DE2512784C3 - Tieflochbohrhammer - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen zum Anschluß an ein Bohrgestänge vorgesehenen liefldchhohrhammer, welcher am unteren Ende einen Spüibohr en Vertiefungen und Hartmetall-Einsätze aufweisenden Bohrmeißel trägt und in welchem ein mit einem Durchgangsloch versehener Schlagkolben unter pneumatischem Antrieb mit vorgegebenem Maximalhub zwischen der zylindrischen Außenwand und einem Innenrohr gesteuert auf und ab bewegbar ist. Derartige Tieflochbohrhämmer sind beispielsweise us der DT-PS 10 00 310 bekannt. Dabei steht die Druckmittelzufuhr ständig mit dem Schlagkolben uneesteuert in Verbindung. Der Auspuff des Druckmittels erfolgt am Ende des Rückhubs und am Anfang des Schlaghubs der unter dem Eigengewicht des Schlagkolbens und unter dem Druck des eingeleiteten Druckmittels abläuft das in einem Ringraum zwischen Kolben und Außenrohr expandiert und so einen Rückhub bewirkt Die Bemessung dieses Ringraums ist kritisch für die Wirkungsweise des Hammers, welche im übrigen auch von dem Durchmesser der Kolbenstange maßgeblich beeinflußt wird, die den Schlagkolben mit großem Radialspiel führt. Dadurch wird die nutzbare Kolbenfläche stark verringert. Überdies ist der Schlagkolben selbst schwer und lang, so daß seine Massenträgheit eine rasche Schlagfolge verhindert. Ein ungelöstes Problem bleibt ferner die gleichmäßige Abfuhr des erzeugten Bohrkleins. Außerdem läßt nicht nur die sichere Steuerung des Bohrhammerbetriebs zu wünschen übrig, sondern auch seine Wirtschaftlichkeit.

Andere Tieflochbohrhämmer sind z. B. in den Ub-Hb 28 37 317 28 87 989 und 35 68 783 sowie in den DT-PS 1186816 1238864 und 1408666 beschrieben. Bei diesen untereinander recht verschiedenen Ausführungsformen ist der Schlagkolben stets im Inneren eines eieenen Zylinders geführt, was eine besondere Herstellungsgenauigkeit verlangt und darüber hinaus die Zufuhr des Druckmittels erschwert, das übe' zum Teil sehr enge und verwinkelte Kanäle in den Arbeitsraum eingebracht werden muß. Dadurch wird der Aufbau solcher Bohrhammer kompliziert, und ihr Betneb ist entsprechend störanfällig.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik mit einfachen Mitteln zu überwinden und Tieflochbohrhammer zu schaffen, die bei übersichtlichem Aufbau und wirtschaftlicher Herstellung einen zuverlässigen, kostensparenden Hochleistungsbetrieb auch unter ungünstigen Arbeitsbedingungen ermöglichen. Insbesondere soll die sichere Funktion in ganz verschiedenem Gestein ebenso gewährleistet sein wie Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung sowie einfache Handhabung und Bei einem Tieflochbohrhammer der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest die kraftübertragenden axialbeweglichen Teile des Hammers in einem Polygonprofil ausgebildet sind. Hierdurch wird mit geringein Aufwand und auf überraschend einfache Weise sichergestellt, daß die bewegten Teile — jedenfalls soweit sie zum Antrieb bzw. zur Kraft- oder Drehmomentübertragung dienen — nicht nur axial frei verschieblich sind, sondern auch jeder Drehbewegung zwangsschlüssig folgen. Die so erzielte zügige Gleitführung und einwandfreie Abdichtung trägt wesentlich dazu bei, den pneumatischen Antrieb verlustarm zu gestalten. Gleichzeitig ergibt sich auch eine besonders günstige Nutzung der verfügbaren Querschnitte, die gegenüber den herkömmlichen Tieflochbohrhämmern stark vergrößert sind, so daß im praktischen Einsatz Leistungssteigerungen von über 40% realisiert werden können.

Nichtzylindrische Profile sind zwar bei Bohrlochhämmern nach dem Stand der Technik bereits verwendet worden, z.B. gemäß der erwähnten DTPS il 86 816. Längsnuten am Schaft des Schlagkolbens und des Bohrmeißels i-nterbrechen dabei den zylindrischen Querschnitt am Umfang, so daß dieser die Gestalt eines Keüprofils erhält, wie es bei Wellen-Naben-Verbindungen üblich ist. Es findet jedoch keine Kraft- oder Drehmomentübertragung mittels des Profils der Bohrhammerteile statt. Außerdem handelt es sich bei diesen Formen nicht um echte Polygon- oder K-Profile, die stets gerundete Mehreckprofile ohne Kerbwirkung zur formschlüssigen Verbindung eines Außenteils mit einem Innenteil sind.

Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das im Schlagkolben zentrisch und formschlüssig sitzende Innenrohr Polygonprofil hat, vorzugsweise disharmonisches PC4-Profil. Vor allem der Schlagkolben selbst gleitet also auf einem Polygon-lnnenrohr. das außer der Auf- und Abbewegung die Übertragung von Drehmomenten zuläßt. Die Normbezeichnung PC4 deutet ein Polygonwellen-Profil an, das einem Vierkant ähnelt, wobei die Kanten mit der Krümmung des Außenradius gerundet und die dazwischen befindlichen Polygonflächen nach Art einer flachen Zykloide gekrümmt sind. Die Erfindung ist nicht auf disharmonische Polygonprofile beschränkt, an deren Kantenübergang ein Krümmungssprung stattfindet; grundsätzlich kommen auch harmonische Polygonprofile (mit gleitendem Krümmungsübergang), Keilwellenprofile nach DIN 5480od. dgl. in Betracht.

Zweckmäßig weist das Innenrohr Luftdurchlässe auf, die je nach der Stellung des Schlagkolbens von diesem versperrt bzw. freigegeben sind, wodurch die Steuerung des Bohrhammers stark vereinfacht wird. Insbesondere können die Luftdurchlässe von zwei achsparallelen Bohrungen des Innenrohrs mit seitlichen öffnungen gebildet sein, wovon wenigstens eine einer korrespondierenden Aussparung im Schlagkolben zugeordnet ist. Vorteilhaft sind solche Bohrungen nahe gegenüberliegenden Polygonkanten bzw. auf einem Hauptdurchmesser des Innenrohrs angeordnet.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Schlagkolben voneinander getrennte Axial- und Radialdurchlässe besitzt, mittels derer je nach der Stellung des Schlagkolbens Strömungsverbindungen zu korrespondierenden Ausnehmungen am Innen- und Außenrohr des Hammers herstellbar sind. Diese Konstruktion gewährleistet, daß vielfältigen Anwendungswünschen mit wenigen Grundtypen Rechnung

getragen werden kann.

Zur Erzielung hoher Leistungen bei betriebssicherer Steuerung sieht die Erfindung ferner vor, daß das Innenrohr mit den Antriebsteilen des Hammers in Strömungsverbindung steht oder direkt in Strömungsverbindung gebracht werden kann, insbesondere einerseits mittels Durchlässen mit einem am oberen Ende angeordneten Dämpfungskolben und andererseits mit dem Bohrmeißel.

Eine weitere Leistungssteigerung läßt sich dadurch erreichen, daß erfindungsgemäß der Bohrmeißelschaft als Bohrkrone einen auswechselbaren, zumindest in Axialrichtung elastisch gepufferten Verschleißschuh gleitbeweglich trägt. Dadurch werden Werkzeug und Gestänge geschont, da die Pufferung ohne nennenswerten Verbrauch an Schlagenergie auftretende Erschütterungen dämpft bzw, unterbindet. Außerdem ergibt sich eine beträchtliche Verbilligung im Gebrauch, weil bei stumpf gewordenem Werkzeug zunächst nur der gepufferte Verschleißschuh ausgewechselt wird, wogegen der als Zwischenamboß dienende Bohrmeißelschaft dank seiner viel größeren Standzeit erst später ausgetauscht werden muß.

Zur Verlängerung der Nutzungsdauer trägt es ferner bei, wenn der Verschleißschuh wenigstens einen Polygoneinsatz aufweist, dessen Außcnlcil am Umfang abgesetzt und durch Dämpfungseinlagen in Umfangsrichtung abgepolstert ist. Man erhält so eine Bohrkrone von großer Standzeit, die dem Bohrhammer ein schnelles und kräftiges Vordringen vor allem in mittelhartem Gestein ermöglicht, aber auch in hartem Gestein beachtliche Bohrgcschwindigkcitcn zu erzielen gestattet.

Für die Führung des Druckmittels, das bevorzugt von Druckluft gebildet ist, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Dämpfungskolbcn einen zentralen Durchlaß und an seinem unteren Ende radiale Auslässe aufweist. Der Dümpfungskolben kann ferner durch einen Ringpuffer abgefedert sein, der sich axial an einem rohrförmigen Gehäuse abstützt, das mil der Außenwand des Hammers verschraubt ist und in dem ein Führungsbund für Lcichlgüngigkcit sorgt.

Die Handhabung eines Bohrhammers nach der Erfindung wird wesentlich erleichtert, wenn der Gcstangc-Anschlußtcil des Hammers ein Konusgcwinde mit Umfangsaussparungcn aufweist, die mit einem Gegenprofil tin den Außenenden der Gestüngcrohre formschlüssig zusammenpassen. Derartige Greifprofile können bei Fang- und Brcchvorrichlungcn vorgesehen sein, die wahlweise oder zusätzlich Backen bzw. Segmente besitzen, welche in eine Umfangsnut des Konusgewindes eingreifen und dadurch den Bohrhammer haltern und tragen können.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht durin, daß das Innenrohr Test mit einem Halickörpcr verbunden ist, in den ein koaxialer Stcucrzyllndcr ragt, der einen Ventilsitz für einen in dem Hallckörper glcilbcwcglich geführten Stcucrkörpcr trügt. Insbesondere kann das Innenrohr mit dem Hultekörpcr erfindungsgcmüQ einstückig sein. Vorzugsweise ist der Hultekörpcr in einem mit der Außenwand vcrschruubten, den Stcucrzylindcr führenden rohrförmigen Gehäuse fest angebracht. Durch Austausch des Hultckörpcrs und/oder des Schlagkolben«! erzielt man mit einfachsten Mitteln verschiedene Charakteristiken oder Kenndaten des Bohrhummers.

Die Erfindung sieht ferner vor, duD der Hulickörpcr ι·ιηΐΊΐ seitlichen l.mlulJ hat. der neben dem Innenrohr mündet, dessen eine Bohrung mit dem Steuerrohr in Verbindung steht, wobei die andere Bohrung im Haltekörper einen unter den Steuerkörper führenden Seitenkanal aufweist. Im oberen stirnseitigen Abschluß des Steuerrohrs kann eine auswechselbare Düse angeordnet sein. Wahlweise oder zusätzlich kann sich im Außenteil des Steuerkörpers, z. B. am Außenumfang eines sonst abdichtenden Stützringes, oder des Steuerzylinders eine auswechsel- oder verschließbare Seitendüse befinden. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Steuerung des Bohrhammerbetriebs zu vereinfachen und zu verbessern. Auch kann rasch und billig in Verbindung mit den vorgesehenen Düsen durch Verändern oder Austauschen einzelner Steuerungsteile oder auch der ganzen Steuerungsanordnung die Betriebsweise und Leistung des Bohrhammers nach Bedarf eingestellt und verändert werden, wie es das Gestein vor Ort und der verfügbare Verdichter erfordern.

Gemäß einer wichtigen Weiterbildung der Erfindung ist der Steuerkörper nach Art einer Tcllerbüchsc gestaltet und/oder am Außenrand mit Umfangsaussparungen versehen, die bei Anliegen des Steuerkörpers an einem axialen Ventilsitz eine äußere Strömungsvcrbindung ermöglichen. Wird der Steuerkörper beispielsweise am Ende der Schlagkolbcn-Abwärtsbewegung durch den momentanen Rückstau des Druckmittels angehoben und an den darüber befindlichen Ventilsitz gepreßt, so wird die Druckmittelzufuhr auf dem direkten Weg unterbrochen. Gleichzeitig fließt auf einem Nebenweg gedrosseltes einströmendes Druckmittel an den Umfangsaussparungen vorbei, wodurch der Schlagkolben von unten belastet und in die Ausgangsstellung angehoben wird. Dann kann ein neuer Arbeitstakt beginnen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Steucrzylindcr ein inneres, oben Querbohrungen aufweisendes Stcucrrohr. auf dem ein federbelastet Steuerkolben glcitbar angeordnet ist. der unten korrespondierende Querbohrungen besitzt und dessen Stirnflansch an den Dilmpfungskolbcn anlegbar ist Diese Steuerungsteile besitzen eine einfache Form; sie lassen sich kostengünstig fertigen und bequem montieren sowie warten. Wird der Dämfungskolben zurüekgc· zogen, etwa wenn der Bohrmeißel keinen grollet Widerstand vorfindet und unter seinem Eigengewich' einen schnelleren als den am Bohrgerät gcrudi eingestellten Vorschub erführt, so bewirkt die l'cdcrbc lastung des Stcuerkolbcns dessen Anhebung, bis du

so einander zugeordneten Querbohrungen in Strömungs verbindung stehen. Dann erfolgt durch die Qucrbohrun gen eine verstärkte Zufuhr von Druckmittel in da Steuerrohr, so daß der Spülbetrieb unter vollem Drucl stattfinden kann. Gleichzeitig läuft der Teillast· odc

SS Leerlauf-Schlagbet rieb des Bohrhammers über dl ScitendUsc weiter.

Zwischen dem Kopf des Schlagkolben» und eine Schulter der ihn führenden Außenwand kann el Dümpfungsruum vorgesehen sein, ebenso zwischen der

to Kopf des Bohrmeißels und einer Schulter der lh führenden Haltckappe. Günstig Ist os dabei, wenn i wenigstens einem Dämpfungsraum und/oder »wische axialbcwcglichcn, kraftübertragcndcn Teilen eine clt stiseh· nachgiebige Einlage angeordnet Ist.

6s (Hs folgt die spezielle Beschreibung ab Figurenuu zllhlung.)

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dt folgenden Beschreibung von AusfUhrungsbcispiclc

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In :n n·

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anhand der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 a, b, c aneinandergesetzt zu denkende Teile der Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Tieflochbohrhammcrs,

F i g. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie H-Il in Fi g. Ic,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte abgewandelte Ausführungsform eines Bohrhammers nach der Erfindung,

Fig.4 eine Schnitt/Sciten-Ansicht, die im oberen Teil der Schnittlinie IV-IV in F i g. 3 entspricht und

F i g. 5 einen Querschnitt entsprechend der Linie V-V im unteren Teil von F i g. 4.

Der in Fig. 1 gezeichnete Hammer ist in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Sein Oberteil weist ein Rohr 2 auf, das einen Gewindesturzen als Anschlußteil 3 hat. An das Rohr 2 schließt sich unten ein Bohrmeißel 4 an, dessen Schaft 5 einen Verschleißschuh 6 halten.

Im Beispiel der F i g. 1 ist der Anschlußlcil 3 mil einem Dämpfungskolben 7 einstückig, welcher Polygonprofil besitzt und in einem Diimpfungsz.ylinder 13 von gleichem Profil formschlüssig gleitbar geführt ist. Der Dampfungskolben 7 hat einen Durchlaß 8 und einen Rohransatz 9. der an seinem unteren linde mit Radialauslassen IO versehen ist. Hin Dichtiingsbund 11 stützt in Axui'richhing ein Führungsband 12 ab. das beispielsweise aus TeiraHuorpolyäihylen besteht und für l.eichigiingigkeit des Dämpfungskolbens 7 im Dampfungs/ylinder 13 sorgt. Der Hub des Dampfungskolbens 7 ist durch einen Anschlag 14 in einer llubkammer 15 nach oben begrenzt. Nach unten wird die Hubbegrenzung durch einen Ringpiiffer 16 bewirkt, der sich axial an einem Gehäuse 17 absiüt/t. das mittels einer Schraubverbindung 18 an dem Dämpfungszylinder 13 angebracht ist und den gleichen Außendurchmesser hat wie diesel'. Der Innendurchmesser des Gehäuses 17 ist gegenüber dem Rohransatz 9 abgesetzt, so daß eine Druckfeder 19 Plat/ findet,die sich am Außenteil 21 eines Steiier/ylinders 20 abstüt/t.

Im oberen, nach innen zylindrisch einspringenden Teil 17.1 des Gehäuses 17 ist eine Aussparung 17/' vorhanden, welche den Durchtritt von Druckmittel aus den Radialauslässen IO in leder Stellung des Dämplungskolbens 7 ei moglicht.

Der Außenteil 21 des Sieuer/yhiulers 20 hat oben einen nach innen einspringenden /ylinderansat/ 21a. dessen lichte Weile dem Außeiulurchinessei des Stut/rings 27 eines Sleucrkolbcns 28 entspricht, welcher Hilf dem oberen Teil eines Stcuuiruhrs 32 gleilbai ungeordnet im. Letzteres hut slirnseitig cmc Düse 34 und ist uls fester BeMiindteil des Steuer/ylinders 20 mit Querbohrungen 33 versehen, welche in angehobener Stellung den Steuerkolbens 28 mit dessen Querbohrungen 29 fluchten können.

Im Boden 23 des Sleucr/.ylinders 20 sind Bohrungen 24 sowie eine ringförmige Ausnehmung 25 vorhunden, in der eine Druckfeder 26 sitzt, die mit ihrem oberen Ende un den Stutrring 27 angreift. Uudurch ist der Stcuerkolben 28 mit seinem Flunsch 30 in Anlüge um unteren Ende des Rohrunsut/.es 9 gehalten, iiueh wenn der Dllmpfungskolben 7 aus der gezeichneten unteren Endstellung uufwlimführt. Der dann mit nach oben gehende Stcuerkolbcn 28 tritt mit dem Stuunng 27 in einen Kingruum 3t innerhalb des einspringenden Zylindcrunsut/.os 2Ui ein; in dieser (nicht gezeichneten) Stellung ist der Durchfluß von Druckmittel bis auf einen kleinen Nebenweg in einer uchspurullelcn, gegebenen fulls teilweise oder μιιη/ verschließbaren Seitendose 22 am Außcnumfang des Stiitzringes 27 unterbrochen.

Unterhalb des Bodens 23 hat der Stcucrzylinder 20 einen Ventilsitz 35, an dem ein nach Art einer Tellcrbüchse ausgebildeter Steuerkörper 36 zur Anlage kommen kann, wenn er von dem Ventilauflager 38 eines Haltekörpers 39 abgehoben ist. Ferner weist der Stcucrkörper 36 am Umfang seines Tellerlcils eine Anzahl von Aussparungen 76 auf, die außerhalb des Ventilsitzes 35 eine Slrömungsvcrbindung von oben

ίο nach unten ermöglichen, wenn der Stcucrkörper 36 von dem Ventilauflager 38 abgehoben ist.

Der Steuerzylinder 20 ragt mit einem Rohransatz 37 in den Haltekörper 39 hinein, dessen Oberteil zylindrisch gestaltet ist und an einer UiV:^r.ingsstclle (in Fig. la rechts) einen Seilcnkanal 40 aufweist. Der Haltckörper 39 ist einstückig mit einem Innenrohr 41. das vorzugsweise Polygonprofil hat und parallel zu einer Rückstau-Bohrung 42 eine Spülbohrung 43 aufweist, die mit dem Inneren des Steucrrohrs 32 in Verbindung steht. Parallel zu dem Innenrohr 41 ist im Oberteil des Haltekörpers 39 ein Druckmittel-Einlaß 44 angeordnet, der oben in eine an den Steuerkörper 36 anschließende Ringkammer 36a miindel. Während die Spülbohrung 43 mit einer Radialöffnung 46 versehen ist, hat die Rückstau-Bohrung 42, die am unteren Ende durch einen dewindestopfen 47 verschlossen isi. dort eine Radialöfinung 45.

/.wischen dem Innenrohr 41 und der Außenwand 48 des Rohrs 2 ist der Kopfteil eines .Schlagkolbens 50 geführt, der ein Durchgangsloch 51 von Polygonprofil aufweist. Ein Dämpfungsraum 48;i mit einer Schulter 49 in der Außenwand 48 begrenzt den Weg des Schlagkolbens 50, der in Fig. Ib in seiner tiefsten Stellung gezeichnet ist. An wenigstens einer Umfangsstelle hat der Schlagkolben 50 eine beispielsweise als Längsschlitz oder -nut ausgebildete Aussparung 52, an deren Oberteil eine Öffnung 53 radial anschließt.

Ober eine Schraubverbindung 54 isi mit dem Außenrohr 48 eine rohrförmige I lallekappc 55 verbtin den, die am Innen und Außendurchmesser den darüber befindlichen Rohrleil ohne Abstulung fortseizt. Im unteren Teil der Huliekappc 55 isi eine als Amhoß-Au schlag wirkende Schulter 56 vorgesehen, die ilen Weg lies Bohrmeißels 4 nach unten begrenzt.

An den Kopf 57 des Bohrmeißels 4 schließt dessen Schah 58 an, der ebenso wie der innere Unicrieil der llaltckappe 55 Polygonprofil aufweist und nahe seinem unleren l.nde mit einer Ringiuii 59 versehen isi In diese greift cm vorzugsweise geteilter Haltering 63 ein, der

SO /wischen einem Kingcinstit/ 62 und vmum mit Steekuusnehmungen für ein Werkzeug versehenen Cewindering 64 in der uls Verschleißschuh 6 ausgebildeten Bohrkrone 6t gehalten ist. Auch der Ringeinsal/ 62 hut innen entsprechendes Polygonprofil, wie insbeson· dere I i g. 2 erkennen ItIlM. Am AulJeniimfung ist der Haltering 62 nach Art eines Sperriids rtidiul ubgesel/l. Über Dllmpftmgscinlagen 70. die beispielsweise Steckkeile uns Polyurethan sein können, greifen die dadurch gebildeten radialen Vorsprunge des Rlngeinsut/es 62 un

zugeordneten Nasen 71 der Bohrkrone 61 un. Zur gedämpften Axiulubfcdcrung des Bohrmeißels 4 wirkt dessen unteres Ende mit einem Pufferstock 69 zustimmen, dus ebenso wie der Bohrmellk'lschnft 58 mit einem ZcntruldurehlulJ 60 versehen und um AulJenum-

⁶S fang von einer Anschliigschelbe 66 umfüllt isi. welche die Axiulbewegimg des DohrmciUclschtifls 38 In der Bohrkrone 61 mich unten hegnwi. Die Bohrkrone 61 lsi mit Spiilltift-Offnungcn 67

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ίο

versehen, welche an den Zcntraldurehlaß 60 anschließen und in Vertiefungen münden, die mit in Fig. 10 gestrichelt angedeuteten Außennuten 68 in Verbindung stehen. Am Boden und an der angefaßten Bodenkante trügt die Bohrkrore 69 starr befestigte Hartmeialleinsätze in Form von Warzen 69, die über den Umfang bzw. die BodenfUiche vorzugsweise regelmäßig verteilt sind.

Die Arbeitsweise eines solchen Tieflochbohrhammers ist folgende: Durch die Bohrung 8 des Dümpfungskoldi D 34 i Ih 32 d bens 28 hebt diesen an, bis sein Stützring 27 in den Ringraum 31 eingetreten ist und/oder bis der Flansch 30 an der Inncndurchmcsscr-Stufc des Gehäuseteils 17a abdichtend zur Anlage kommt. Im ersteren Fall kann das im Durchlaß 8 anstehende Druckmittel weiterhin durch die Radialauslässe 10 und die Aussparung Mb abströmen; es fließt dann aber über die in dieser Stellung fluchtenden Querbohrungen 33 und 29 in das Innenrohr 32 und weiter in die Spülbohrung 43, so daß

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bens 7 sowie durch die Düse 34 im Innenrohr 32 des io darin bei praktisch kurzgeschlossener Düse 34 der volle Steuerzylinders 20 gelangt ständig Druckmittel über die Betriebsdruck herrscht und die gesamte Druckmittelleistung für den Spülbeiricb eingesetzt wird. Eine solche verstärkte Druckmittelzufuhr ist beispielsweise zweck-

Bohrung 43, das Durchgangsloch 51 und den Zentraldurchlaß 60 sowie die Öffnungen 67 an die Bohrlochsohle, so daß das während des Bohrvorganges erzeugte Bohrklein fortlaufend unter Druck ausgespült wird. Wenn der Dämpfungskolben 7, dessen Polygonprofil im Rohr 2 gepunktet angedeutet ist, mit seinen Radialausliissen 10 die Aussparung 17b nahe der gezeichneten unteren Stellung (F i g. la) erreicht hat, tritt Druckmittel in die zwischen dem Außenieil 21 und dem Steuerkolben 28 vorhandene Ringkammer 31 des Steuerzylinders 20 ein, strömt durch die Bohrungen 24 und den Innenraum des Steuerkörpers 36. verläßt diesen über die Ringkammer 36.1 und gelangt durch den Einlaß 44 in den Arbeitsraum oberhalb des .Schlagkolbens 50. Letzterer wird dadurch abwärts bewegt, bis der Kopf des Sehalgkolbens 50 im Dämpfungsraum 48.; vor der Schulter 49 einen gleichgroßen Gegendruck aufgebaut hat. Zuvor trifft das untere Ende des Schlagkolbens 50 auf den Bohrmeißelkopf 57. welcher hierdurch in der Haltekappe 55 abwärts fährt und den Verschleißschuh 6 bzw. die Bohrkrone 61 nach unten bewegt. Da auch der Bohrmeißelschaft 58 in der Haltekappe 55 einerseits und in den Ringen 62, 64 andererseits mit gepunktet angedeutetem Polygonprofil geführt ist, erfolgt während sämtlicher Axialbewegungen auch drehende Mitnahme, wenn von einem (nicht gezeichneten) Bohrmotor über ein (gleichfalls nicht dargestelltes) Gestänge eine Drehbewegung auf den Bohrhammer I übertragen wird.

Durch den Aufprall des Verschleißschuhes 6 bzw. der Bohrkrone 61 auf die Bohrlochsohle ledert der Bohrmeißel 4 nach oben zurück. Seine Aufwärtsbewegiing kann sich auf den Schlagbolzen 50 übertragen, der sich unter diesem Stoß und/oder durch den Druckmittel-Rückstau im Dämpfungsraum 48,1 zunächst so weil abhebt, bis die Öffnungen 45 und 52, 5) miteinander in Verbindung kommen. Der Druckmittelsiau und die Abwärtsbewegung des Schlagkolben* 50 bewirken über auch, duü der Stcuerkorper 36 vom Vcntihuiflagcr 38 abgehoben und an den Ventilsitz 35 gedrückt wird. Gleichzeitig wird der Zustrom von Druckmittel zu dem Hinlaß 44 und mithin zur Oberseite des Schlugkolbens unterbrochen. Infolgedessen wirkt nun der volle Druck des über die llmfungsuusnchmungcn 76 un dem Steiierkörper 36 vorbeifließenden Druckmittels durch den Sciicnkunnl 40 und die Rückstau- Bohrung 42 auf die Unterseite des Schlugkolbens SO, no duß dieser weiter aufwärts fährt und In seine Ausgangsstellung zurtlckgc· lungt. Dunn kunn der nltchste Arbcitstukt beginnen.

Statt dieses Vollust-Bcirlebcs ist auch ein ToIIInM-Uctrieb möglich, beispielsweise wenn der Bohrmeißel 4 unter dem Eigengewicht des Bohrhummers I einen schnelleren uls den um Bohrgerät gerade eingestellten Vorschub erführt und Im
Widerstund vorfindet. In

mäßig, wenn etwa die Einleitung von 6 mVmin unter 13 bar bei hartem Gestein nicht ausreicht und die Energie gesteigert werden muß, damit für die Bohrkleinspiilung stets genügend Druckmittel zur Verfugung steht.

Auch wenn der Dämpfungskolben 7 hochgezogen ist und voller Spülbetrieb im Gange ist, wird durch die Seitendüse 22 am Siützring 27 noch für den Leerlaufbetrieb des Schlagkolbens 50 Druckmittel abgezweigt, das durch die Bohrungen 24. den Innenieil lies Steuerkörpers 36 und die Ringkammer 36.Ί in den Einlaß 44 strömt, so daß die Oberseite des Schlagkolben 50 beaufschlagt wird. Seine nachfolgende Aufwärtsbewegung geht in der oben geschilderten Weise mit Druckmitlelunterstützung über den Weg 76, 40, 42, 45, 52, 53 vorsieh.

Die Betriebsweise des Bohrhammers I kann in einfacher Weise den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. So lassen sich Düsen J4 mit verschiedener Durchlaßweite einsetzen, wodurch das Ausmaß der Druckminderung bzw. der adiabatisciien Expansion nach Bedarf eingestellt werden kann. Auch die Seitendüse 22 kann ausgewechseil und gegebenenfalls verschlossen weden.

Zur Erhoh.ing der Betriebssicherheit und vor allem der Standzeiten kann es ferner zweckmäßig sein, in den Dämpfungsraum 4Hw und/oder an dem AmboßAn schlag Dämpfungsringe einzulegen, welche die Bewegung der zugehörigen Kolben auch dann weicl abfangen, wenn sich im Schwersteinsatz Abnuizungei eingestellt haben sollten, die eine verschlechtern Abdichtung der axialbewegten Teile zur Folge haben.

Eine abgewandeile und teilweise vereinfachte Aus luhrungsform eines erfindungsgemäßen Bohrhammer ist in den I i g. Ibis O dargestellt", wobei Einzelheiten, du mit dem Ausfuhrungsbeispiel von F i g. I und 2 in wesentlichen übereinstimmen, zur Vereinfachung weg gelassen sind.

Mun erkennt aus F i g. J und 4. daß der Anschlußiell noch Art der Befestigung von Oestllngerohren zylin

Widet

Dlimpfungskolbcn 7 bis un den Anschlug 14 mich oben

zurückgezogen, und die Fcdcrbeluslung des Steuerkol

drisch derurt ausgebildet sein kunn. daß der Außen SS durchmesser mit demjenigen des Bohrhummers
übereinstimmt. Am Kopf des Ansehliißteils 3 ist innoi ein sich nuch oben erweiterndes Konusgewinde * vorgesehen, un dns sich der Durchluß 8 unschlleß Außen hut der Anschlußteil 3 ein innenprofil 91. des»« to Rillen vorzugsweise In regelmäßigen UmftingsubMBn den ungeordnet sind und mich tiefer bzw. schürfe profiliert sein können, nix in Flg. 1 gezeichnet. Diese innenprofil 91 kunn In Verbindung mil Fung· un - , - „ Brechvorrlchiiingen benutzt worden, die ein formschlU! Gestein keinen großen 65 »ig_Cs (Jegcnprofil uufwelsen und mich Art von Bücke diesem Fülle wird der oder Greifern den Anschlußtell 3 umfassen, wenn dl

n den Anschlußteil 3 umfassen, wenn Verschnürung mit einem (nicht gezeichneten) OeMlIr gcrohr bewerkstelligt oder gelöst werden soll. ZusUta

lieh hai cIlm· Anschlußleil 3 eine umlaufende Ringnut 92, in wclehe Klammern, Kucken oder Segmente einer geeigneten \ ladevorrichtung eingreifen können, um den Bohrhammer 1 zu tragen bzw. sein Eigengewicht abzufangen.

Ähnlich wie im Ausführungsbcispie) der Fi g. Iu kann der Anschlußteil 3 auch bei der Ausfülmmgsform gemäß F i g. 4 in einen Dümplungskolben übergehen, dessen Führung mil «.lern Außenrohr des Bohrhammers einstückig oder fest verbunden ist. Eine außerordcntliehe Vereinfachung besieht jedoch darin, daß der Sieuerieil, welcher im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel aus den Elementen 20 bis 47 besteht, hier entfallen kann.

An dem Innenrohr 93. das in nicht gezeichneter Weise in bezug auf das Außeiimhr festgelegi ist. aber unter Umstünden sogar mit dem Dämpfungskolben verbunden oder einstückig sein kann, sind nahe dem unteren, stirnseilig verschlossenen Ende radiale Öffnungen 94 vorgesehen. Das Innenrohr 93 führt den Schlagkolben

95, wozu ein beispielsweise disharmonisches Polygonprofil (etwa vom Typ PC 4) vorhanden sein kann. Der Schlagkolben 95 hai eine Anzahl von Axialdurchlassen

96, die in Umfangsrichiung gegenüber einer entsprechenden Anzahl von Radialdurchlässen 97 versetzt sind. Diese münden in der gezeichneten untersten Stellung iles Schlugkolbens 95 in einen ringförmigen Däniplungsraum 78, welcher von einer Schulter 99 des Aullenrohrs 98 nach unten begrenzt ist. Letzteres geht in llaliekappe 100 über, deren Schulter 5b einen entsprechenden Dämpfungsraum 77 für den Kopf 57 des Hohlmeißels 4 begrenzt. Der Bohrmeißelschaft 5 bzw. 58 hai ebenso wie die llahekappe 100 gleichfalls Polygonprofil und ist von einem Durchlaß 60 zentral durchsetzt.

Wie mau aus I■'i g. ■'> erkennt, sind im gezeichneten ■Ntisfiihningsbeispiel jeweils vier Axialdurehlässe 9h und vier Radialdurchlasse 97 zueinander versetz! in regelmäßigen Uml'ungsuhstundcn vorgesehen, l's ist anzumerken, daß aikh andere Gestaltungen der ,_)o Durchlaß-Querschnitte, andere Verteilungen und andere Anzahlen entsprechender Kanäle crl'indungsgemäß möglich sind.

Der mit Diuckmiltel beaufschlagte Schlagkolben 95 bewirkt im Betrieb durch den Andruck lies Bohrmeißels ₄j 4 seine eigene Steuerung. Zunächst wird er unter dem I>ruck des in den Arbeitsraum außerhalb des Innenrohts 93 einströmenden Druckmittels nach unten bewegt, (legen linde seines Hubes kommt eine Sirömungsverbindung zwischen den Rudiulöffnungcn 94 des Innenrohrs 93, den Radialduuhlässen 97 des Schlagkolbens 95 und dem Dainpfungsraiim 78 zustande, so dull sich in diesem ein (legeiulruck aulbaut, welcher die Bewegimgsumkehr ties Schlugkolbens 95 vorbereitet und unterstützt. Vorher trifft jedoch die Unterseite des Schlagkolbens 95 auf den Kopf 57 des Bohrmeißels 4, der dadurch abwartsbewegt wird und seinerseits im Dämpfungsraum 97 eine Gasfederung hm. Wenn durch den Andruck der Bohrkrone 6 bzw. 61 und/oder durch den im Dampfungsraum 78 aufgebauten Gegendruck der Schlagkolben 95 aulwänsbewegt wird, so tritt vorübergehend eine Unterbrechung des Zustroms von Druckmittel durch die Axialdurchlässe 96 nach unten ein, bis die Radialöffnungen 94 ties Innenrohrs 93 von dem vorbeigefahrenen Schlagkolben 95 freigegeben sind. Während der Spülbetrieb sofort weitergeht, bewirkt der dichtende Abschluß der unteren Mündungen der Axialdurchlüsse 96. daß mittlerweile wieder der volle Betriebsdruck am Schlagkolben 95 wirksam wird, so daß dieser einen neuen Arbeitstakt einleitet.

Zu erwähnen ist, daß zur Führung des Schlagkolbens 95 am Innenrohr 93 ein (der Deutlichkeit halber nicht dargestelltes) Polygonprofil vorhanden sein kann, doch ist es ebenso wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 1 auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, für die Führung des Sehlagkolbens 95 kreiszylindrische Teile zu verwenden, wenn entsprechende Kanäle, I Imfangsausnehmungen usw. vorhanden sind, die eine geeignete Steuerung ermöglichen.

Für die Gleitverbindung des Rohrs 2 mit dem Anschlußleil 3 und mil dem Bohrmeißel 4 ist nach der Erfindung stets ein Polygonprofil vorgesehen. An den Dänipfungsruumen bzw. den zugeordneien .Schultern der uxialbeweglichen Teile können nach Bedarl Däiupfungseinlagen vorhanden sein, numenilich Ringe die in entsprechenden Ringnuten axialen Hall linden Ähnliche Dämplungssiücke können gegebcnenfull» auch zwischen der llulu-kappe 55 bzw. 100 und dei Bohrkrone hl bzw. dem Verschleillschuh 6 angeordne werden; beispielsweise kann der Gewindering 64, dei sich zweckmäßig mit einem Bund an der Oberkante de Vcrschleißschuhes abstutzt, eine Dumpfungseiulagi tragen oder bild ·η.

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Claims (24)

Patentansprüche:

1. Zum Anschluß an ein Bohrgestänge vorgesehener Tieflochbohrhammer, welcher am unteren Ende einen Spülbohrungen, Vertiefungen und Hartmetall-Einsätze aufweisenden Bohrmeißel trägt und in welchem ein mit einem Durchgangsloch versehener Schlagkolben unter pneumatischem Antrieb mit vorgegebenem Maximalhub zwischen der zylindri- >° sehen Außenwand und einem Innenrohr gesteuert auf und ab bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die kraftübertragenden axialbeweglichen Teile des Hammers (1) in einem Polygonprofil ausgebildet sind. >s

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Schlagkolben (50) zentrisch und formschlüssig sitzende Innenrohr (41) Polygonprofil hat. vorzugsweise disharmonisches PC4-Profil.

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (41) Luftdurchlässe aufweist, die je nach der Stellung des Schlagkolbens (50) von diesem versperrt bzw. freigegeben sind. *5

4. Bohrhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlässe von zwei achsparallelen Bohrungen (42, 43) des Innenrohrs (41) mit seitlichen öffnungen (45, 46) gebildet sind, wovon wenigstens eine (45) einer korrespondierenden Aussparung (52) im Schlagkolben (50) zugeordnet ist.

5. Bohrhammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (42, 43) nahe gegenüberliegenden Poiygonkanten bzw. auf einem Hauptdurchmesser des Innenrohrs (41) angeordnet sind.

6 Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (95) voneinander getrennte Axial- und Radialdurchlässe (96, 97) besitzt, mittels derer je nach der Stellung des Schlagkolbens (95) Strö mungsverbindungen zu korrespondierenden Ausnehmungen am Innen- und Außenrohr (93, 98) des Hammers (1) herstellbar sind.

7. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (41) mit den Antriebsteilen des Hammers (1) in Strömungsverbindung steht, insbesondere einerseits mittels Durchlässen mit einem am oberen Ende angeordneten Dämpfungskolben (7) und andererseits mit dem Bohrmeißel.

8. Bohrhammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmeißelschaft (58) als Bohrkrone einen auswechselbaren, zumindest in Axialrichtung elastisch gepufferten Verschleißschuh (61) gleitbeweglich trägt.

9. Bohrhammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißschuh (61) wenigstens einen Polygoneinsatz aufweist, dessen Außenteil am Umfang abgesetzt und durch Dämpfungseinlagen (70) in Unifangsrichtung abgepolstert ist.

10. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (7) einen zentralen Durchlaß (8) und an seinem unteren Ende radiale Auslässe (10) aufweist.

11. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfiingskolben (7) durch einen Ringpuffer (16) abgefedert ist, der sich axial an einem rohrförmigen Gehäuse (17) abstützt, das mit der Außenwand (48) des Hammers (1) verschraubt ist.

12 Bohrhammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (7) in einem mit dem rohrförmigen Gehäuse (17) verschraubten Zylinder (13) durch ein Führungsband (12) leichtgängig geführt ist.

13. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gestänge-Anschlußteil des Hammers (1) ein Konus-Gewinde (9) mit Umfangsaussparungen aufweist.

14 Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (41) fest mit einem Haltekörper (39) verbunden ist. in den ein koaxialer Steuerzylinder (20) ragt, der einen Ventilsitz (35) für einen in dem Haltekörper (39) gleitbeweglich gefühlten Steuerkörper (36) trägt.

15. Bohrhammer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (36) nach Art einer Tellerbüchse gestaltet und/oder am Außenrand mit Umfangsaussparungen (76) versehen ist.

16. Bohrhammer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (39) in einem mit der Außenwand (48) verschraubten, den Steuerzylinder (20) führenden rohrförmigen Gehäuse (17) fest angebracht ist.

17. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 14 bis 116, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (20) ein inneres, oben Querbohrungen (33) aufweisendes Steuerrohr (32) hat, auf dem ein federbelasteter Steuerkolben (28) gleitbar angeordnet ist, der unten korrespondierende Querbohrungen (29) besitzt und dessen Stirnflansch (30) an den Dämpfungskolben (7) anlegbar ist.

18. Bohrhammer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (28) einen Stützring (27) aufweist, durch den ein Ringraum (31) des Steuerzylinders (20) in der oberen Stellung des Dämpfungskolbens (7) abgedichtet ist.

19. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (39) einen seitlichen Einlaß (44) hat, der neben dem Innenrohr (41) mündet, dessen eine Bohrung (43) mit dem Steuerrohr (32) in Verbindung steht, wobei die andere Bohrung (42) im Haltekörper (39) einen unter den Steuerkörper (36) führenden Seitenkanal (40) aufweist.

20. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen stirnseitigen Abschluß des Steuerrohrs (32) eine auswechsel- und/oder teilweise oder ganz verschließbare Düse (34) angeordnet ist.

21. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Außenteil (21) des Steuerzylinders (20) und/oder im Stützring (27) des Steuerkolbens (28) eine auswechsel- und/oder Teilweise oder ganz verschließbare Seitendüse (22) befindet.

22. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kopf des Schlagkolbens (50) und einer Schulter (49) der ihn führenden Außenwand (48) ein Dämpfungsraum (48a) vorgesehen ist.

23. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß

zwischen dem Kopf (57) des Bohrmeißels (4) und einer Schulter (56) der ihn führenden Haltekappe (55) ein Dämpfungsraum (77) vorgesehen ist.

24 Bohrhammer nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Dämpfungsraum (48a, 77) und/oder zwischen axialbeweglichen, kraftübertragenden Teilen eine elastisch-nachgiebige Einlage angeordnet ist.