device - Expediently in a common housing - are arranged axially parallel to one another. This results in a compact and simple structure of the entire drilling device.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnüng ersichtlich, in welcher die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert ist. Es zeigt Abb. i eine Bohreinrichtung nach der Erfindung in teilweisem Längsschnitt und Abb. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Abb. i.Further advantageous details of the invention are shown in the drawing can be seen in which the invention is explained using an exemplary embodiment. It shows Fig. I a drilling device according to the invention in partial longitudinal section and Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. i.

Bei dem därgestellten Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Gehäuses i ein Zylinder :2 drehbar gelagert, in welchem der Schlagkolben 3 beweglich angeordnet ist. Am vorderen Ende des Zylinders :2 greift das vierkantige Einsteckende einer Bohrstange q. axialverschieblich in den Zylinder 2 ein, so daß sie bei der Betätigung des Schlagkolbens 3 von dessen Schlägen beaufschlagt wird und diese auf die Bohrstange 4 überträgt. Der Zylinder 2 ist mit axialen Bohrungen 5 und 6 versehen; welche die Räume vor-und hinter dem Schlagkolben 3 mit entsprechenden Eintrittsbohrungen 7 und Auspuffbohrungen 8 eines Steuerringes 9 in Verbindung bringen können, welcher ä .n der hinteren Stirnseite des Zylinders 2 fest im Gehäuse i angeordnet ist. Die Preßluftzufuhr zum Steuerring 9 erfolgt über den Stutzen io und * die Kanäle i i, während die Auspuffkanäle 8 des Steuerringes 9 an entsprechende Auspuffbohrungen 13 im Gehäuse i angeschlossen sind. Achsparallel zum Zylinder 2 ist im unteren Teil 14 des Gehäuses i der- vorzugsweise durch Preßluft angetriebene Motor für die Erzeugung der Drehung der Bohreinrichtung angeordnet. Der Motor im Gehäuseteil 14 ist mit einem Getriebe gekuppelt, dessen letztes Zahnrad 15 mit einem Zahnkranz 16 kämmt, der auf. dem Zylinder :2 angeordnet ist.In the illustrated embodiment is inside the housing i a cylinder: 2 rotatably mounted, in which the percussion piston 3 is movably arranged is. At the front end of the cylinder: 2 grips the square spigot end of one Boring bar q. axially displaceable in the cylinder 2, so that when actuated of the percussion piston 3 is acted upon by the blows and this on the drill rod 4 transmits. The cylinder 2 is provided with axial bores 5 and 6; those who Spaces in front of and behind the percussion piston 3 with corresponding inlet bores 7 and exhaust bores 8 of a control ring 9 can communicate, which Ä .n the rear face of the cylinder 2 is fixed in the housing i. the Compressed air is supplied to the control ring 9 via the connection piece io and * the channels i i, while the exhaust channels 8 of the control ring 9 to corresponding exhaust bores 13 are connected in the housing i. Axially parallel to cylinder 2 is in the lower part 14 of the housing i der- preferably driven by compressed air motor for the generation the rotation of the drilling device arranged. The motor in the housing part 14 is with coupled to a gear, the last gear 15 of which meshes with a ring gear 16, the on. the cylinder: 2 is arranged.

Falls die dargestellte Einrichtung nur drehend bohren soll, wird von dem Drehmotor im Gehäuseteil 14 die Drehbewegung erzeugt und über 'das Getriebe dieses Motors, da:s Zahnrad 15 und den Zähnkranz 16 auf den Zylinder 2 übertragen, welcher die Bohrstange 4 mitdreht. Soll die Bohrmaschine zusätzlich schlagend arbeiten, so wird die Preßluftzufuhr zur Bohrung io geöffnet. Die Preßluft gelangt sodann über die Verbindungsbohrungen i x auf den stillstehenden Steuerring 9 und über die Bohrungen 7 jeweils abwechselnd vor und hinter den Schlagkolben 3 und verläßt den Zylinder :2 jeweils nach vollendetem Schlaghub über die Bohrungen 6, 8 und 13. Da der Steuerring 9 stillsteht, werden durch die laufende Drehbewegung des Zylinders 2 die Kanäle 5 und 6 kontinuierlich abwechselnd mit den Bohrungen 7 und 8 zur-Deckung gebracht und so eine fortlaufend von der Drehung des Zylinders 2 bzw. der Bohrstange 4 abhängige Schlagfolge erreicht. Durch die Anzahl der Bohrungen 7 und 8 läßt sich die Schlagzahl des Schlugkolbens 3 auf die Bohrstange 4 je Umdrehung bestimmen und der Umsetzwinkel der Bohrschneide genau festlegen. Die Gesamtanordnung hat fernerhin den Vorteil eines sehr widerstandsfähigen, gedrungenen und einfachen Aufbaus. Mit 17 und 18 sind Wälzlager für die Lagerung des Zylinders innerhalb- des Gehäuses i bzw. gegenüber dem Gehäusedeckel bezeichnet.If the device shown is only to drill while rotating, from the rotary motor in the housing part 14 generates the rotary movement and via 'the gearbox this motor, because: s gear 15 and the ring gear 16 are transferred to the cylinder 2, which rotates the boring bar 4. If the drill should also work with percussion, so the compressed air supply to the bore io is opened. The compressed air then arrives via the connecting bores i x on the stationary control ring 9 and via the Bores 7 alternately in front of and behind the percussion piston 3 and leaves the Cylinder: 2 each after the stroke stroke has been completed via bores 6, 8 and 13. Da the control ring 9 is stationary, are due to the ongoing rotary movement of the cylinder 2 the channels 5 and 6 continuously alternating with the bores 7 and 8 to cover brought and so one continuous from the rotation of the cylinder 2 or the boring bar 4 dependent hit sequence reached. The number of holes 7 and 8 can Determine the number of blows of the hammer piston 3 on the drill rod 4 per revolution and precisely define the transfer angle of the cutting edge. The overall arrangement also has the advantage of a very robust, compact and simple structure. With 17 and 18 are roller bearings for mounting the cylinder inside the housing i or opposite the housing cover.

Die Erfindung ist jedoch mit den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen keineswegs erschöpft. Vielmehr kann der ihr zugrunde liegende Vorschlag, bei einer kombinierten Dreh-und Schlagbohreinrichtung die Preßluftzufuhr der Schlageinrichtung in Abhängigkeit von der Drehbewegung zu steuern, noch auf die verschiedenste andere Art und Weise verwirklicht werden.The invention is, however, with the described and illustrated embodiments by no means exhausted. Rather, the proposal on which it is based can, in the case of a combined rotary and percussion drilling device, the compressed air supply of the percussion device to steer depending on the rotary movement, nor on the most varied of others Way to be realized.

Claims

PATENT CLAIM: Drilling device for combined rotating and hammering Drilling, in which the provided with axial control channels - revolving compressed air cylinder for the impact drive is the transmission link between the rotary drive and the tool and in which a control device for the percussion piston on a cylinder end face is arranged, characterized in that the control device consists of one in the head of the cylinder housing (i) permanently arranged control ring (9) and the rear Openings of the control channels (5, 6) opposite the openings of the inlet and outlet channels (7, 8) of the control ring (9) are arranged such that they are dependent on the rotary movement of the compressed air cylinder (2) the mouths of the inlet and outlet channels (7, '8) release or close. Referred publications: German patents No. 389 068, 438 742, 555 798; British Patent Nos. 635,532, 654,185.