DE2609376C3 - Tieflochbohrhammer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zum Anschluß an ein Bohrgestänge vorgesehenen Tieflochbohrhammer, welcher am unteren Ende einen Spühlbohrungen, Vertiefungen und Hartmetall-Einsätze aufweisenden Bohrmaterial trägt und in welchem ein mit einem Durchgangsloch versehener Schlagkolben unter pneumatischem Antrieb mit vorgegebenem Maximalhub zwischen der zylindrischen Außenwand und einem zwei Lär.gsbohrungen und seitliche öffnungen, von denen wenigstens eine einer korrespondierenden Aussparung im Schlagkolben zugeordnet ist, aufweisenden Innenrohr gesteuert auf- und abbewegbar ist, wobei die kraftüberlragenden axiaibeweglichen Teile des Hammers in einem Polygonprofil ausgebildet sind, nach Patent 25 12 784.8.

Der Tieflochbohrhammer nach dem Hauptpatent ermöglicht einen sicheren Betrieb bei den unterschiedlichsten Gesteinsvorkommen. In der Praxis hat sich aber herausgestellt, daß seine Fertigung und die Arbeitsweise seiner Steuerung noch verbesserungsfähig sind.

Bei einem Versenkhammer für GroSlochbohrungen gemäß der DE-AS 12 38 864 ist der Schlagkolben im Innern eines eigenen Zylinders geführt. Das erfordert erhöhte Herstellungsgenauigkeit und erschwert die Zufuhr des Druckmittels, das über enge Kanäle in den Arbeitsraum eingebracht werden muß. Dazu sind in die Außenwandiing des Zylinders Längsnuten eingefräst, die liarrh Bohrungen mit dem Raum unterhalb des Kolbenkopfes und unterhalb seines Führungsirohres in

Verbindung stehen. Derartige Druckmittelführungen reichen jedenfalls bei höheren Schlagfrequenzen und -!eistungen von Tieflochbohrhämmern nicht aus, um einen zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Überwhidung des Standes der Technik die Konstruktion eines; Bohrhammers der eingangs genannten Art zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit sowohl der Herstellung als auch des Einsatzes zu vereinfachen.

Bei einem Tieflochbohrhammer des genannten Typs ist erfindungs£emäß vorgesehen, daß im Schlagkolben und in der ihn umschließenden Außenwand zur Anlauf-Entlüftung des Bohrhammers Entlüftungswege vorgesehen sind. Dadurch erzielt man mit äußerst einfachen Mitteln eine wesentliche Verbesserung der Betriebseigenschaften, so daß der Bohrhammer selbst unter ungünstigen Bedingungen zuverlässig arbeitet. Die Entlüftungs-Hohlräume im Schlagkolben und in dem ihn umschließenden Außenrohr bewirken einen einwandfreien Hochleistungs-Antrieb des Sjhlifkolbens auch dann, wenn bei Rückstau vom Bohrlochgnmd, bei Verstopfung von Spülöffnungen durch Bohrklein oder bei etwaigen Undichtigkeiten dynamische Druckverhältnisse eintreten, welche ohne die vorgesehenen Maßnahmen einen Betrieb des Bohrhammers be- oder verhindern können.

Zwar ist in der US-PS 31 01 796 bereits eine Druckmittelsteuerung beschrieben, bei der hydraul sehe Ventile mit bestimmter Zeitsteuerung betätigt werden, um schnelle Vertikalschwingungen des Bohrmeißels zu erzeugen, der mittels einer geteilten Haltemutter am unteren Ende des Bohrhammers axialbeweglich angebracht ist. Die Drehmitnahme wird durch eine Nut-und-Feder-Verbindung gewährleistet Für die Gasführung sind zum Teil stark verwinkelte Kanäle von bzw. zu einer Zentralbohrung vorgesehen. Besonders nachteilig erscheint, daß der zugleich den oberen Steuerkopf enthaltende Schlagkolben unmitelbar auf das untere Steuerventil mit den Druckmittelführungen im Amboß bzw. Bohrmeißel auftrifft Beschädigungen schon nach relativ kurzer Zeit sind deshalb kaum vermeidbar. Die Erfindung überwindet diesen Stand :ier Technik in ebenso einfacher wie wirksamer Weise.

Bei einem solchen Bohrhammer mit einem Dämpfungsraum zwischen einem Kolbenkopf des Schlagkolbens und der Außenwand sieht die Erfindung vor, daß schräg nach oben oder radial gerichtete Bohrungen im Schlagkolben in den Dämpfungsraum zwischen Kolbenkopf und Außenwand münden und daß als Entlüftungswege schräg nach unten oder radial gerichtete Auslässe im Schlagkolben, welche in dessen angehobener Stellung in einen Ringraum der Außenwand münden, und von dem Ringraum ausgehende Entlüftungsbohrungen vorgesehen sind, die in der Wandung des Außenrohres bis zu dessen Gewindeanschluß an eine Haltekappe für den Bohrmeißelkopf führen. Diese Hohlräume lassen sich mit üblichen Vorrichtungen bequem fertigen und gewährleisten den sicheren Anlauf des Bohrhammers und sein exaktes Arbeiten unabhängig davon, in welcher Ausgangsstellung der Schlagkolben sich jeweils befinden mag. Weil die Hohlräume durch das Bewegungsspiel des Bohrmeißels und weitere Kanäle nach unten fortgesetzt sind, ist die Entlüftung in allen Betriebsphasen sichergestellt.

Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Schrägbohrungen bzw. -auslasse an den axialen Enden einer zylindrischen Aussparung im Schlagkolben sitzen. Dank dieser Anordnung hat mar* neben einer zweckmäßigen Fertigung den Vorteil einer widerstandsarmen Strömungsführung mit genauem Durchlaß an den Stellen, die der Schlagkolben in seinen verschiedenen Bewegungsphasen gerade freigibt.

Indem gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im unteren Teil der einen, als Spülbohrung vorgesehenen Längsbohrung des Innenrohrs außen außerhalb einer Radialöffnung eine weitere raddle Anlaufbohrung angeordnet ist, fließt durch letztere das

ίο Druckmittel (die Druckluft), solange sidi der Schlagkolben in einer angehobenen Stellung befindet Nahe seiner unteren Endstellung verschließt der Schlagkolbenkopf diese Anlaufbohrung, während die andere Radialöffnung den ungehinderten Durchfluß des Druckmittels sicherstellt

Eine wichtige Verbesserung des Bohrhammers nach dem Kauptpatent durch die Erfindung besteht darin, daß der Schlagkolben und die ihn führenden Rohre zylindrisch ausgebildet sind, so daß auf die Verwendung eines teuren Polygonprofils bei diesen Teilen ohne Beeinträchtigung der Funktion'veise verzichtet werden kann. Dadurch ergibt sich eine beträchtliche Verbilligung des Bohrhammers.
Zum sicheren Betrieb trägt es bei, wenn das Durchgangsloch des Schlagkolbens zumindest in seiiiem oberen Abschnitt mit Umfangsrillen versehen ist, so daß eine zugige Führung mit guten Gleiteigenschaften gewährleistet ist

Fine sehr einfache Montage ergibt sich, indem gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung die Haltekappe radial geteilt ist und ihre Hälften verstiftet sind, sobald der im Durchmesser gegenüber dem Schaft erweiterte Kopf des Bohrmeißels eingesetzt ist

Bei einem Tieflochbohrhammer mit einem aus Steuerzylinder, Steuerrohr mit Ventilsitz, Steuerkolben mit Stützzylinder und Steuerkörper bestehenden Steuerteil ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Steuerzylinder unter Formschluß zu dem Ventilsitz-Bund an dem Steuerrohr-Oberteil befestigbar ist, daß nahe dessen oberem Ende längliche Querbohrungen vorhanden sind und daß der Steuerkolben an seinem Stützring außen Längsrillen hat Diese Ausgestaltung stellt gegenüber dem Hauptpatent eine bedeutsame Vereinfachung dar, die sowohl wesentliche Fertigungseinsparungen als auch eine weitere Leistungssteigerung und eine Erhöhung der Funktionssicherheit ermöglicht Unter anderem entfällt die Notwendigkeit, eine Seitendüse vorzusehen, und die gewählte Gestaltung mit länglichen Querbohrungen am Steuerrohr-Oberteil

so sowie mit Längsrillen am Steuerkolben-Stützring sorgt für geringste Strömungswiderstände in beiden Durchflußrichtungen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß am Umfang zumindest eines Elements der Polygonprofil aufweisenden kraftübertragenden Hammerteile Rillen ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Haltekappe für den Bohrmeißelkopf in ihrer Polygonbohrung Längsnuten oder -rillen haben, die als Entlüftungskanäle wirken und den Austritt von gespannter Druckluft in das Bohrloch gestatten, so daß die Festsetzung von Bohrklein oder jede andere Verschmutzung während des Betriebes mit Sicherheit vermieden wird. — In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß aus der US-PS 37 91 462 eine

H5 Keilprofil-Verbindung zwischen Bohrhammer und Meißel bekannt ist, wobei ebene Begrenzungsflächen dem Verlauf von Sehnen zum zylindrischen Querschnitt folgen. Daher sind sch a rf ρ Kanten vorhanden, die

namentlich im Dauerbetrieb und bei großem Gesteinswiderstand eine starke Kerbwirkung hervorrufen können. Echte Polygonprofile gemäß Haupt- und Zusatzpatent vermeiden diese Nachteile, welche vor allem an den kraftübertragenden Teilen des Bohrhammers sehr unangenehme Folgen haben können.

Zumindest der Dämpfungskolben kann mit Umfangsabdichtungen versehen sein, um die Druckvo: kiste möglichst gering zu halten und ein Maximum der verfügbaren Antriebsenergie an den Bohrmeißel ■'-.ranzubringen.

Eine weitere wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht bei einem Bohrmeißel mit einem aus Schaft und daran austauschbar angebrachtem Verschleißschuh bestehenden Bohrmeißel vor, daß zur lösbaren Befestigung des Verschleißschuhes am Bohrmeißelschaft dessen unteres Ende mit einem Ansatz versehen ist, der von einem radial geteilten, in den Verschleißschuh geschraubten Haltering mit Anschlagbund übergriffen ist. Zwar kennt man z. B. aus der US-PS 20 51 525 einen Bohrmeißel, der nach Art eines Bajonettverschlusses am Schaft eines Bohrhammers befestigbar ist. Zur Sicherung dienen dabei zwei außen einschlagbare Keile, die in der Diagonale des im Querschnitt rechtwinklig gestalteten Bohrmeißels liegen. Das Bajonettgewinde hat trapezförmige Gänge großer Steigung. Bei starker Beanspruchung ist daher eine Lockerung trotz der Außenteile leicht möglich, und wenn letztere sich lösen, kann die Bohrkrone selbst verloren gehen. Demgegenüber und auch im Vergleich zu dem Tieflochbohrham- mer nach dem Hauptpatent ist die Befestigung des Verschleißschuhes erfindungsgemäß außerordentlich vereinfacht Konstruktion und Fertigung der Bohrt-»-one erfordern infolgessen viel weniger Aufwand; es w^.i den weniger Teile benötigt, und die Befestigung und Lösung des Verschleißschuhes am bzw. vom Bohrmeißelschaft geht erheblich schneller vonstatten.

Hierbei ist es sehr vorteilhaft, wenn das Gewinde zur Befestigung des Halteringes im Verschleißschuh denselben Drehsinn wie der Hammerantrieb hat und symmetrische, gerundete Flanken aufweist Dadurch erübrigt sich eine Sicherung der Befestigung, weil der Hammerantrieb selbst den Haltering in den Verschleißschuh bis in die Endlage einschraubt und diese Verschraubung mit jedem Arbeitstakt wiederholt Die Gewindegestaltung sorgt andererseits dafür, daß unter Ansatz einer üblichen Brechvorrichtung im Bedarfsfalle ein rasches Lösen der Verbindung möglich ist, hauptsächlich dann, wenn der Verschleißschuh des Bohrmeißels ausgetauscht werden soll. so

Günstig ist es ferner, wenn das untere Ende des Bohrmeißelschafts an der inneren Bodenfläche des Verschleißschuhes direkt oder unter Zwischenlage eines Pufferstückes formschlüssig angreift, so daß die Übertragung der gesamten zugeführten Schlagenergie auf breiter Fläche vor sich geht und die spezifische Belastung des Bohrmeißel-Schaftendes sowie des Verschleißschuhes verhältnismäßig niedrig bleibt

Für die Montage und Demontage des erfindungsgemäßen Bohrhammers ist es vorteilhaft, wenn er außen ω mit einem Rillenprofil versehen ist, vorzugsweise über seine ganze Länge, so daß Brech- und Fangvorrichtungen, wie sie für das Bohrgestänge vorhanden sind, zum schnellen Zerlegen und Zusammenbau des Bohrhammers Verwendung finden können. Außerdem ermög- licht das Rillenprofil eine verbesserte Spülung des Bohrkleins aus dem Bohrloch.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der

folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Darin zeigt

F i g. 1 a, b, c aneinandergesetzt zu denkende Teile der Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Tieflochbohrhammers,

F i g. 2 eine Schnittansicht entsprechend der Linie 11-11 in Fig. Ic,

F i g. 3 eine Schnittansicht entsprechend der Linie HI-III in Fig. Ib,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Innenrohr-Oberteils des Bohrhammers von F i g. 1 und

Fig.5 eine Schnittansichl entsprechend der Linie V-VinFig. Iaund4.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 weist der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Tieflochbohrharnmer am Oberteil ein Rohr 2 auf, das einen Gewindestutzen als Anschlußteil 3 hat Unten schließt an das Rohr 2 ein Bohrmeißel 4 an, dessen Schaft 5 einen Verschleißschuh

6 haltert

Der Anschlußteil 3 ist mit einem Dämpfungskolben 7 einstückig, welcher Polygonprofil besitzt, in einem Dämpfungszylinder 13 von gleichem Profil formschlüssig gleitbar geführt ist und einen Durchlaß 8 sowie einen Rohransatz 9 hat, der an seinem unteren Ende mit Radialauslässen 10 versehen ist. Ein Dichtungsbund 11 stützt in Axialrichtung ein Führungsband 12 ab, das z. B. aus Tetrafluorpolyäthylen besteht und im Dämpfungszylinder 13 für Leichtgängigkeit des Dämpfungskolbens

7 sorgt dessen Hub durch einen Anschlag 14 in einer Hubkammer 15 nach oben begrenzt ist Nach unten wird die Hubbegrenzung durch einen Ringpuffer 16 bewirkt, der sich axial an einem Gehäuse 17 abstützt, das mittels einer Schraubverbindung 18 an dem Dämpfungszylinder 13 angebracht ist und einen etwas kleineren Durchmesser hat als dieser. Zwei Umfangsnuten 79 dienen zum verbesserten Volumenausgleich, wenn der zusammengedrückte Ringpuffer 16 an der Innenwand des Rohrs 2 zur Anlage kommt

Der Innendurchmesser des Gehäuses 17 ist gegenüber dem Rohransatz 9 abgesetzt, so daß eine Druckfeder 19 Platz findet, die sich am Außenteil 21 eines Steuerzylinders 20 abstützt Im oberen, nach innen zylindrisch einspringenden Teil 17a des Gehäuses 17 ist eine Aussparung 176 vorhanden, welche den Durchtritt von Druckmittel aus den Radialauslässen 10 in jeder Stellung des Dämpfungskolbens 7 ermöglicht

Der Außenteil 21 des Steuerzylinders 20 hat oben einen nach innen zurückspringenden Zylinderansatz 21a, dessen lichte Weite dem Außendurchmesser des Stützrings 27 eines Steuerkolbens 28 entspricht, welcher auf dem oberen Teil eines Steuerrohrs 32 gleitbar angeordnet ist Letzteres hat stirnseitig eine auswechselbare Düse 34 und ist nahe dieser mit länglichen Querbohrungen 33 versehen, welche in angehobener Stellung des Steuerkolbens 28 mit dessen Querbohrungen 29 fluchten können.

Im Boden des Steuerzylinders 20 sind Bohrungen 24 sowie eine ringförmige Ausnehmung 25 vorhanden, in der eine Druckfeder 26 sitzt, die mit ihrem oberen Ende an dem Stützring 27 angreift Dadurch ist der Steuerkolben 28 mit seinem Flansch 30 in Anlage am unteren Ende des Rohransatzes 9 gehalten, auch wenn der Dämpfungskolben 7 aus seiner unteren Endstellung aufwärts fährt Der dann mit nach oben gehende Steuerkolben 28 tritt mit dem Stützring 27 in einen Ringraum 31 innerhalb des einspringenden Zylinderansatzes 21a ein; der Beginn dieser Phase ist in Fig. la gezeichnet In dieser Stellung ist der Durchfluß vor

Druckmittel auf kleine Nebenwege beschränkt, nämlich auf Längskanäle in Form von Rillen 27a am Außenumfang des Stützringes 27, dessen Steuerkanten in Schließstellung stehen.

Mit seinem Boden 23 schließt der Steuerzylinder 20 formschlüssig an den Oberteil eines Ventilsitzes 35 am Steuerrohr 32 an. An diesem Ventilsitz kann ein nach Art einer Tellerbüchse ausgebildeter Steuerkörper 36 zur Anlage kommen, wenn er von dem Ventilauflager 38 eines Haltekörpers 39 abgehoben ist. Am Umfang seines Tellerteils hat der Steuerkörpers 36 eine Anzahl von Aussparungen 76, die außerhalb des Ventilsitzes 35 eine Strömungsverbindung von oben nach unten und umgekehrt ermöglichen, wenn der Steuerkörper 36 von dem Ventilauflager 38 abgehoben ist Insbesondere dienen die Aussparungen 76 am Rande des Steuertellers dazu, die sog. Unterluft nach oben durchzulassen.

Das Steuerrohr 32 ragt mit einem Rohransatz 37 in den Haltekörper 39 hinein, dessen Oberteil zylindrisch gestaltet ist und an einer Umfangsstelle (in F i g. 1 a rechts) einen Seitenkanal 40 hat. Der Haltekörper 39 ist einstückig mit einem Innenrohr 41, das vorzugsweise außen zylindrisch ist und parallel zu einer Rückstau-Bohrung 42 eine Spülbohrung 43 aufweist, die mit dem Inneren des Steuerrohr-Oberteils 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 mündet. Die Spülbohrung 43 ist in einem Abstand zu ihrem unteren Ende mit einer Radialöffnung 46 versehen, unterhalb welcher eine zusätzliche Anlaufbohrung 46a radial nach außen führt. Die am unteren Ende durch einen Gewindestopfen 47 verschlossene Rückstau-Bohrung 42 hat weiter oben eine Radialbohrung 45.

Zwischen dem Innenrohr 41 und der Außenwand 48 des Rohres 2 ist der Kopfteil eines Schlagkolbens 50 geführt, der ein zylindrisches Durchgangsloch 51 aufweist Ein Dämpfungsraum 48a mit einer Schulter 49 in der Außenwand 48 begrenzt den Weg des Schlagkolbens 50, der in F i g. Ib kurz vor seiner tiefsten Stellung gezeichnet ist An wenigstens einer Umfangsstelle hat der Schlagkolben 50 eine beispielsweise als Freistich ausgebildete Aussparung 52, an deren Oberteil zwei sich gegenüberliegende Bohrungen 53 schräg oder radial anschließen, während am axial unteren Ende der Aussparung 52 in gleichmäßigen Umfangsabständen z. B. drei oder vier Auslässe 53a angeodnet sind, die schräg oder radial gerichtet sein können. Im Durchgangsloch 51 sind Umfangsrillen 82 eingearbeitet, welche die Gleitbeweglichkeit des Schlagkolbens 50 auf dem Innenrohr 41 fördern.

Unterhalb der Schulter 49, die den Dämpfungsraum 48a begrenzt, hat die Außenwand 48 einen Ringraum 85, an den nach unten z. B. sechs oder mehr Entlüftungsbohrungen 84 anschließen. Letztere verlaufen parallel zu der Außenwand 48 und führen bis an die Gewindeverbindung 54 mit dem Oberteil der Haltekappe 55. Die Bohrungen bzw. Räume 84,85 gewährleisten zusammen mit einem Ringspalt 86 zwischen der Außenwand 48 und dem Haltekappen-Oberteil 55, daß der Schlagkolben 50 unabhängig von seiner jeweiligen Ausgangsstellung stets anfahren kann, also auch bei ungünstigen Druckverhältnissen.

Die Haltekappe 55 ist radial geteilt Ihre Hälften sind miteinander durch Bolzen 89 verstiftet, nachdem der Kopf 57 des Bohrmeißelschaftes 58 in die Haltekappe 55 eingesetzt wurde; dieser Kopf 57 ist im Durchmesser gegenüber dem Schaft 58 erweitert. Am Innen- und Außendurchmesser setzt die Haltekappe 55 den darüber befindlichen Rohrteil ohne Abstufung fort. Eine als Amboß-Anschlag wirkende Schulter 56 im unteren Teil der Haltekappe 55 begrenzt den Weg des Bohrmeißels 4 bzw. seines Kopfes 57 nach unten.

Ebenso wie der innere Unterteil der Haltekappe 55 hat der Schaft 58 des Bohrmeißels 4 Polygonprofil. Er ist an seinem unteren Ende mit einem schulterartigen

ίο Ansatz 73 ausgestattet und schließt entweder direkt oder über ein Pufferstück 65 aus elastisch-nachgiebigem Material an die innere Bodenfläche 74 der den Verschleißschuh 6 bildenden Bohrkrone 61 formschlüssig an, die mittels eines radialgeteilten Halteringcs 63

is mit dem unteren Ende des Bohrmeißelschaftes 58 lösbar verbunden ist Haltering 63 und Verschleißschuh 6 bzw. Bohrkrone 6i haben zu diesem Zweck ein Gewinde €4, das denselben Drehsinn wie der Hammerantrieb hat und vorzugsweise symmetrische, wellrohrförmig gerun dete Flanken aufweist. An seinem oberen Anschlagbund 72 hat der Haltering 63 innen ein Polygonprofil, das den Bohrmeißel-Schaft 58 formschlüssig umgreift (F i g. 2).

In gleicher Weise wie der Schlagkolben 50 mit einem Durchgangsloch 51 und der Bohrmeißel-Schaft 58 mit einem Zentraldurchlaß 60 versehen ist, hat auch ein gegebenenfalls vorhandenes Pufferstück einen Durchlaß gleicher öffnungsweite. An diese Durchlässe schließen die Spülluft-Öffnungen 67 der Bohrkrone 61 an, die einen verbreiterten Fuß 75 aufweist Am Boden und an der angefasten Bodenkante des Fußes 75 trägt die Bohrkrone 61 starr befestigte Hartmetall-Einsätze in Form von Warzen 69, die über den Umfang bzw. die

Bodenfläche vorzugsweise regelmäßig verteilt sind. Die Arbeitsweise eines solchen Tieflochbohrhammers

ist folgende. Durch die Bohrung 8 des Dämpfungskolbens 7 sowie durch die Düse 34 im Steuerrohr 32 gelangt ständig Druckmittel über die Bohrung 43, das Durchgangsloch 51 und den Zentraldurchlaß 60 sowie die öffnungen 67 an die Bohrlochsohle. Dadurch wird das während des Bohrvorganges erzeugte Bohrklein fortlaufend unter Druck ausgespült Wenn der Dämpfungskolben 7, dessen Polygonprofil im Rohr 2 gepunktet angedeutet ist, mit seinen Radialauslässen 10 die Aussparung 17f> nahe der gezeichneten unteren Stellung (Fig. la) erreicht, tritt Druckmittel in die zwischen dem Außenteil 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 fiber die Ringkammer 36a und gelangt durch den Einlaß 44 in den Arbeitsraum oberhalb des Schlagkolbens 50. Letzterer wird dadurch abwärts bewegt, bis der Kopf des Schlagkolbens 50 im Dämpfungsraum 48a vor der Schulter 49 einen gleichgroßen Gegendruck aufgebaut hat

Zuvor trifft das untere Ende des Schlagkolbens 50 aul den Bohrmeißel-Kopf 57, welcher hierdurch in dei Haltekappe 55 abwärts fährt und den Verschleißschuh ί bzw. die Bohrkrone 61 nach unten bewegt Da auch dei Bohrmeißel-Schaft 58 in der Haltekappe 55 einerseits und in dem Haltering 63 andererseits mit (gepunktei angedeutetem) Polygonprofil geführt ist, erfolgt während sämtlicher Axialbewegungen auch drehende Mitnahme, wenn von einem (nicht gezeichneten' Bohrmotor fiber ein (gleichfalls nicht dargestelltes] Gestänge eine Drehbewegung, auf den Bohrhammer 1 fibertragen wird.

Durch den Aufprall des Verschleißschuhes 6 bzw. dei Bohrkrone 61 auf die Bohrlochsohle federt dei

Bohrmeißel 4 nach oben zurück. Seine Aufwärtsbewegung kann sich auf den Schlagkolben 50 übertragen, der sich unter diesem Stoß und/oder durch den Druckmittel-Rückstau im Dämpfungsraum 48a sowie im Ringspalt 86, der Bohrung 84 und dem Ringraum 85 zunächst so weit abhebt, bis die Bohrungen 45 und 53 miteinander und mit dem Dämpfungsraum in Verbindung kommen. Der Druckmittelstau und die Aufwärtsbewegung des Schlagkolbens 50 bewirken aber auch, daß der Steuerkörper 36 vom Ventilauflager 38 abgehoben und an den Ventilsitz 35 gesdrückt wird. Gleichzeitig wird der Zustrom von Druckmittel zu dem Einlaß 44 und mithin zur Oberseite des Schlagkolbens 50 unterbrochen. Infolgedessen wirkt nun der volle Druck des über die Umfangsausnehmungen 76 an dem Steuerkörper 36 vorbeifließenden Druckmittels (Unterluft) durch den Seitenkanal 40 und die Rückstau-Bohrung 42 auf die Unterseite des Schlagkolbens 50, so daß dieser weiter aufwärts fährt und in seine Ausgangsstellung zurückgelangt Dann kann der nächste Arbeitstakt beginnen.

Statt dieses Vollast-Betriebes ist auch ein Teillast-Betrieb möglich, beispielsweise wenn der Bohrmeißel 4 unter dem Eigengewicht des Bohrhammers 1 einen schnelleren als den am Bohrgerät gerade eingestellten Vorschub erfährt und im Gestein keinen großen Widerstand vorfindet. In diesem Falle wird der Dämpfungskolben 7 bis an den Anschlag 14 nach oben zurückgezogen, und die Federbelastung des Steuerkolbens 28 hebt diesen an, bis sein Stützring 27 in den Ringraum 31 eingetreten ist, also seine Steuerkanten in Schließstellung stehen. Die Radialauslässe 10 sind dabei an dem mit einem O-Ring 80 abgedichteten Kragen des Gehäuses 17 ganz oder teilweise versperrt Nur im letzteren Fall kann das im Durchlaß 8 anstehende Druckmittel durch die Radialauslässe 10 und die Aussparung 17ft abströmen; es fließt dann aber über die in dieser Stellung fluchtenden Querbohrungen 33 und 29 in das Steuerrohr 32 und weiter in die Spülbohrung 43, so daß darin bei praktisch kurzgeschlossener Düse 34 der volle Betriebsdruck herrscht und die gesamte Druckmittelleistung für den Spülbetrieb eingesetzt wird. Eine solche verstärkte Druckmittelzufuhr ist beispielsweise zweckmäßig, wenn etwa die Einleitung von ca. 6mVmin unter 13 bar bei hartem Gestein nicht ausreicht und die Energie gesteigert werden muß, damit für die Bohrkleinspülung stets genügend Druckmittel zur Verfügung steht

Auch wenn der Dämpfungskolben 7 hochgezogen und der volle Spulbetrieb im Gange ist, wird durch die Rillen 27a am Stützring 27 noch für den Leerlaufbetrieb des Schlagkolbens 50 Druckmittel abgezweigt, das durch Bohrungen 24, den Innenteil des Steuerkörpers 36 und die Ringkammer 3Sa in den EmIaB 44 strömt, so daß die Oberseite des Schlagkolbens 50 beaufschlagt wird. Seine nachfolgende Aufwärtsbewegung geht in der oben geschilderten Weise mit Drnckmittelunterstützung über den Weg 76,40,42,45,52,53 bzw. 53a, 85,86 vorsieh.

Für den Betrieb des Bohrhammers 1 ist die Anordnung der Entlüftungswege im Schlagkolben 50 (Aussparung 52, Bohrung 53, Auslaß 53a) und in der Außenwand 48 (Bohrung 84, Ringraum 85, Ringspalte 86) von wesentlicher Bedeutung. Sie gestatten den sicheren Anlauf des Schlagkolbens 50 aus jeder beliebigen Ausgangsstellung auch unter extrem schlechten Bedingungen. Weil sich nach unten weitere Entlüftungswege durch das Bewegungsspiel des Bohrmeißels 4 und durch Längsrillen 87 in der Haltekappe 55 anschließen, ist die Entlüftung in allen Betriebsphasen des Bohrhammers 1 gewährleistet.

Dabei spielt die gegenüber dem Hauptpatent vereinfachte Steuerung eine große Rolle. Der Steuerzylinder 20 wird am Oberteil des Steuerrohrs 32 auf dessen

ίο Ventilsitz-Bund 88 formschlüssig aufgesetzt und durch die Druckfeder 19 daran in Anlage gehalten. Auf dem Steuerrohr 32 gleitet unter Belastung durch das Druckmittel einerseits und durch die Druckfeder 26 andererseits der Steuerkolben 28 hin und her, dessen nahe dem Stützring 27 befindliche Querbohrungen 29 in der oberen Stellung des Steuerkolbens 28 mit den Langlöchern 33 kurz vor dem oberen Ende des Steuerrohrs 32 in Strömungsverbindung kommen. Die Längsrillen 27a am Außenumfang des Stützringes 27 bilden weitere Durchlässe, welche die geschilderten Funktionen ermöglichen.

Die Betriebsweise des Bohrhammers 1 kann in einfacher Weise den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. So lassen sich Düsen 34 von verschiedener Durchlaßweite einsetzen, wodurch das Ausmaß der Druckminderung bzw. der adiabatischen Expansion nach Bedarf eingestellt werden kann.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und vor allem der Standzeiten können in den Dämpfungsraum 48a und/oder an dem Amboß-Anschlag Dämpfungsringe eingelegt werden, welche die Bewegung der zugehörigen Kolben auch dann weich abfangen, wenn sich im Schwersteinsatz Abnutzungen eingestellt haben sollten, die eine verschlechterte Abdichtung der axialbewegten Teile zur Folge haben. An verschiedenen Stellen sind jedoch Dichtungsringe zusätzlich vorgesehen, z. B. das Führungsband 12 und ein O-Ring 80 am Rohransatz 9 des Dämpfungskolbens 7 sowie ein weiterer O-Rin^; 81 zwischen dem Kopfteil des Innenrohrs 41 und dem Gehäuse 17.

Weitere Ausgestaltungen sind aus den Fig.2 bis 5 ersichtlich. Die in F i g. 2 dargestellte Draufsicht auf die Haltekappe 55 zeigt einerseits das PC 4-Profil mit eingearbeiteten Rillen 87 für die Führung des Bohrmei ßel-Schaftes 58, andererseits ein äußeres Rillenprofil 91, das in Verbindung mit (nicht gezeichneten) Fang- und Brechvorrichtungen zur Montage oder Zerlegung des Bohrhammers 1 benutzt werden kann. Zweckmäßig sind daher alle Außenteile des Bohrhammers 1 mit diesem

Rillenprofil 91 versehen, wie z.B. auch aus Fig.3

entnommen werden kann, die einen Querschnitt durch den unteren Teil der Außenwand 48 und den

Schlagkolben 50 zeigt Aus F i g. 4 und 5 gehen Einzelheiten der Ausbildung

des Kopfteils von Innenrohr 41 hervor. Man erkennt die Anordnung der Bohrungen 42,43 und des Druckmittel-Einlasses 44, welche unter optimaler Raum- und Materialausnutzung ineinandergreifen bzw. aneinander anschließen. Der Seitenkanal 40, welcher für die Beaufschlagung der Rückstau-Bohiung 42 wichtig ist, kann mit besonderem Vorteil als flacher Freistich ausgeführt sein, an dessen Axialenden z.B. je drei Schrägkanäle 83,83a anschließen (F ig. 5).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

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 zylindrischen Außenwand und einem zwei Längsbohrungen to und seitliche öffnungen, von denen wenigstens eine einer korrespondierenden Aussparung im Schlagkolben zugeordnet ist, aufweisenden Innenrohr gesteuert auf- und abbewegbar ist, wobei die kraftübertragenden axialbeweglichen Teile des Hammers in einem Polygonprofil ausgebildet sind, nach Patent 25 12784, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlagkolben (50) und in der ihn umschließenden Außenwand (48) zur Anlauf-Entlüftung des Bohrhammers (1) Entlüftungswege vorgesehen sind.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, mit einem Dämpfungsraum zwischen einem Kolbenkopf des Schlagkolbens und der Außenwand, dadurch gekennzeichnet, daß schräg nach oben oder radial gerichtete Bohrungen (53) im Schlagkolben (50) in den Dämpfungsraum (4&a) zwischen Kolbenkopf und Außenwand (48) münden und daß als Entliftungswege schräg nach unten oder radial gerichtete Auslässe (53a) im Schlagkolben (50), welche in dessen angehobener Stellung in einen Ringraum (85) der Außenwand (48) münden, und von dem Ringraum (85) ausgehende Entlüftungsbohrungen (84) vorgesehen sind, die in der Wandung (48) des Außenrohres (2) bis zu dessen Gewindeanschluß (54) an eine Haltekappe (55) für den Bohrmeißelkopf (57) führen.

3. Bohrhammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägbohrungen bzw. -auslasse (53, 53a) an den axialen Enden einer zylindrischen Aussparung (52) im Schlagkolben (50) sitzen.

4. Bohrhammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der einen, als Spülbohrung (43) vorgesehenen Längsbohrung des Innenrohrs (41) außen unterhalb einer Radialöffnung (46) eine weitere radiale Anlaufbohrung (46a) angeordnet ist.

5. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (50) und die ihn führenden Rohre (41;

2) zylindrisch ausgebildet sind.

6. Bohrhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsloch (51) des Schlagkolbens (50) zumindest in seinem oberen Abschnitt mit Umfangsrillen (82) versehen ist.

7. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekappe (55) radial geteilt ist und ihre Hälften verstiftet sind. ω

8. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem aus Steuerzylinder, Steuerrohr mit Ventilsitz, Steuerkolben mit Stützzylinder und Steuerkörper bestehenden Steuerteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (20) μ unter FormschluÜ zu dem Ventilsit/-!3und [?.S) ttn dem Steuerrohr Oberteil befestigbar ist, daß nahe dessen oberem Ende längliche Querbohrungen (33) vorhanden sind und daß der Steuerkolben (28) an seinem Stützring (27) außen Längsrillen (27ajhat.

9. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang zumindest eines Elements der Polygonprofil aufweisenden kraftübertragenden Hammerteile Rillen (87) ausgebildet sind.

10. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Dämpfungskolben (7) mit Umfangsabdichtungen versehen ist

11. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem aus Schaft und deren austauschbar angebrachtem Verschleißschuh bestehenden Bohrmeißel, dadurch gekennzeichnet, daß zur lösbaren Befestigung des Verschließsclhuhes (6) am Bohrmeißelschaft (58) dessen unteres Ende mit einem Ansatz (73) versehen ist, der von einem radial geteilten, in den Verschleißschuh (6) geschraubten Haltering (63) mit Anschlagbund (72) übergriffen ist

12. Bohrhammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (64) zur Befestigung des Halteringes (63) im Verschleißschuh (6) denselbes Drehsinn wie der Hammerantrieb hat und symmetrische, gerundete Flanken aufweist

13. Bohrhammer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Bohrmeißelschafts (58) an der inneren Bodenfläche (74) des Verschleißschuhes (6) direkt oder anter Zwischenlage eines Pufferstückes (65) formschlüssig angreift

14. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er außen mit einem Rillenprofil (91) versehen ist, vorzugsweise über seine ganze Länge.