DE969081C - Schwingbohrhammer, insbesondere fuer Gesteinsbohrarbeiten im Grubenbetrieb - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 30. APRIL 1958

F9482 VIj5b

im Grubenbetrieb

Die Gesteinsarbeiten im Streckenvortrieb wikkeln sich nach einer bestimmten Arbeitsfolge ab, und zwar Bohren, Laden, Schießen und, soweit es die Festigkeit des Gebirges erfordert, Ausbauen. Seit Jahren ist man bestrebt, diese Arbeiten weitgehendst zu mechanisieren und die Zeiten für die einzelnen Arbeiten zu verkürzen und aufeinander abzustimmen. Die Zeiten für das Bohren der Sprenglöcher können noch verbessert werden.

Die bisher üblichen Bohrwerkzeuge arbeiten entweder nach dem schlagenden oder nach dem drehenden Bohrverfahren. In einigen Fällen wird auch das drehende Bohren noch durch Schlagen unterstützt. Diese Verfahren haben zwar auch beachtliche Leistungen, haben aber den Nachteil, daß die Werkzeuge, mindestens soweit es sich um die schlagenden handelt, außer der Erzeugung des Anpreßdrukkes auch noch den Rückstoß, entweder auf manuelle oder maschinelle Weise, aufzufangen haben. Teilweise sind hierzu schwere und unhandliche sögenannte Bohrwagen oder mindestens preßluftbetätigte Stützsäulen erforderlich.

Bei dem Gegenstand der Erfindung handelt es sich um ein Bohrwerkzeug, das nach dem Schwingungsprinzip arbeitet. Das hat den Vorteil, daß bei geringerem Energieaufwand die Leistung des Werkzeuges verbessert, der lästige Rückstoß vermieden und die Handhabung vereinfacht wird.

709 965/21

Die Schwingvorrichtung besteht hierbei aus einem durch Druckluft angetriebenen Schwingsystem, das aus einer als zylindrisches Gehäuse ausgebildeten Grundmasse und einer mit dieser durch Feder elastisch gekoppelten, in einer mittleren Lage gehaltenen Doppelkolben-Schwingmasse besteht, wobei schlitzartige Austrittsöffnungen in der Zylinderwand zur Begrenzung der Schwingungsausschläge vorhanden sind.
ίο Erfindungsgemäß ist die um ihre Längsachse mit der Umsetzbewegung des Bohrhammers sich drehende, in ihrem freien Kolbenschaft das Bohrwerkzeug tragende Doppelkolben-Schwingmasse durch zwei um den Hauptkolben konzentrisch angeordnete, vorgespannte Federn in der inneren Mitte der Zylindergehäusegrundmasse fest abgestützt.

Auf die erfindungsgemäße Art und Weise wird ein z. B. als Schlag- oder Stoßwerkzeug zu benutzendes Schwingwerkzeug geschaffen, welches sich je nach Auslegung des Doppelkolbens und/oder der Kolbenrückstellfedern sowie des Betriebsdruckes von etwa 4 bis 6 atü durch außerordentlich hohe und gleichmäßige Schwingungszahlen von 5000 bis 7000 pro Minute und mehr auszeichnet, unter deren Einwirkung das Gefüge des zu bohrenden Gesteins mit geringstem Energieaufwand durchdrungen wird, wobei dem Werkzeug auf bekannte Weise gleichzeitig noch eine drehende Bewegung, nach Art der bekannten Bohrhammer, erteilt wird. Dazu dient eine an sich bekannte Umsetzvorrichtung, die aus einem Sperrad und einer federbelasteten Klinke besteht, wobei die Klinke in einem Kolben gelagert ist, der bekanntlich durch die Preßluft in der einen und die Federkraft in der anderen Richtung bewegt wird, derart, daß die Hubzahl des Kolbens in einem gewissen Takt zu der Schlagzahl des Doppelkolbens steht. Um dabei das Drehen des Doppelkolbens zu erleichtern, sind die beiden außenliegenden Enden der beiden Schwingungsfedern auf Kugellagern abgestützt.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Schwingbohrhammers ist der Doppelkolben-Schwingmasse zwecks Einleitung des Schwingvorganges ein auf der gemeinsamen verlängerten KoI-benstange befestigter, vom Antriebsmittel nur kurzzeitig beaufschlagbarer, dann aber mitschwingender Hilfskolben zugeordnet, welchem das Antriebsmittel, z. B. Druckluft, über ein besonderes Steuerorgan zugeführt werden kann, das nach den weiteren Merkmalen der Erfindung aus einer zwischen dem Hilfskolben und dem diesem benachbarten Kolbenteil der Doppelkolben-Schwingmasse angeordneten Steuerwalze bekannter Art besteht, welche auf ihrer Oberfläche zur Steuerung des Antriebsmittels zu der Doppelkolben-Schwingmasse sowie zu dem Hilfskolben dienende Vertiefungen besitzt.

Die Spülung für die Bohrlochsohle wird beispielsweise durch einen Spülkopf auf der rückwärtigen Seite des Bohrhammers eingeleitet und durch den hohlgebohrten Doppelkolben zentral dem Hohlbohrgestänge zugeführt. Des weiteren ist der Federraum zweckmäßigerweise durch Bohrungen im Gehäusemantel entlüftet, so daß etwa an den Kolben durch Undichtigkeit in diesen Raum gelangende Preßluft ins Freie abgeleitet wird, wobei die expandierende Luft die Federn im Vorbeistreichen gleichzeitig kühlt. Schließlich werden Doppelkolben und Gehäuse mitDeckel vorteilhaft in einzelnen Teilen ausgeführt und durch Ankerschrauben zusammengehalten.

Bei Schlagwerkzeugen, die mit Druckluft oder mechanisch durch einen Kurbeltrieb angetrieben werden, sind Doppelkolben bekannt, sowohl ein solcher, der unter der Einwirkung eines gegenseitig ausgewogenen Druckmittels, z. B. Druckluft, steht, wobei die Schwingbewegungen der Kolbenmasse durch wechselweise Entlastung der einzelnen Kolben vom Druckmittel am Ende des Druckhubes bewirkt werden, als auch ein solcher, welcher unter der Einwirkung von Rückstellfedern steht, die den Kolben in einer mittleren Grundlage halten, aus welcher dieser dann, je nach der Richtung einer äußeren Krafteinwirkung, nach der einen oder anderen Seite hin ausschwingen kann. In beiden Fällen jedoch haben die bekannten Doppelkolben mit demjenigen der Erfindung nichts gemein, denn der eine dient nämlich als Steuerschieber für die Arbeitsund Abluft bei einem Drucklufthammer ältester Bauart, während der andere mit den Gegenfedern als stoßelastische und zugausübende Koppelung für go die Bohrstange mit einem innerhalb eines durch Kurbeltrieb betätigten kolbenartigen Führungsschlittens im Hammergehäuse dient.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.

Fig. ι stellt einen Längsschnitt durch den Hammer dar,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Anlaßhahn nach Linie C-D der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt durch dieUmsetzvorrichtung nach Linie A-B der Fig. 1.

In dem Gehäuse 1 läuft der Doppelkolben 2 a, 2 b, der durch das Federnpaar 3 über die Ringscheibe 4 gegen das Gehäuse abgestützt wird, wobei die Wälzlager 5 das Umsetzen des Doppelkolbens erleichtern sollen. Zweckmäßigerweise sind der rechte Kolben

2 α und der Hilfskolben 7 als lose Scheiben ausgeführt, die mit dem Hauptkolbenkörper 2 bei Zwischenschaltung der Büchse 8 und Lauf büchse 9 durch die Muttern 10, 11 fest verbunden sind. Das Zwischenstück 12 trägt den doppelstufigen Anlaßhahn 13, der nach der einen Seite durch den Gewindestopfen 14 und nach der anderen Seite durch die Ringmutter 15 gehalten und mittels des Gummiringes 16 abgedichtet ist. Der hintere Deckel 17 schließt das Hammergehäuse 1 nach außen ab.

Der Spülkopf 21 bildet den Abschluß auf dein verlängerten Absatz 18 des Doppelkolbens. Er sitzt zwischen den Scheiben 19 und 20 und wird vom Gewindestopfen 24 gehalten.

Schließlich dient das vordere Zwischenstück 25 zur Aufnahme des Umsetzgetriebes, wobei das Sperrad 26 auf dem freien Kolbenschaft 6 mittels KeÜ28 befestigt ist, welches sich einerseits gegen die Laufbüchse 27 und andererseits gegen den im vorderen Abschlußdeckel 40 gelagerten Laufring 41

abstützt. Das Umsetzen des Bohrgestänges 29 wird durch den mit Sperrklinke 30 und Blattfeder 31 versehenen Kolben 35 bewirkt, wobei die Schraubenfeder 36 den Kolben nach erfolgtem Arbeitshub wieder in die Anfangsstellung zurückdrückt. Die Kolbenbohrung ist beiderseits durch die Deckel 37, 38 verschlossen. Sämtliche Einzelteile des Hammers werden durch die Ankerschrauben 42 zusammengehalten.

Die Wirkungsweise ist kurz folgende: Die Preßluft tritt bei 43 in den Ringkanal 44 ein und gelangt über die Durchbrüche 45, 46 und den Kanal 47 sowie über den Ringkanal 48 und die Durchbrüche 49, 50 auf die Kolbenstirnseiten 51, 52. Beim Anfahren steht der Anlaßhahn 13 in der durch die gestrichelte Linie 53 angedeuteten Stellung. Die Stirnseite 51 des Kolbens 2 & ist dabei über die Steuerstufe 54 (Fig. 2) entlüftet, wogegen die andere Kolbenstirnseite 52 und die Stirnseite 55 des Hilfskolbcns von den Durchbrüchen 45, 46 bzw. der Steue.rstufe 54 (Fig. 2) her beaufschlagt werden, so daß der Doppelkolben nach links in Richtung des Bohrgestänges gedrückt und die am Kolben 2 α anliegende Feder 3 gespannt wird, bis der Auslaßschlitz 57 (Fig. 1) überlaufen ist. Durch Umstellung des Anlaßhahnes 13 in die ausgezogen gezeichnete Stellung wird die Kolbenfläche 55 entspannt und gleichzeitig die Kolbenfläche 51 beaufschlagt, wodurch sich der Doppelkolben in Richtung Spülkopf 21 bewegt, bis der Auspuffschlitz 58 überlaufen und damit schließlich der Schwingungsvorgang eingeleitet ist, während welchem alsdann ein fortlaufender Entlastungswechsel auf den Kolbenflächen 51 und 52 durch das Entweichen der Preßluft beim Überschreiten der Kolben von Schlitz 57 oder 58 stattfindet.

Durch den Kanal 47 wird auch dem Kolben 35 (Fig. 3) Preßluft zugeführt. Sie tritt durch den Kanal 59 in die Ringnut 60 ein und gelangt über die Ringnut 61 im Kolben 35, die Bohrungen 62 und 63 auf die Stirnseite 64 des Kolbens. In der gezeichneten Stellung ist der Kolben gerade gegen den Druck der Feder 36 von rechts nach links geschoben worden und hat durch die Sperrklinke 30 das Sperrad um einen Zahn mitgenommen, wobei der Auslaßschlitz 65 freigegeben worden ist. Die beiden Ringnuten 60 und 61 im Gehäuse und im Kolben sind nunmehr gegeneinander versetzt, so daß keine Preßluft folgen kann. Mit der Freigabe von Schlitz 65 tritt jedoch auf der Kolbenstirnseite eine Entspannung ein, so daß der Kolben durch den Druck der Feder 36 wieder in die Ausgangsstellung geschoben wird, worauf das Spiel dann von neuem beginnt. Die Bohrung 66 dient der Entlüftung des Federraumes 68, während die Bohrung 69 den gleichen Zweck für den Raum 70 vom Hilfskolben 7 hat.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Schwingbohrhammer für Gesteinsarbeiten im Grubenbetrieb u. dgl., bestehend aus einem durch Druckluft angetriebenen Schwingsystem, das aus einer als zylindrisches Gehäuse ausgebildeten Grundmasse und einer mit dieser durch Federn elastisch gekoppelten, in einer mittleren Lage gehaltenen Doppelkolben-Schwingmasse besteht, wobei schlitzartige Austrittsöffnungen in der Zylinderwand zur Begrenzung der Schwingungsausschläge vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die umihreLängsachsemitder Umsetzbewegung des Bohrhammers sich drehende, in ihrem freien Kolbenschaft das Bohrwerkzeug tragendeDoppelkolben-Schwingmasse (2, 2 a, 2 b) durch zwei um den Hauptkolbenkörper (2) zwischen den Kolben (2 a, 2 b) konzentrisch angeordnete vorgespannte Federn (3) in der inneren Mitte der Zylindergehäusegrundmasse (1) fest abgestützt ist.
2. 2. Schwingbohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelkolben-Schwingmasse (2, 2 a, 2 b) auf der gemeinsamen verlängerten Kolbenstange ein mitschwingender Hilfskolben (7) zugeordnet ist,
3. 3. Schwingbohrhammer nach Anspruch 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan zur Ingang- und Stillsetzung des Hammers aus einer zwischen dem Hilfskolben (7) und dem diesem benachbarten Kolbenteil (2 a) der Doppelkolben-Schwingmasse angeordneten Steuerwalze (13) bekannter Art besteht, welche auf ihrer Oberfläche zur Steuerung des Antriebsmittels zu der Doppelkolben-Schwingmasse (2, 2 a, 2 b) sowie zu dem Hilfskolben (7) dienende Vertiefungen (54, 56) besitzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 60752, 165935,

   222 090; »Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure«,

   1910, S. 512, Abb. 82, 83.

   Entgegengehaltene ältere Rechte:
   Deutsches Patent Nr. 890 492.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 985/21 4. 5«