DEM0014537MA

DEM0014537MA -

Info

Publication number: DEM0014537MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 25. Juni 1952 Bekanntgemacht am 27. Oktober 1955Registration date: June 25, 1952. Advertised on October 27, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung für kombiniertes drehendes und schlagendes Gesteinsbohren, insbesondere mit durch Preßluft angetriebener Schlageinrichtung. Derartige Bohreinrichtungen sind in mannigfaltigen Ausführungen bereits bekannt. Man unterscheidet dabei insbesondere zwei Gruppen, von denen sich die eine dadurch auszeichnet, daß die Steuerung von Dreh- und Schlagbewegung unabhängig voneinander erfolgt. Diese Bdhreinrichtungen 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.The invention relates to a drilling device for combined rotating and percussive rock drilling, in particular with an impact device driven by compressed air. Such drilling devices are already known in various designs. One differentiates in particular two groups, one of which is characterized by the fact that the control of rotary and flapping movement takes place independently of one another. However, these bath facilities have the Significant disadvantage that they are a special control, especially the flapping movement Control organ require what 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, wobei vor den beiden Maschinen ein Dreiwegehahn 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 oderOne of these already known independently working drilling devices has both a Impact as well as a rotary drill with two independent, the impact and the rotation for generating machines, with a three-way valve turned on in front of the two machines is, through which the supply of the pressure medium is regulated in both directions. Through this it becomes possible either one or the other of the two working movements or both together optionally to be switched on. The alternating supply of the pressure medium to one or the other

509 577/5509 577/5

M 14537 VIb/5bM 14537 VIb / 5b

andere Seite des Schlagkolbens wird mit Hilfe eines besonderen Steuerkörpers bewirkt, der im Zusammenwirken mit verschiedenen, im Gehäuse der .Bohreinrichtung angeordneten Kanälen die Schlagbewegung steuert. Die Vorrichtung weist den Nachteil auf, dall die Steuereinrichtung für den Schlagkolben sehr verwickelt gestaltet ist und daher hohe Fertigungskosten, verursacht und daß außerdem der Slc-uerkörper 9 einem erheblichen Verschleiß unterworfen ist, wodurch er nach längerer Betriebsdauer undicht wird.the other side of the percussion piston is effected with the help of a special control body that interacts with different channels arranged in the housing of the drilling device, the percussion movement controls. The device has the disadvantage that the control device for the Percussion piston is designed very intricate and therefore high manufacturing costs, and that also the Slc-uerkkörper 9 a considerable Is subject to wear, which makes it leaky after a long period of operation.

lii·! 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 Steuerung erforderlicher, zueinander beweglicher Teile auf, deren Abdichtung gegen Druckmittelverlust erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Die Herstellung der Sleuerkanäle ist infolge ihrer verwickelten Anordnung mit hohen Kosten verbunden. Schließlich ist noch eine weitere unabhängig ar- !leitende Bohreinriclitung bekannt, bei der der Schlagkolben innerhalb eines umlaufenden Innenzylinders spielt, und die Preßluft je nach Stellung zweier Ventile entweder auspufft oder durch den Inncnzvlinder durch Kanäle vor oder hinter den Schlagkolben tritt, wobei in den Innenzylinder ein mit Kanälen versehenes Steuergehäuse mit zwei Kugelventilen eingebaut ist. Audi diese Bohreinrichlung birgt in besonderem Maße den Nachteil in sich, daß für ihre Funktion ein sehr verwickeltes System von Druckniittelkauälen sowie zwei Kugelventile erforderlich sind.lii ·! another embodiment one independent acting impact and rotary drill is the tool the rotary motion by a Worm gear granted. The compressed air cylinder for the impact drive is fixed and in his a control part is fixed in the upper part. The device has a significant number to Control of necessary, mutually movable parts, their sealing against loss of pressure medium causes considerable difficulties. The manufacture of the Sleuerkanal is due to their intricate Arrangement associated with high costs. Finally, there is another independently working ! conductive drilling device known, in which the percussion piston within a rotating inner cylinder plays, and the compressed air either exhausts or through the depending on the position of two valves The inner cylinder enters through channels in front of or behind the percussion piston, entering the inner cylinder control housing provided with ducts with two ball valves is installed. Audi this drilling device has the particular disadvantage that its function is very complex System of Druckniittelkauäle as well as two ball valves are required.

Insgesamt weisen diese unabhängig gesteuerten Schlag und Drehbohreinrichtungen den Nachteil J auf, daß sie unter Umständen sehr unwirtschaftlich arbeilen, wenn Schlag- und Drehzahl in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, weil es dann zu Schlagüberlagerungeii kommen kann, wobei j die Schneide wieder in die vorher geschlagene | Lücke trifft.Overall, these independently controlled percussion and rotary drilling devices have the disadvantage J on that they may work very uneconomically if the stroke and speed in a certain Are related to one another, because this can lead to overlapping of strokes, where j the cutting edge back into the previously struck | Gap meets.

Es sind daher für die Lösung dieser Aufgabe, eine schlagend und drehend wirkende Bohreinrich-(uiig zu schaffen, solche Bohreinrichtungen besser geeignet, bei denen die Steuerung der beiden Arbeitsbewegtmgeii 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 umlautenden !"eile gleichzeitig zur Steuerung des Druckmittels herangezogen werden können.In order to solve this problem, a beating and rotating drilling device (uiig to create such drilling equipment more suitable in which the control of the two Arbeitsbewegtmgeii takes place independently of each other. It becomes possible to change the ratio of Define the number of strokes and speed constructively and also the control device is much simpler to design, because the umlaut! "rush used to control the pressure medium at the same time can be.

Auch von dieser Art Bohreinrichtung ist eine Ausfühnuigsform bereits bekannt. Sie weist im Innern ihres Gehäuses einen drehbar gelagerten I lolilzvlinder auf, der an seinem Umfang mit Ttirbineusehaufeln 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 Tlohlzylinders gegenüber dem Gehäuse der Bohreiiirichtung 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 KoIl)Cn nach vorn bewegt ist, trifft das Druckmittel nach Passieren der Vcrschaufelung auf die vordere Stirnfläche des Schlagkolben^ 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 Schlagbcwegung 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 'Peile immer einwandfrei gegeneinander abgedichtet sind.An embodiment of this type of drilling device is also already known. She shows im Inside its housing a rotatably mounted I lolilzvlinder, which on its circumference with Ttirbineusehaufeln is provided. The order this blades is made so that they are on the development of the cylinder jacket in two diagonally opposite fields. The percussion piston is inside this hollow cylinder arranged movable to and fro. The arrangement of this Tlohl cylinder opposite the housing of the The drilling direction is such that, with the exception of two diametrically opposed Control slots, the inlet slot and the exhaust slot, sealed against the housing wall is. When operating the facility, if z. B. a blade quadrant opposite the inlet slot lies and the column) Cn is moved forward, the pressure medium hits after passing the blades on the front face of the percussion piston ^ and moves it backwards, with the on the opposite side of the percussion piston the amount of pressure medium located diagonally opposite Turbine blades and passes through the exhaust port into the open. In this way becomes an interdependent assignment of the rotation and impact movement of this drilling device achieved. However, this embodiment has the defect that its economy only remains within acceptable limits if the three bearings, which can be moved relative to one another, are always are properly sealed against each other.

Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß bei einer Bohreinriclitung für kombiniertes drehendes und schlagendes Bohren, bei welcher der mit axialen Stellerkanälen versehene umlaufende Preßhiftzvlinder für den Schlagantrieb das Übertragungsglied zwischen Drehantrieb und Werkzeug ist und bei welcher an einer Zylinderstirnscite eine Steuervorrichtung für den Schlagkolben eingebaut ist, erfmdungsgeniäß die Steuervorrichtung aus einem im Kopf des Zylindergehäuses fest angeordneten Steuerring bestellt 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 wird eine Bohreinrichtung für kombiniertes drehendes und schlagendes Gesteinsbohren geschaffen, welche sich durch eine besondere Einfachheit im Aufbau und in der Herstellung und eine große Unempfmdlichkeit und Betriebssicherheit auszeichnet. Die Bohreinrichtung nach der Erfindung hat ins- no besondere 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 by using a drilling device for combined rotating and percussive drilling, in which the circumferential Preßhiftzvlinder for the impact drive, the transmission link between the rotary drive and the tool is and in which a control device for the percussion piston is installed on a cylinder face is, according to the invention, the control device consists of a fixedly arranged in the head of the cylinder housing Ordered the control ring and the rear mouths of the control channels opposite the .Mouths of the inlet and outlet channels of the control ring are arranged such that they are dependent release or close the mouths of the inlet and outlet channels from the rotary movement of the compressed air cylinder. This will a drilling device for combined rotary and percussive rock drilling created which It is characterized by a particular simplicity in construction and manufacture and great insensitivity and operational safety. The drilling device according to the invention has ins- no special the essential advantage that the mutually moving parts, namely the rotating Compressed air cylinder opposite the fixed control ring, due to their inevitable wear reseal themselves automatically at the essential sealing point.

im einzelnen kanu die Erfindung in der Weise verwirklicht werden, daß die Schlafeinrichtung innerhalb des von der Dreheinrichtung angetriebenen drehbaren Zylinders angeordnet ist, der mit der Bohrstange im Sinne einer Umdrehung derselben gekuppelt ist. Die Ein- und Austrittsöffinmgen 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.in detail can the invention in the way be realized that the sleeping device within the driven by the rotating device rotatable cylinder is arranged, the same with the drill rod in the sense of one revolution is coupled. The inlet and outlet openings of the cylinder for the compressed air can be useful here be arranged so that they closed in a certain sequence during the rotation of the cylinder and be released.

509 577/5509 577/5

M14537 VIb/5bM14537 VIb / 5b

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 ·— zweckmäßigThe device according to the invention is expediently designed in such a way that the compressed air supply to the impact device can be switched off for itself, so that it is possible either only rotating or when Occurrence of rocks of greater hardness combined with rotating and hitting drilling. Especially Advantageously, the device according to the invention can be of such a construction that Rotary drive and impact device · - appropriate

ίο in einem gemeinsamen Gehäuse — achsparallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein gedrungener und einfacher Aufbau der gesamten Bohreinrichtung.ίο in a common housing - axially parallel to each other are arranged. This results in a compact and simple structure of the whole Drilling device.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert ist. Es zeigtFurther advantageous details of the invention are apparent from the drawing, in which the Invention is explained using an exemplary embodiment. It shows

Abb. ι eine Bohreinrichtung nach der Erfindung in teilweisem Längsschnitt undFig. Ι a drilling device according to the invention in partial longitudinal section and

ao Abb. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II der Abb. i.ao Fig. 2 a section along the line H-II of Fig. i.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Gehäuses 1 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 4 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 an der hinteren Stirnseite des Zylinders 2 fest im Gehäuse 1 angeordnet ist. Die Preßluftzufuhr zum Steuerring 9 erfolgt über den Stutzen 10 und die Kanälen, während die Auspuffkanäle 8 des Steuerringes 9 an entsprechende Auspuffbohrungen 13 im Gehäuse 1 angeschlossen sind. Achsparallel zum Zylinder 2 ist im unteren Teil 14 des Gehäuses 1 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, a cylinder 2 is rotatably mounted within the housing 1, in which the percussion piston 3 is movably arranged. At the front end of the cylinder 2 the square insertion end of a boring bar 4 engages axially displaceably in the cylinder 2, so that when the percussion piston 3 is actuated, it is acted upon by its blows and this on the boring bar 4 transfers. The cylinder 2 is provided with axial bores 5 and 6, which the spaces in front of and behind the percussion piston 3 with corresponding inlet holes 7 and exhaust holes 8 can bring a control ring 9 in connection, which on the rear end face of the cylinder 2 is fixedly arranged in the housing 1. The compressed air is supplied to the control ring 9 via the nozzle 10 and the channels, while the Exhaust ducts 8 of control ring 9 are connected to corresponding exhaust bores 13 in housing 1 are. Axially parallel to the cylinder 2 is preferably through in the lower part 14 of the housing 1 Compressed air driven motor arranged for generating the rotation of the drilling device. the Motor in the housing part 14 is coupled to a gear, the last gear 15 with a Ring gear 16 which is arranged on the cylinder 2 meshes.

Falls die dargestellte Einrichtung nur drehend bohren soll, wird von dem Drehmotor im Gehäuseteil 14 die Drehbewegung erzeugt und über das Getriebe dieses Motors, das Zahnrad 15 und den Zahnkranz 16 auf den Zylinder 2 übertragen, welcher die Bohrstange 4 mitdreht. Soll die Bohrmaschine zusätzlich schlagend arbeiten, so wird die Preßluftzufuhr zur Bohrung 10 geöffnet. Die Preßluft gelangt sodann über die Verbindungsbohrungen 11 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 Schl'agkol'benis 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 1 bzw. gegenüber dem Gehäusedeckel bezeichnet.If the device shown is only to drill while rotating, the rotating motor in the housing part 14 generates the rotary movement and via the gearbox of this motor, the gear 15 and the Transferring the ring gear 16 to the cylinder 2, which rotates the drill rod 4 with it. Should the drill additionally work percussion, the compressed air supply to the bore 10 is opened. The compressed air then arrives via the connecting bores 11 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 in each case after the stroke stroke has been completed via the bores 6, 8 and 13. Since the control ring 9 is at a standstill, channels 5 and 6 become continuous due to the ongoing rotary movement of cylinder 2 brought alternately with the holes 7 and 8 to cover and so one continuously from the Rotation of the cylinder 2 or the boring bar 4 reached a dependent impact sequence. By the number the bores 7 and 8 can be the number of blows of the impact 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. At 17 and 18 are rolling bearings for the storage of the cylinder within the housing 1 or opposite the Housing cover called.

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.However, the invention is in no way related to the exemplary embodiments described and illustrated exhausted. Rather, the proposal on which it is based, in the case of a combined rotary and percussion drilling device the compressed air supply of the percussion device as a function of the rotary movement to control, nor to be realized in the most varied of other ways.

Claims

PATENT CLAIM:

Drilling device for combined rotating and percussive drilling, in which the with circumferential compressed air cylinder for the impact drive provided with axial control channels The transmission link between the rotary drive and the tool is and which is on a cylinder face a control device for the percussion piston is arranged, characterized in that that the control device from a fixedly arranged in the head of the cylinder housing (1) Control ring (9) consists and the rear mouths of the control channels (5, 6) opposite the mouths of the inlet and outlet channels (7, 8) of the control ring (9) are arranged in such a way that they depend on the rotational movement of the compressed air cylinder (2) Open or close the mouths of the inlet and outlet channels (7, 8).

Referred publications:
German patent specifications No. 389 068, 438 742,

555 79.8;

British Patent Nos. 635 532, 654 185.

1 sheet of drawings