DE1950508A1

DE1950508A1 - Druckluftbetriebener Schlagbohrlochhammer

Info

Publication number: DE1950508A1
Application number: DE19691950508
Authority: DE
Inventors: Manfred Riesner; Wilhelm Rode
Original assignee: FMA POKORNY FRANKFURTER MASCHB
Current assignee: FMA POKORNY FRANKFURTER MASCHB
Priority date: 1969-10-07
Filing date: 1969-10-07
Publication date: 1971-04-15
Also published as: BE753225A; FR2140700A5; CH524756A; AT296917B; DE1950508C3; DE1950508B2; CS150508B2

Description

FMA Pokorny · jacftcne ²* ^ok:tot)er 19^9 Frankfurter Maschinenbau A(J 950508 FMA 2 - Dp/Schi 6 Frankfurt (Main)-West 13
Solmsstraße 2/26

Druokluftibe-fcriebener

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckmittelbetätigten, vorzugsweise druckluftbetriebenen Schlagbohrlochhammer, der aus Zylinder, Schlagkolben, Bohrkopf und hohlem Zylinderanschlußstück für das Bohrgestänge besteht.

Der Schaft des Schlagkolbens ist in einer zyliiaderfesten FUhrungsbuchse angeordnet. .

An der werkzeugebgewandten Zylinderseite im mittelbaren Bereich des AnschlußstUckes ist eine Druckluftsteuerung in Form eines Steuerventils vorgesehen, das Druckmedium abwechselnd auf verschiedene Seiten des Schlagkolbens leitend steuerbar ist.

Bei Bohrlochhämmern dieser Gattung sind für die unter Umständen mehrfach im Verlaufe des Bohrfortschritts auftretende Betriebsbedingung eines oder mehrerer Leerschläge des Schlagkolbens, z. B. beim Eintauchen des Bohrwerkzeuges in einen Hohlraum des Gesteins oder beim Zurückziehen bzw. Anheben des Bohrgestänges, um ein Festsetzen des Werkzeuges zu vermeiden, Maßnahmen und Mittel innerhalb und an der Druckluftsteuerung vorgesehen, durch die eine sofortige Unterbrechung der Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens herbeigeführt wird, wobei jedoch Druckluft nach wie vor in das Bohrloch geblasen wird, die zum Ausbringen des Bohrkleins benutzt wird.

Die bekannten Lösungen sehen vor, daß für den Fall des Leerschlags des Schlagkolbens von der Druckluftsteuerung aus ein zusätzliches Luftvolumen in den oberen Zylinderraum strömen kann und durch den somit erzeugten Druckmitteldruck wird der Schlagkolben an weiteren Bewegungen gehindert.

10»·Ίβ/-1227 BAD ORIGINAL

-■BKA 2 - Do/Schi - 2 -

Eine erste bekannte Lösung (DAS 1.256 597.8-24) s.ieht zu diesem Zweck vor, daß ein mit dem Anschlußstück bev/egbar verbundener Stoßdämpferkolben am freien Ende ein Kolbenventil trägt, das mit einem Ventilsitz im Zylinder des Schlagkolbens zueammen ein Nebaneohlußventil bildet.. Die Bohrung des Nebenschlußventils mündet in eine Kammer, bevorzugt die kopfseitige Kammer, des Schlagkolbenzylinders.

V/ährend des Normalbetriebes des Bohrlochhammers verschließt das Kolbenventil die Bohrung des Nebenschlußventils zur kopfseitigen Kammer des Schlagkolbenzylinders.

Bei der anormalen Bedingung (Leerschlag) gibt das Kolbenventil die bis dahin gesperrte Bohrung frei/und durch diese Bohrung strömt nun ein zusätzliches Luftvolumen über "die Druckluftsteuerung in den Schlagkolbenzylinder.

Infolge dieses zusätzlichen Luftvolumens wird, der Schlagkolben in eine Endstellung getrieben und schlägt auf die Zylinderraumbegrenzung auf. Im bekannten Falle wird diese Begrenzung von der Stirnfläche der Führungsbuchse für den Schlagkolbenschaft gebildet. In dieser Endstellung verharrt der Schlagkolben, bis der Normalbetrieb wieder eingeleitet v/orden is-t. Ein einzelner* Schlag der Schlagkolbenkante am Übergang zv.'ischen Kolbenkopf und Kolbenschaft auf die Buchsenstirnfläche jeweils bei einem Leerschlag ist kein alarmierender Anlaß, diese Nebenventilschlußsteuerungsmethode zu verlassen. Es werden jedoch im Verlaufe eines Bohrfortschritts bzw. weiterer Bohrfortschritte mehrfach gleichartige Leerschläge auftreten und bei jedem Leerschlag trifft der Schlagkolben die Führungsbuchsenstiniflache, bevor die Schlagkolbenbewegung danach sofort unterbrochen wird. '

- ο

Dieses mehrfache Aufschlagen zerstört mit der Zeit die Führungsbuchsenstirnfläche, und es wird zur Beschädigung weiterer Hammerbäuteile führen, bis dieser außer Betrieb gesetzt wird und Bauteile ausgetauscht werden müssen.

109816/122? bad

m * ■ -W mm +mm *«*■

ΜΊΑ 2 - Do/Schi - 3 - 2.10.69

Eine weitere bekannte Lösung (DAS 1.186.8l6) sieht für den gleichen Zweck vor, daß bei dem aus Ventilunterteil, Tellerschieber, Ventildeckel und Ventilbolzen bestehenden Steuerventil der Ventildeckel eine durchgehende Längsbohrung aufweist, die mit seitlich verschließbaren Eintrittskanälen versehen ist und die ferner durch eine koaxiale Bohrung des Tellerschiebers mit dem oberen Zylinderraum für den Schlagkolben verbunden ist.

In der Tellerschieberbohrung ist ein federbelasteter Ventilbolzen verschiebbar geführt angeordnet, der andererseits vom axial verschiebbar ausgebildeten und angeordneten Anschlußstück des Bohrgestänges belastet ist.

Während des Normalbetriebes des Bohrlochhammers verschließt der Ventilbolzen die seitlichen Eintrittskanäle im Ventildeckel und verhindert, daß zusätzliche Luft durch die axiale Tellerschieberbohrung in den oberen Zylinderraum gelangen kann. ■

Bei anormaler Betriebsbedingung (Leerschlag) gibt der Ventilbolzen die axiale Bohrung im Tellerschieber frei und durch diese Bohrung strömt nun ein zusätzliches Luftvolumen über die Druckluftsteuerung in den Schlagkolbenzylinder. Infolge dieses zusätzlichen Luftvolumens wird der Schlagkolben in die untere Endlage getrieben und schlägt auf die Stirnfläche der Führungsbuchse für den Schlagkolbenschaft auf. Es sind somit dieser Lösung die gleichen ungünstigen Eigenschaften zu eigen wie der vorgeschilderten. Der Nachteil der bekannten Lösungen liegt darin, daß bei der Maßnahme der zusätzlich zugeführten Druckluft ein erforderliches Luftpolster unter dem Schlagkolben nicht ausreicht, ihn so abzufangen, daß er nicht auf die vorhandenen Führungsmittel aufschlägt.

Infolge wiederholt auftretender Aufschläge des Schlagkolbens werden nicht nur die Mittel der Kolbenführung beschädigt, es kann unter Umständen zum Reißen des Kolbenkopfes und/oder des Zylindermantels führen. Auch die harten Erschütterungen infolge des Aufschiagens des Schlagkolbens auf die Zwischenführung können Schaden an der Hartmetallbestückung des Bohrwerkzeuges herbeiführen.

109811/1227

FMA 2- Do/Schi - 4 - ' 2.10.69

Zweck der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen. Ziel . Der Erfindung ist es, eine Druckluftsteuerung durch bes.timrr.i-e Ausbildung und Anordnung von Steuerungsbauteilen zu sch die mit Sicherheit Leerschläge des Schlagkolbens verhindei^.

Erfindungsgemäß erreicht man dies durch einen abhängig von der axialen Relativbewegung zwischen Schlagbohrlochhammer und-Anschlußstück in der ausgeschobenen Endstellung dieser beiden Hammerbauteile geschaffenen Drosselspalt am druckluftaustrittsseitigen Ende des Anschlußstückes. Der Drosselspalt wird gebildet durch eine innere Einschnürung einer druckluftdurchströmten Kammer innerhalb des Aneohlußstückes und einem Steuerkopf eines in diese Kammer hineinragend angeordneten Steuerzapfens der Druckluftsteuerung. Bevorzugt sind Kammer und Steuerkopf so ausgebildet und angeordnet, daß sich der Steuerkopf in der eingeschobenen Endstellung des Anschlußstückes in den Zylinder bzw. in dessen Verschlußkappe inmitten der vorgenannten Kammer befindet.

Der Drosseleffekt kann aber auch durch: eine unterschiedliche Gestaltungs- und Anordnungsmaßnahme bewirkt werden, denn der Drosselspalt ,kenn auch durch eine äußere Einschnürung des freien Endes des Anschlußstückes und der Innenwand des das Ansohlußstück führenden Hammerkörpers gebildet werden. Die Innenwand ist Terner zum Zwecke des ungedrosselten Luftdurchlasses für den Normalbetrieb in Richtung zur Steuerung hin hinter dem Drosielspalt kegeistumpfförmig erweitert ausgebildet.

Im einen Falle wirkt die am freien Ende des AnschlußstUckes gebil'dete Kammer zusammen mit dem Steuerkopf eines zur Drucklufteteuerung gehörenden Steuerzapfens, der axial in die druckluftdurchströmte Kammer hineinragt. Der Steuerkopf ist im Querschnitt so bemessen, daß er in der ausgeschobenen Endlage inmitten der Kammerverengung (Kammereinschnürung·) angeordnet ist und einen derart geringen Spalt frei läßt, der

109818/122». _BAo

Pi .Λ. 2 - Do/S hi · - 5 -

bewirkt, ciaß das durch das hohle Anschlußstück eingeleitete Druckluftvοlumen in diesem Bereich gedrosselt-wird. Diese Drosselung reicht aus, um den Schlagkolben in eine Mch&" hin- und herschwingende·(tänzelnde) Bewegung zu halten. Der Schlagkolben wird aufgrund des unter und über dem Schlagkopf befindliohen Luftpolsters, deren Luftvolumina nach wie vor über die Steuerung dort hingelangt, nie an eine Endbegrenzung anschlagen. . Der gleiche Effekt bezüglich der Luftdrosselung kann auch erreicht werden, indem die Einschnürung am äußeren Umfang des freien Endes des Anschlußstückes vorgesehen ist, das zusammen mit der Innenwand des Zylinders bzw. der Verschlußkappe wirkt, in der das Anschlußstück axialbewegbar geführt ist. Durch die vorgeschlagenen Drosselmaßnahrnen wire, bei einer Axialbewegung des Hammers, die einen Leerschlag hervorrufen konnte, die Relativbewegung des die Steuerung enthaltenen Hammer teils und des Anschlußstückes ausgenutzt, um unmittelbar bei Eintritt dieser Axialbewegung den zur Steuerung strömenden Luftstrom zu drosseln. Die Querschnitte des Drosselspaltes sind so bemessen,- daß ausreichende Druckluftvolumina über die Steuerung nach wie vor zu dem oberen und unteren Schlagkolbenzylinderraum strömen können, die den Schlagkolben in leicht schwingende Bewegungen halten und die darüber hinaus zum Ausblasen des Bohrkleins ausreichen.

Für die Zeit der anormalen Betriebsbedingung arbeite ο der Hammer mit verminderter Leistung im Arbeitsrhythmus weiter, Der Schlagkolben schlägt wegen des oben und unten vorhandenen ausreichenden Luftpolsters nun nicht mehr auf die ZwiGchenführung, so daß Beschädigungen ausgeschlossen sind.

Ausführungübeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 einen Schlagbohrlochhammer im Längsschnitt (normale Betriebsstellung) mit Steuerzapfen und AnschlußstUck-Hohlkammer,

SAD ORIGINAL·

109816/1227 ^AL

MA 2 -Do/Schi - 6 - 2.10.69

Pig. 2 einen Schlagbohrlochhammer im Längsschnitt entsprechend Pig. I (gedrosselte Betriebsstellung),

Pig. 3 eine Einzelheit eines abgewandelten Schlagbohrlochhammers im Längsschnitt (normale Betriebsstellung) mit außen eingeschnürtem Anschlußstuck, .

Fig. 4 eine Einzelheit eines Schlagbohrlochhammers

gemäß Fig. 3 im Längsschnitt (gedrosselte " Betriebsstellung).

Der Schlagbohrlochhammer besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Körper 1, in dessen Verschlußkappe 2 ein AnschlußstUck 3 für das teilweise dargestellte Bohrgestänge gleitend angeordnet ist, der Druckluftsteuerung 5 mit dem daran anschließenden Zylinder 6, dem Schlagkolben 7 sowie der Bohrkrone 8 mit dem Werkzeug 9.

Die Bohrkrone 8 ist axial beweglich, jedoch drehstarr in einem mit dem* Körper 1 verschraubten Hammerunterteil 10 geführt angeordnet. Der Sehlagkolbenschaft 11 ist in einer ) Zwischenführung in Form einer im Körper 1 befestigten FUhrungsbuchse 12 axialbeweglich angeordnet.

Die Druckluftsteuerung 5 besteht aus einem Unterteil 13 und einem Oberteil 20. Das Unterteil 15 weist z. B. radial angeordnete Luftverzweigungskanäle 14 auf, die an einen gemeinsamen Ringraum 15 angeschlossen sind, und eine zentrale Axialbohrung l6, in der das Steuerventilorgan 17 axialbeweglich geführt ist, dessen Teller sich im Ringraum 18 befindet.

An die Steuerungskanäle 14 schließen sieh die Luftzufuhrkanäle Ϊ9 zum Zylinder 6 an.

101816/1227 bad obigwal

FI-IA 2 - Dp/Schi - 7 - 2.10.69

Das Steueroberteil 20 weist den Ventilsitz 21 und die Luft-" durchtrittskanäle 22 auf. Steuerunter- und -oberteil bilden gemeinsam einen Luftverteilungsringraum 2J>.

Das AnschlußstUok ist als eine Art hohle MitnehmerwQlle ausgebildet , das. axialbeweglich, Jedoch drehstarr im Zylinderverschluß 2 angeordnet ist. Das nach außen herausgeführte Ende Ja ist mit dem Gestängeanschlußstück 4 verschraubt. Durch das Anschlußstück wird die Druckluft der Steuerung 5 zugeleitet. -

Die Auspufflöcher im Zylinder 6 sind mit 24 und die zur Bohrkrone führenden Luftleitungskanäle sind mit 25 bezeichnet.

Nach Fig. 1 und 2 ist das Oberteil 20 der Druckluftsteuerung mit einem bevorzugt zentral angeordneten Steuerzapfen 26 versehen, dessen Kopf 27 in das hohle Anschlußstück 3 hineinragt. ...-.·.'..

Das freie, nicht eingespannte Ende des Anschlußstückes 2 ist innen als erweiterte Kammer 28 ausgebildet, die durch einen bevorzugt radial nach innen ragenden Innenkragen 29 eingeschnürt ausgebildet ist. In der in Pftilrichtung ausgeschob«nen Lage des Hammers und des Anschlußstückes bilden Kammer-: einschnürung 29 und Steuerkopf 27 einen Drosselspalt JOj vergl. Fig. 2.

Während des normalen Sohlagbohrlochbetriebs des Bohrlochhammers strömt die dem Anschlußstück Jt zugefUhrte Druckluft durch die Kammer 28 um den in etwa Mitte Kammer sich befindenden Steuerzapfenkopf 27 herum,, dem dadurch gebildeten verhältnismäßig großen Ringraum zwischen Kammerwand und Steuerkopf und gelangt ungedrosselt zu den Kanälen 22 und in den Luftverteiiungsringraum 2J.

109816/1227 *^AD

PMA 2 -po/Schl " t" 2.10.69

Infolge des dort aufgebauten Druckes wird das Ventilorgan 17^Λ vom Ventilsitz 21 abgehoben und Druckluft strömt in den oberen Zylinderraum 60, der Schlagkolben 7 führt einen Schlaghub aus. ,

Vor Beendigung d«e Sohlaghube· wird d«a Ventilorgan 17 umgesteuert und Druckluft gelangt nun über die RingrUume l8, und die Kanäle Ik in die Zuleitungskanäle 19 zum unteren Zylinderraum 6u, so daß nach abgesperrter Zuleitung zum oberen Zylinderraum der Rückhub des Schlagkolbens beginnt bis zur erneuten Umsteuerung. ·

Für den Fall, daß eine Relativverschiebung in Achsrichtung zwischen Hammer und Bohrgestänge eintritt, z. B. infolge ZurUckziehens des Gestänges oder Durchstoßens des Bohrkopfes eines Gesteinhohlraumes, bewegen sich Anschlußstück 3 und Steuerzapfen 26 der Drtiekluftsteuerung 5 relativ zueinander mit der Folgewirkung, daß die bis dahin frei durchströmte Kammerverengung 29 durch den Kopf 27 des Steuerzapfens 26 soweit ausgefüllt wird, daß nur noch ein Drosselspalt 30 verbleibt; vergl. Pig. 2.

Das nun durch Drosseleffekt geminderte Druckluftvolumen strömt über die Steuerung 5 nach wie vor zu dem unteren und oberen Zylinderraum 6o/6u und bewirkt, daß der Schlagkolben eine tänzelnde Bewegung innerhalb des Zylinders β ausführt, ohne daß er auf die Stirnfläche der Zvischenführung 12 aufschlägt.

Erst wenn die Drosselwirkung durch eine Verschiebebewegung des AnschlußstUckes -J> zum Steuerzapfen 26 hin (eingeschobene Lage) wieder aufgehoben wird, arbeitet der Bohrloohharnmcr wieder im Normalbetrieb weiter.

Nach Fig. j5 und H- iet das ebenfalls den Druckluftdurchlaß erlaubende und als hohle Mitnehmerwelle ausgebildete Anschlußstück 3 mit schrägen, radialgerichteten Durchlaßkanälen 34 versehen und das freie Ende des AnschlußstUckes 4 (äußere Eineöhn'iirung 33>) ist außen um einen geringen Betrag im Durch-

109816/1227

BADORfGlNAL

-messer kleiner bernessen als die das Anschluß stück umgebende Innenwand der. Verschlußkappe 2. Diese Kappe v/i ede ruin- weist am direkt der Steuerung 5 zugewandten Ende eine kegelstumpf-förrfilg erweiterte Innenwand J>1 auf.

Die Fig. 4 zeigt die Normalstellung des Anschlußstückes 2 zur Verschlußkappe 2 und zur Steuerung 5· In dieser Stellung strömt die Druckluft über den verhältnismäßig weiten vorhandenen Ringraum 52 zu den Kanälen 22 der Druckluftsteuerung 5·

Für den Fall, daß eine axiale Raltivverschiebung zwischen Hammer und Bohrgestänge eintritt, bewegen sich Anschlußstück 3 und Verschlußkappe 2 relativ zueinander mit der Folgev:irkung, daß der bis dahin frei durchströmte Ringraum 32 - nun zu einem Drosselspalt 35 zurückgebildet - durchströmt·wird (Fig. 4) und das durch Drosselung geminderte Druckluftvolumen zur Steuerung 5 strömt und die gleiche tänzelnde Schlagkolbenbewegung herbeifuhrt, die mit der Steuermaßnahme des Steuerzapfens im Hohlraum des Anschlußstückes herbeigeführt wird.

BAD

109816/1227

Claims

FHA Pokorny JfJ ^ Oktober 1969

Frankfurter Maschinenbau A3 *^w 5T-¹IA 2 - Do/Schi

Frankfurt (Main)-West 13
Solrnsstraße 2/26 "'■■"'

Patentansprüche

1. Schlagbohrlochhammer, bestehend aus Zylinder, Schlagkolben, Bohrkopf und hohlem Anschlußstück für das Bohr-

* gestänge, sowie mit einer Druckluftsteuerung, gekennzeichnet durch

einen abhängig von der axialen Relativbewegung zwischen Schlagbohrlochhammer (1,2,8,10) und Anschlußstück (3) in der ausgesohobtn«n Endstellung geschaffenen Drosselspalt (30 ) an d"-* «,AluftÄUStrittsseitigen. Ende des Anschlußstückes (. ;. «i«r durch eine innere Einschnürung (29) einer druckluftdurchströmten Kammer (28) im AnschlußstUck (J) und einem Steuerkopf (27) eines in die Kammer (28) hineinragend angeordneten Steuerzapfens (26) der Druckluftsteuerung (5) gebildet v.'ird.

2, Schlagbohrlochhamrner nach Anspruch 1, ' dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer (28) und der Steuerkopf (27) so ausgebildet und angeordnet sind, daß der in der eingeschobenen Endstellung des Anschlußstückes (35) inmitten der Kammer sich befindende Steuerkopf eine Ringkamraer bildet.

J>. Schlagbohrlochhammer, bestehend aus Zylinder, Schlagkolben, Bohrkopf und hohlem Anschlußstück für das Bohrgestänge, sowie mit einer Druckluftsteuerung, gekennzeichnet durch

1 098ΐ8/1227 bad

• ·

PMA 2 - Do/Schi -S- 1950508 2.10.69

einen abhängig von der axialen Relativbewegung zwischen Schlagbohrlochhammer (1,2,8,10) und Anschlußstück (3) inöer ausgeschobenen Endstellung geschaffenen Drosselspalt (35) am druckluftaustrittsseitigen Ende des AnechlußetUckes (j5), der durch eine äußere Einschnürung (53) des freien Endes des Anschlußstückes (» und der Innenwand des das AnschlußstUck führenden Hammerkörpers (2) gebildet wird.

4. Sehlagbohrhamnier nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenwand des Körpers (2) in Richtung zur Steuerung (5) hin hinter dem Drosselspalt (35) kegelstUKpfförmig erweitert ausgebildet ist und in der eingeschobenen Endstellung des AnschlußstUckts (3) zusammen mit der Fläche (33) eine erweiterte Ringkammer (32) bildet.

BAD ORIGINAL

109816/1227