DE2707157A1

DE2707157A1 - Schlagwerkzeug

Info

Publication number: DE2707157A1
Application number: DE19772707157
Authority: DE
Inventors: Ewald Heinz Kurt
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1977-09-01
Also published as: ZA77414B; AU2179477A; JPS52100301A; BE851316A; SE7701659L; CA1053999A; SE429253B; JPS5950837B2; US4084646A; AU505966B2; GB1522932A; FR2375427A1; FR2375427B1

Description

Schlagwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein durch ein Druckmedium betütJ(,bares Schlagwerkzeug, das insbesondere bei mechanisch betätigten Schlagbohrern verwendbar ist, wie sie bei Gesteinsbohrarbeiten und ähnlichen üblich sind. Die Erfindung ist insbesondere f'Jr solche Anwendungsfälle geeignet, in denen der Durchmesser des Bohrkörpers beschränkt 1st, z.B. dann, wenn der Bohrkürper iem Bohrkopf in das Bohrloch hinein folien soll. In solcher: Fälle;: ist natürlich der Durchmesser des Bohrers durch den Durchmesser des Bohrmefesels beschränkt, d.h. er muß etwas kleiner nicht nur deshalb sein,damit er in das Bohrloch eindringen kann, sondern auch dazu, daß.das zerkleinerte Material entweichen kann,

Drei hauptsächliche Gesichtspunkte für solche Bohrwerkzeuge sind eine hohe Leistung, Einfachheit und Verläßlichkeit der Bauweise sowie die leichte und billige Ersetzbarkeit von durch Schlagen oder Schleifen abgenutzten Teilen. Derr^erriäß ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, ein druckmittelbetätigtes Schlagwerkzeug der oben erwähnten Art zu schaffen, das Jsistungsfähig, von einfacher und verläßlicher Bauart und in solcher Weise gebaut ist, daß es eine rasche Zerle^un^ und

D-707 SCHWÄBISCH CMOND GEMEINSAME KONTEN: D-B MfINCHfN 70 Telefon: (07171) 56 »0 Deuitche Hink Mündicn 70/37 349 (BIZ 700 700 10) Til.lon: (0 S9) 77 f¹) H. SCHROETER Tilc(trimme: SJiroqiit SAwiit.ii.il (imünd 02/00 535 (BLZ 613 700 J6) K.LEHMANN Tclegnmmc: SJirurpat DoJufiiK 49 I'clci: 7241161 pigdd PusisJicdtliontn MünJwn 1679 41-104 LlpowtkynriSe 10 Tel»: 5 212 248 piwe d

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Austauschung von Teilen erlaubt. Weiterhin soll es aus einer gerinpstmöglichen Anzahl von Teilen bestehen, die außerdem se gestaltet sein sollen, daß die Schwierigkeit ilirer Hers tellur..;;; und die Kosten gering sind. Außerdem soll mit der Erfindung t;cw<,iu wie möglich außeimlttiges axiales Bohren von Mündungen ersetzt ur.;l der weitestgehend mögliche Ersatz derselben durch oberflächo;:- bearbeitete Kanäle z.B. dem Umfang nach bearbeitete Rillen, erreicht werden.

Außerdem soll ein größtmöglicher Energieübergang vom Schlagkolben auf den Schlagmeißel erfolgen und weiter die Anwendung eines konstanten Drucks in Schlagrichtung auf die äußere Fläche des Kolbens stattfinden. Der Schlafmechanismus besteht aus nur einen; beweglichen Teil und die gesamte Ventilsteuerung dec DrucKmediums wirddurch die besondere Art der inneren und äußeren l\.-näic am Kolben bewerkstelligt. Weiterhin soll gemäß der Erfindung ein Gehäuse vorgesehen sein, das wendbar ist, damit eine rr.c^li chst lange Lebensdauer erzielt wird. Durch Wenden des Gehäuses kun.i man den größten Verschleiß nahe dem Meißel auf beide Enden der Hülse verteilen.

Erfindungsgemäß sind deshalb am einen Schlagbohr^erät vorgesehen: Ein Gehäuse, das sich längs des Bohrgeräts erstreckt, ein hinterer Kopf an einem Ende des Gehäuses zur Verbindung des Bohrgeräte mit einem Bohrgestänge und einer Quelle fUr das Druckmedium, ein Verteiler innerhalb des Gehäuses an einem Ende desselben, ein Schlagglied am anderen Ende des Gehäuses, welches zwischen den. Verteiler und dem Bohrmeisel eine Banner im Gehäuse bildet, eine Zylinderhülse mit Radialabstand in der Karrner, urr ,^e.^en ein Ende einen ringförmigen Durchgang zu bilden, und ein Kolben in der Kammer zur axial hin- und hergehenden Bewegung darin und zur Ausübung eines Schlags auf den Bohrmeißel, wobei der Kolben in gleitendem Kontakt mit der Zylinderhülse in Richtung auf ein Ende zu steht und in gleitendem Kontakt mit dem Gehäuse in Richtung

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auf das andere Ende.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeilen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den hinteren Abschnitt eines druckmittelbetätigten Schlagwerkzeug, irr. geseilten Beispiel eines pneumatischen Gesteinsbohrers für Arbeiten

innerhalb des Bohrlochs,
Fig.IA eine Fortsetzung an der Vorderseite dec Bohrwerkzeugs de:· Fig. 1 mit dem Ende des Kolbens, seinem Gehäuse una derr.

Schlagbohrmeißel, der zum Schlag gerüstet ist, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Schlagwerkzeug nach der Linie

2-2 der Fig. 1
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Schlagwerkzeug nach der Linie

3-3 der Fig. IA
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Schlagwerkzeug nach eier Linie

4-4 der Fig. IA,
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Schlagwerkzeug nach der Lir.ie

5-5 der Fig. IA,
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Schlagwerkzeug nach der Linie 6-6 der Fig. IA.

In Fig. 1 ist die obere Hälfte eines druckmittelbetätijten Schlagwerkzeugs gezeigt und als ganzes mit 1 bezeichnet. Das hier beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel zei^t ein pneumatisches Steinbohrgeriit, das zurr. Arbeiten irr. Bohrloch rreei^not ist. Diese Vorrichtung ist geeignet, in das zu bohrende Loch mittels eines geeigneten Bohrstahls 2 abgesenkt zu werden. Das Gerät ist mit einer hinteren Kupplung 3 versehen, die der. Bchrstahl mit dem übrigen Teil des Bohrkörpers verbindet. Die hintere Kupplung 3 ist mit einem passenden Gewindeabschnitt 4 versehen, der die hintere Kupplung 3 rc it dem Bohrstahl ?. verbindet. Die hintere Kupplung 3 weist eine Mittcnbohrun^, 5 auf, durch die das pneumatische Druckmedium vom Bohrstahl 2 her dem übrigen Teil des Bohrgeräts zugeführt wird. Ein Gehäuse 6 wiederum

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ist mit der hinteren Kupplung 3 mitteis eines im Gehäuse selbst ausgebildeten Gewindes 7 verbunden. Ein Schlagbohrmeißel 8 ist in seiner Längsführung 9 iiemäß Pig. IA aufgenommen. Die Längsführung 9 ist mittels eines im Gehäuse ausgebildeten Gewinde: 7 mit dem Gehäuse 6 verbunden.

Der Schlagbohrmeisel 8 ist innerhalb der Längsführung 9 so gelagert, daß er eine beschränkte axiale Bewegung ausführen kiarm. Die axiale Bewegung des Schlagbohrmeissels 8 ist mittels einjr, aufgeschnittenen Haltorinpjs Io begrenzt. Der Schlagbohrmeißel w ist in Drehrichtung durch den Bohrstahl 2, die hintere Kupnlun>r 3, das Gehäuse 6, die Längsführung 9 und schließlich den Antriebsstift 11 angetrieben. Die Art dieses Antriebs ist ähnlich der in US-PS 3 517 754 beschriebenen, aus der das Prinzip gut verständlich hervorgeht. Ein Kompressionsring 12 und ein Abstandsring 1} vervollständigen die Befestigung- und Führungselemente für den Schlagbohrmeißel 8.

Gemäß Fig. 1 ist ein Verteiler 14 innerhalb des Gehäuses 6 zum einen Ende hin nahe der hinteren Kupplung 3 vorgesehen. Der Verteiler 14 gleitet in das Gehäuse 6, wenn die hintere Kupplung 3 abgenommen wird. Wenn die hintere Kupplung 3 mittels des Gehäusegewindes 7 an ihre Stelle geschraubt wird, dient der Bundring 15 dazu, den Verteiler in seiner Lage zu halten. Der Verteiler 14 ist mit einem Rückschlagventil 16 versehen, das du.su dient, eine Ruckströmung des Druckmediums und/oder von Fremd körpern in das Bohrgestänge zu verhindern. Ein Rückschlagventil 16 ist innerhalb einer Bohrung 17 im Verteiler 14 angeordnet. Eine Feder 18 dient zur Belastung des Rückschlagventils in seiner geschlossenen Stellung in Berührung mit der Mittenbohrung 5 der hinteren Kupplung 3· Eine 0-3ingdichtung 19 ist zwischen den. Rückschlagventil 16 und der hinteren Kupplung 3 vorgesehen. Das Rückschlagventil 16 hat außerdem einen T-fürmi^en Durchhang 22, der einen Zugang für das Druckmedium zur Bohrung 17 schärft. Ein axial gebohrter Durchgang 2o ist im Verteiler vorgesehen.

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Dieser Durchgang schafft eine Möglichkeit, um das Druckmedium direkt durch den Verteiler dem übrigen Teil des Schlaggeräts zuzuleiten, was im nachfolgenden beschrieben wird.

Die Menge der durch den axial gebohrten Durchgnni] 2o geher.dc-n Strömung wird mittels eines Drosseleinsatzes 21 eingestellt. Im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist ein fester Drosseleinsatz 21 vorgesehen, so daß kein Druckmittel durch J-:. axial gebohrten Durchgang 2c durchströmen kann. Bei einigen Arv-on von Stein- oder Bodenformationen ist es erwünscht, eine gleichmäßige oder verstärkte Durchströmunζ der. Schi η y.vrrkzju^s rättcic des Druckmediums vorzusehen. Dies wird erreicht, indem man den Drosseleinsatz 21 entnimmt oder ihn mit einer genau besessenen Bohrung versieht (was aber nicht dargestellt ist).

Nachfolgend wird der Schlagmechanismus be sch rieben. Die Hanrt- quelle für den Schlag beim Bohren stellt der Kolben Z>o dar. Der Kolben 3° bewegt sich innerhalb der Kammer hin und her, die im Gehäuse einerseits vom Verteiler 14 und andererseits vom Schlagbohrmeißel 8 begrenzt wird. Zwischen diesen zwei Extrer.istellungen kann der Kolben hin und hergehen, je nachdem wie er durch Einleitung von Druckmedium gesteuert ist. Der Kolben ?c des Bohrwerkzeugs hat einen abgestuften Durchmesser, wovon ein kleiner Duchmesserabschnitt mit einem größeren Durchmesserabschnitt durch eine Schulter 34 verbunden ist. Der Kolben hat eine obere Druckfläche 3¹ über dem kleineren Durchmesserabschnitt und eine den Stoß ausübende oder Hammeroberfläche 4o an seinem unteren, vergrößerten Durchmesserende. Der Kolben hat eine äußere, an Umfang liegende dichtende Oberfläche 32 an seinem verringerten Durchmesserabschnitt· und eine äußere am Umfang liegende dichtende Oberfläche 39 ²^ seinem unteren Durchmesserabschnitt. Axiale Schlitzkanäle 33 sind am verringerten Durchmesserabschnitt des Kolbens vorgesehen und beginnen in einem ziemlichen Abstand vom oberen End« des Kolbens, von wo sie bis zur Schulter 34 reichen. Axiale Schlitzkanäle · 36 sind am größeren Durchnesserabschnitt

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des Kolbens vorgesehen, wo sie in einem beträchtlichen Abstand von der Hammeroberfläehe am unteren Ende beginnen und in die Schulter 34 einlaufen. Die Schlitze 33 und 36 stellen ein Mittel dar, mittels dessen das Druckmedium in der Lage ist, sich axial entlang dem Außunabschnitt des Kolbens fortzubewegen, ausgenommen an den Enden, während der Kolben in der Zylinderhülse 50 und dem Gehäuse 6 geführt ist. Das nicht geschlitzte Ende des Kolbens dient als Dichtung gegen die Strömung des Druckmittels, wenn eich der Kolben in Berührung mit den inneren Oberflächen der Zylinderhülse 5o bzw. des Gehäuses 6 befindet. Eine den Stoß übertragende oder Hammeroberflache 4o ist am unteren Ende des Kolbens 3° vorgesehen. Diese schlägt auf eine schlagaufnehmende oder Amboßfläche

41 des SchlagbohrmeJasels 8, wenn vom Kolben 3o ein Schlag auf den Schlagbohrmeißel 8 ausgeführt wird.

Der Kolben 30 ist wie der Verteiler 14 mit einer axialen Bohrung

42 versehen. Diese wiederum hat an ihrem oberen Ende eine innere dichtende Oberfläche 4} und an ihrem unteren Ende eine innere dichtende Oberfläche 44. Die Zylinderhülse 5o ist ebenfalls innerhalb des Gehäuses 6 angeordnet und bildet eine im wesentlichen konzentrische Hülse innerhalb einer Hülse in dem Abschnitt des Gehäuses nahe dem Verteiler. Die Zylinderhülse ist frei, im Gehäuse zu gleiten, wenn der Verteiler 14, Bundring 15 und die hintere Kupplung 3 entnommen werden. Sie wird, wie in Fig. 1 gezeigt, an ihrer Stelle gehalten.Die axiale Bewegung in Richtung auf das andere Ende oder das Ende in Richtung auf den Schlagbohrmeißel wird mittels eines Abschnitts vergrößerten Durchmessers oder Vorsprungs 51 verhindert, der mit einer Schulter 60 im Gehäuse 6 in Berührung tritt. Ein ringförmiger Durchgans 52 ist durch den radialen Zwischenraum zwischen der Zylinderhülse 5c und dem Gehäuse 6 gegeben. Die Zylinderhülse wird in konzentrischer Lage mittels des Vorsprungs 5I und der Felder 53 am unteren Ende der Zylinderhülse 50 gehalten. Die Wirkungsweise der Felder 53 wird am besten unter Bezugnahme auf Fig. 2 verständlich. Der

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Kolben 3° ist ähnlich mit Feldern versehen, um die axi.ilο Strömung des Druckmittels zu gestatten, während eine Führung an der inneren Oberfläche der Zylinderhülse 5o (sieh·? Fig. 3) und der inneren Oberfläche 37 des Gehäuses (siehe Fi^. s) gegeben ist. Die Fig. 5 und 6 zeigen den Kolben in weiteren Schnitten in verschiedener Höhe (siehe Fig. IA).

Im folgenden wird die Art der Ventilsteuerun<i und Anordnung der Durchgangsöffnungen beschrieben. Der Verteiler 14 hat eine Reihe von länglichen Bohrungen 6l, die das Druckmedium vom Einlaß 7o zu einem, am Umfang liegenden Einschnitt 02 durchgehen lassen, der sich nahe dem unteren Ende des Verteilers 14 befindet. Der- am Umfang liegende Einschnitt 62 ist; mit gebohrten Mündungen 63 in der Zylinderhülse 50 ausgerichtet,. Durch die vorher erwähnten Durchlasse und Mündungen ic.inn Druckmedium zum ringförmigen Durchgang 52 um die Zylinderhiilce 'jo strömen. Nach dem ringförmicen Durch^an^ 52 kann das Druckmediurr. in die durch das Gehäuse 6, den Kolben 3° und die Zylindern?!!.r;e oo gebildete Kammer 64 eintreten. Solange Druckmedium dem Einr.'-n. 7 ο zugeführt wird, wird eine gleichbleibende Versorgung dieser Kamirei· mit Druckmedium erfolgen, und zwar über den ^c:chon beschriebenen Durchgang. Der Verteiler ist mit einem Auslauansatz 05 verroh·;.·."., der einen vergrößerten Kopf und dichtende Oberflächen όό nai,. Wenn der Kolben 3© sich genügend weit in Richtung auf den Verteiler zujbewegt hat, um den Auslauansatz 65 zu erfassen, greifen der vergrößerte Kopf und die dichtenden Oberflächen 6b sowie die innere dichtende Oberfläche 43 ineinander und schließen die axiale Bohrung 42 gegen den Zustrom von Druckmedium ab , das dorthin vom oberen Ende der Kammer 64 gelangen könnte.

In ähnlicher Weise ist der Schlagbohrmeißel 8 mit einem Auslai3-ansatz 23 in Form eines Rohres versehen, das mit der dichtenden Oberfläche 44 des Kolbens 3° zusammen arbeitet, um das Druckmedium daran zu hindern, in die Auslaßbohrung 67 des Schlagbchrmeteels fi

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einzutreten, wenn der Kolben gegen sein anderes oder Schlammeiüolend zu.liegt. Eine Reihe von Umfangsrillen sowohl im Gehäuse 6 als auch in der Zylinderhülse 5o arbeitet je nach Lage des Kolbens mit diesem so zusammen, daß entweder Durchlaß oder Sperrung der Strömung des Druckmediums zu Kammern gegeben ist, die an entgegengesetzten Enden des Kolbens ausgebildet sind. Die Wirkungsweise dieser Umfangsrillen in Zusammenarbeit mit den dichtenden Oberflächen, wie sie oben beschrieben wurden, wird aus der nachfolgenden Beschreibung der Wirkungsweise des Schlagwarkzeugs ersichtlich.

Im Betrieb wird Luft mit einem Druck zwischen 7at und l8at (was von der verfügbaren Druckquelle abhängt) dem bohrgerät vom Bohrstahl über den Einlaß 7o im hinteren Kupplungskopf zugeführt. Der Luftdruck drückt das Rückschlagventil 16 in Vorwärtsrichtung gegen die Kraft der Feder Ib, die das Ventil in seinem Sitz hält, wenn keine Luft zugeführt wird. Die Luft geht um das Rückschlagventil 16 herum und hierauf in den Verteiler 14 über 6 längliche Bohrungen 61. Diese Bohrungen münden im Einschnitt 62 im Verteiler. Von'hier aus geht die Luft durch 6 gebohrte Mündungen 63 in der Zylinderhülse 5o in den ringförmigen Durchgang 52 zwischen dem Außendurchmesser der Zylinderhülse 5o und der Innenseite des Gehäuses 6.

Von hieijaus gelangt die Luft weiter in die Kananer 6h zwischen der Kolbenaußenseite 33 und dem Innendurchmesser des Gehäuses Diese stellt einen Luft- Zwischenbehälter dar, da in dieser Kammer stets Druckmedium vorhanden ist und von hieijaus entweder zur oberen Kammer 68 des Kolbens oder zur unteren Kammer 69 des Kolbens gelangt. Wenn sich der Kolben in seiner unteren Laj;o befindet(die in Fig. 1 und IA gezeigt ist), die er auch einnimmt, bevor die Luft angeschaltet wird, geht die Luft zur unteren Kammer 69 durch und übt eine Kraft auf die untere den Stoß übertragende Oberfläche 4o des Kolbens 30 aus, wobei sie ihn nach oben in sein Einlaßende treibt. Die Luft fährt fort, der unteren Kammer 69 zuzuströmen, bis die untere Dichtungsflache 39 des Kolbens

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in Berührung mit der inneren Oberfläche 37 des Gehäuses gelangt, d.h. bis die Kante 86 die Schulter 87 berührt. In diesem Augenblick wird die Luft von der unteren Kammer 69 abgesperrt. Der Kolben setzt seine nach oben gerichtete Bewegung allerdings aufgrund seiner Geschwindigkeit und der Ausdehnung der Luft in der unteren Kammer fort. Durch die Anhebung des Kolbens zieht sich die untere dichtende Oberfläche 44 der axialen Bohrung k2 des Kolbens 3o vom Ende ^es Auslaßansatzes 23 ab. An dieser Stelle des Arbeitszyklus bläst die Luft in der unteren Kammer in den Bohrmeisel 8 und dessen Auslaßbohrung 67 aus.

Während dies am unteren Ende des Kolbens vorsieh geht, ist eine andere Abfolge am oberen Ende zu beobachten. Als erstes geschieht, daß die obere Kammer 68 abgedichtet wird, wenn die dichtende Oberfläche 43 der Axialbohrung des Kolbens das untere Ende des vergrößerten Kopfs 66 des Auslaüansatzes 65 des Verteilers erfaßt. Kurz danach wird Druckmedium in die Kammer 6b eingeladen, da die Kante 88 der Kolbenschlitze 36 die Schultor 89 der Vertiefung 80 in der Zylinderhülse 50 freigibt. Die in die obere Kammer 68 eintretende Luft hält zunächst den Kolben bei seiner Aufwärtsbewegung an (ungefähr 25 mra bevor er den Verteiler treffen würde) und kehrt die Richtung der Bewegung des Kolbens um, wobei sie ihn mit zunehmender Geschwindigkeit vorwärtstreibt. Der Druckmittelzufluß zur oberen Kammer 68 wird abgesperrt, wenn die Kante 88 der Kolbenschlitze 36 die Schulter 89 der Vertiefung 80 wieder erreicht. Von dieser Stelle an wird der Kolben durch sich ausdehendes Druckmedium an;j;etrieben. Wenn die dichtende Oberfläche 43 die Berührung mit dem vergrößerten Kopf 66 des Verteilerauslaßansatzes verliert, wird Luft in der oberen Kammer 68 durch den Kolben 30 abgelassen, und zwar in den Auslaßansatz 23 und weiter durch den Metee1 8. Der Kolben setzt seine Bewegung in Richtung auf das andere Ende fort, bis die Kante 86 der unteren dichtenden Oberfläche 39 des Kolbens 30 die Berührung mit der Schulter 87 der inneren Oberfläche Jo des

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Gehäuses wiederum an einer Stelle verliert, an der Luft, erneut der Kammer 69 zufließt. Kurz danach schlägt der Kolben J5o gegen den Meteel 8. Der Kolben wird etwas zurückgeworfen, was, zusammen mit erneut in die untere Kammer eintretender Luft den nächsten Arbeitszyklus in Gang setzt.

Wenn zusätzliche Luft zur Reinigung des Bohrlochs von Bohrklein erforderlich 1st, kann der Drosseleinsatz 21 beseitigt oder J';~ch eine kalibrierte Bohrung ersetzt werden, was die Luft veranlag, kontinuierlich in das Auslaßsystem zu blasen, was die Luft er-^:in:-V die bereits aufgrund der Kolbenbewegung ausgeblasen wird. Wenn das Bohrgerät aus dem Bohrloch gezogen wird, wird der Meisel in eine Lage fallen, die niedriger ist als die in Fig. 1 gezeigte Lage und die durch den aufgeschnittenen Haltering Io begrenzt ist, der die Kante 81 berührt. Der Meisel kann dann nicht weiter nach unten fallen. In dem Augenblick, indem der Meicol nach unten r,oht und der Kolben ihm folgt, geschehen drei Ereignisse, Zuerst gibt das obere Ende des Kolbens Jo eine Reihe von Bohrungen 82 in der Zylinderhülse frei. Dies verursacht, da3 das Druckmedium in die obere Kammer 68 eintritt und frei in das Auslaßsyaterr. blas-. Zweitens kommt die untere Kante 9o der dichtenden Oberfläche yj mit der inneren Oberfläche 37 des Gehäuses an der Schulter 91 in Berührung und verhindert so die Strömung des Druckmittels in die untere Kammer 69. Drittens gibt die untere Kante 92 der Mefeelschlitze 83 die Schulter 84 im Abstandsring \J> frei, wodurch die in der unteren Kammer 69 eingeschlossene Menge an Druckmedium einen Auslaß zur Außenseite über die Längsfühiung 9 erhält. Wenn keine Luft der unteren Kammer 69 zugeführt und die dann . eingeschlossene ausgelassen wird, besteht keine Kraft mehr, um den Kolben 30 anzuheben, so daß der Arbeitskreislauf anhält und der Bohrer in seine Blasstellung gelangt. Sie wird deshalb die Blasstellung genannt, weil in ihr Luft durch die Bohrungen 82 in das Auslaßsystem und von hier in das im Gestein gebohrte Loch geblasen wird. Wenn der Meteel wieder auf das Gestein

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zu gestoßen wird, wird der Kolben angehoben, was die Entlüftung schließt, die Bohrungen 82 schließt und Luft der unteren Knmrr.cr 69 zuführt. Das Bohren beginnt dann in der normalen Weise mit einem neuen Arbeitszyklus.

Die Vorteile dieser Bauweise sind: Die Kraft zum Antrieb des Kolbens besteht aus der Kombination einer k onstanten duroh Luft auf den äußeren Umfangsteil ausgeübten Kraft, die auf die Filier ~$h und 35 im Sinne einer gleichbleibenden, nach unten treibendeii Kraft wirkt, und einer durch expandierende Luft ausgeübten Kraft auf die obere Druck oberfläche J>1. Im Ergebnis ist die durchschnittliche Kraft auf den Kolben bei seinem Abwärtshub etwas höher als bei herkömmlichen Bohrwerkzeugen, die in diesen Bereich Luft auslassen.

Zusätzlich werden keine Löcher im Kolben oder im Gehäuse für seitliche Durchlaßöffnungen gebraucht. Das Gehäuse, das v/e₍;;en des abnützenden Plußes von ^üohrgut aus dem Bohrloch starkem Verschleiß unterliegt und häufig ausgewechselt werden mu3, wird ein weniger teures Ersatzteil. Durch Anordnung der oberen und unteren Profile im Gehäuse symmetrisch zu einer Mittenebene, wie dies in Fig. 1 und IA gezeigt ist, wird das Gehäuse wendbar.

Obwohl der SchlagbohrmeJasel 8 als einzelner, aus einem Stück bestehenden Teil gezeigt wurde, ist für den Fachmann klar und auch allgemein üblich, daß der MeiEel in zwei oder mehr trennbare Teile geteilt sein kann, z.B. einen oberen Schaft oder AmboJteil und einen SehneidmeJasel oder Kopf. Zusätzlich ist es allgemein Übung, die Befestigung des Auslaßansatzes und des Auslairchres umzudrehen, d.h. so, daß entweder eines oder beide davon ein Teil des Kolbens mit entsprechend passenden Dichtoberflächen im Verteiler oder dem Bohrende sind. Jede dieser Abwandlungen stellt ein bauliches und wirkungsmäßiges Äquivalent zur beschriebene! Bauform dar.

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Claims

PA ΓΕΝ ι ANVvAl ΓΕ HELMUT SCHRGtirhrt K.L/\US LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-INC. Ingersoll-Rand Company 17. Februar 1977 ir-55 Se/M ANSPRUCHE

1. Schlagbohrgerät, enthaltend

ein Gehäuse (6) für das Bohrgerät,

einen hinteren Kupplungskopf (3) an einem Ende des Gehäuses zur Verbindung des Bohrgeräts mit einem Bohrgestänge und einer Quelle von Druckmedium,

einen Verteiler (14) innerhalb des Gehäuses (6) an einem Ende dieses Gehäuses,

eine Schlageinrichtung (8) am anderen Ende des Gehäuses, das eine Kammer (68, 69) mit dem einen Ende (CS) in Richtung auf den Verteiler und mit dem anderen Ende (69) in Richtung auf die Schlageinrichtung zwischen dem Verteiler und der Schlageinrichtung im Gehäuse bildet, eine Zylinderhülse (5o) in der Kammer an einem Ende dieser Kammer, einen Durchgang (52) für Druckmedium zwischen dem Gehäuse und der Zylinderhülse zur Zufuhr von Druckmedium zur Karwr.er, einen Kolben (30) in der Kammer zur hin- und hergehenden Bewegung in dieser und Erteilung eines Schlages auf die Schlageinrichtung, wobei der Kolben in gleitender Berührung mit der Zylinderhälse nahe dem einen Ende dieser Karrmer und

ri-707 sniwAnisrn gmünd gemeinsame κονγεΝ: d-8 München 7O

lVlilun: (07171) 56 90 Uun.hi· hank. Muiuhrn 70/37369 (UlZ 700 700 IC) Trlclun: (OS·)) 77 1I9 56

H S(HHOETER TiKjjnmim.·: SJiriH-pil SJi» jluwh (.müml 02/00 535 (Bl Z 61 3 700 16) K.LEHMANN IVIc^rnnnu : SJir. κ-pat

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und in gleitender Berührung mit dem Gehäuse in der Nähe de3 anderen Endes der Kammer steht,

und Einrichtungen (5o, 33, 80) zur abwechselnden Zufuhr vcn Druckmedium zu wenigsten einem Teil der einen Seite (31) des Kolbens gegen das eine Ende der Kammer und (37, 36, 39) zu wenigstens einem Teil der anderen Seite (4c) des Kolbens gegen das andere Ende der Kammer (69)·

2.,Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ohne t, daß die Einrichtungen zur abwechselnden Zufuhr von DrucKfi.odiun: ein Fingerventil (65) und ein Auslaßrohrventil (23) enthalten.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei c h η tv ι, daß der Verteiler (14) mit einem Pinp:erventil (65) versehen ist, das in die Kammer (68) rajt, daß die Schlafeinrichtung (8) mit einem AuslaUrohr-Ventil (23) versehen ist, und daii der Kolben (3o) nacheinander mit dem Pin^erventil (65) und dem Auslaßrohr-Ventil (23) zusammenarbeitet, um die Zufuhr und den Auslaß von Druckmedium zu den Kammerteilen (68, 69) auf jeder Seite des Kolbens (30) zu steuern,

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) ein Teil der Kammer (69) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze i c h π ~ υ, daß das Gehäuse innere, in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefungen (39) aufweist, die ein Teil des inneren Verbindung?- systems sind und durch ihre zu den Enden symmetrische Ancrdaurv., die Umkehrung erlauben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ohne t, daß Druckmedium dauernd wenigstens auf einen Teil (34)des Kolbens (3o) einwirkt, um eine konstante Antriebskraft in Richtung auf

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das zweite Ende der Kammer zu bewirken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (14) mit einem Rückschlagventil (16) versehen ist, das.die RUckströmung durch das Schlagbohnrerät verhindert.

8. Schlagbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ebnet, daß der Verteiler (14) mit einer Mittenbohrun^ (4j5) zur Aufrechterhaltung einer konstanten Strömung von Druckmedium zur Schlageinrichtung versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei c h n e t, daß der Kolben mit einer Mittenbohrung (4j5) zum Auslaßen des Druckmediums aus einem Ende der Kammer (68) in der gegen das zweite Ende der Kammer zu gelegenen Stellung

des Kolbens und zur Aufrechterhaltung einer konstanten Strömung von Druckmittel zum Schlagmefesel versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (52) für das Druckmittel ein ringförmiger ZufUhrungsdurchgang zwischen der ZylinderhUlse (5o) und dem Gehäuse (6) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3o) mit dem Gehäuse (6) als Ventil zusammenarbeitet, um Strömung von Druckmittel zur anderen Seite des Kolbens abzuschließen, und daß der Kolben mit der ZylinderhUlse als Ventil zusammenarbeitet, um Strömung von Druckmittel in Richtung auf die eine Seite des Kolbens abzuschließen.

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12. Vorrichung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mündungen (82) in der ZylinderhUlse, um Strömung von Druckmittel zur Schlafeinrichtung (8) stets zu gestatten, wobei die Schlageinrichtung aus einer ersten Betriebstellun^ nahe der Kammer (69) in eine zweite Schlagstellung axial entfernt von dieser Kammer beweglich ist.

13· Schlagbohrgerät mit einem Gehäuse, einem hinteren Kupplungskopf (3) an einem Ende des Gehäuses, einer Verteilereinrichtung (l4) zum Verteilen von Druckmedium innerhalb des Geiüiuses, einer zur Aufnahme von Schlagen geeigneten Einrichtung (8) am anderen Ende des Gehäuses, einem hin- und hergehenden Kolben (30) in dem Gehäuse zur Ausübung eines Schlags auf die Einrichtung zur Aufnahme des Schlags, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung (14) außerdem Mittel (5o) enthält, um fortwährend Druckmittel auf wenigstens einen Abschnitt (JJ¹O des Kolbens, der gegen das eine Ende des Gehäuses (6) zuliegt, auszuüben, wodurch der Kolben in Richtung auf das andere Ende des Gehäuses verstärkt beschleunigt wird, um einen verstärkten Schlag auf die den Schlag aufnehmende Einrichtung (8) auszuüben.

14. Schlagbohrgerät nach Anspruch I3* dadurch gekennzei cn net, daß die Mittel (5o) zum fortwährenden Ausüben von Druckmittel-Druck dieses gegen eine ganz außen liegende Fläche des Kolbenquerschnitts (3*0 wirken läßt, bezogen auf eine Richtung quer zur hin- und hergehenden Bewegung.

15· Schlagbohrgerät, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (6) für das Gerät,

einen hinteren Kupplungskopf (13) an einem Ende des Gehäuses zum Anschluß des Bohrgeräts an ein Bohrgestänge und an eine Quelle von Druckmedium

einen Verteiler (14) in dem Gehäuse gegen den hinteren Kupplungskopf (3) zu, um die Strömung von Druckmittel zu leiten

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eine Zylinderhiilse (5o) in dem Gehäuse (6) an der dem Verteiler (14) zu gelegenen Seite, um den auü dem Verteiler· kommenden Strom von Druckmittel zu lenken, eine Schlageinrichtunj; (8) am anderen Ende des Gehäuses, wobei der Verteiler (14), die Zylinderhiilse (5o), das Genauso (6) und die Schlageinrichtung (8) zusammen eine Kammer begrenzen,

wobei ferner ein hin- und hergehender Kolben (j>o)in der Kuniir^r gelagert ist und einen größeren und einen kleineren Durchmesser aufweist, die durch eine Schulter (M) verbunden sind, wobei der Kolben (3o) wenigstens teilweise in der Zylinderhülse (5o) liegt und wenigstens teilweise in Gleitkontakt mit dem Gehäuse (6),

wobei der kleinere Durchmesser des Kolbens (3o) mit der Zylinderhülse (5o) zusammenarbeitet, um abwechselnd eine Dichtung und einen Strömungsweg für das Druckmittel zu dem Teil der Karr.mer zu bilden, der gegun den Verteiler ^ul^ii,^:: i:;t. und der größere Durchmesser des Kolbens (J5o) mit dem Gehäuse (6) zusammenarbeitet, um abwechselnd eine Dichtung und einen Strömungsweg für das Druckmittel zu dem Teil der Kairoer (69) herzustellen, der gegen die Schlageinrichtung (8) zu gelegen ist, und

Mittel zum dauernden Zuführen von Druckmittel zu dem Teil der Kammer (64), der zwischen den durch den kleineren und durch den größeren Durchmesser gebildeten Dichtungen des Kolbens liegt, wobei ein gleichbleibender Druck auf die Schulter (34) des Kolbens wirkt, um eine konstante Kraft auf den Kolben in Richtung auf die Schlafeinrichtung auszuüben.

l6. Vorrichtung nach Anspruch 15> dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) mit entlang dem Umfang verlaufenden inneren Rillen ausgestattet ist, die als Druckmitteldunch-gänge dienen, und daß das Gehäuse zwischen seinen oeiden Enden symmetrisch ist, um das Wenden des Gehäuses (6) im Gerät (l) zu gestatten.

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17. Schlagbohrgerät nach Anspruch I5» dadurch gekennaeic hn e t, daß der hintere Kupplungskopf (3) in das Gehäuse (6) geschraubt ist und als Halter für den Verteiler (14) dient.

18. Schlagbohrgerät nach Anspruch 15f dadurch gekennzeichnet, daß das der Verteiler (14) sowohl mit einem Durchgang in der Mitte (2o) und am Umfang (6l) ausgestattet ist.

19· Schlagbohrgerät nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (14) mit einem Rückschlagventil (16) versehen ist, das nur Strömung von Druckmittel in einer Richtung zuläßt.

20. Schlagbohrgerät nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (14) mit einem Pincerventil (65) versehen ist, das mit einer Bohrung (43) irr. Kolben zusammenarbeitet, um abwechselnd Druck in dem Teil (68) der Kammer zu erzeugen, der in Richtung auf den Verteiler zi^gele^en iat.

21. Schlagbohrgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß die Zylinderhülse (5o) mit dem Verteiler (14) zusammenarbeitet, um außerdem dem Umfang entlang das Druckmittel zu verteilen.

22. SchlagbohrgerKt nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3o) eine Bohrung (4}) enthält und ir.it einer dichtenden Oberfläche versehen ist, und zwar sowohl innerlich an Jedem Ende der Bohrung (43, 44), als auch äußerlich am Umfang (32, 39) jedes Endes des Kolbens .

23. Schlagbohrgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3o) mit am Umfang in Längsrichtung liegenden Durchgängen (33* 36) versehen ist, die nicht an den Enden des Kolbens sind.

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24. Schlagbohrgerät nach Anspruch 15» dadurch gekennzeich net, daß der Kolben (j5o) ein Kolben mit mehrfachem Durchmesser ist.

25. Schlaßbohrgerät nach Anspruch 15, dadurcn gekennzeichnet, daß die ZylinderhUlse (5o) mit einer in UmfaniTsrichtu.-:^ laufenden inneren Vertiefung (80) versehen ist, die als Durchgang für das Druckmittel dient, wenn der Kolbon (j>o) eine Lage in Richtung auf den Verteiler (14) einnimmt.

26. Schlagbohrgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeic*- net, daß die Schlageinrichtung ein Gesteinsbohrmeißel ist, der im Gehäuse gleitbar aufgenommen ist.

27· Schlagbohrgerät mit einem Gehäuse und einer Einrichtung

zur Ausübung von Druckmitteldruck in einem Ende des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß eine ZylinderhUlae (5o) im Gehäuse (6) gegen ein Ende desselben zu geilen ist, daß ein Kolben (3o) im Gehäuse (6) in gleitendem Kontakt mit der ZylinderhUlse (5o) an einem Ende des Kolbens (j>o) und im gleitenden Kontakt mit dem Gehäuse (6) am anderen Ende des Kolbens (}o) steht,

daß eine Schlageinrichtung (8) am anderen Ende des Gehäuses zur Aufnahme eines Schlags vom Kolben (3>o) ausgebildet ist, daß als Ventile wirkende Einrichtungen (86, 87, 88, 89, 63, 23» 6, 5o, 3°) zur abwechselnden Zufuhr von Druckmedium zum einen Ende des Kolbens und zum anderen Ende des Kolbens ausgebildet sind, so daß diesem eine hin- und hergehende Bewegung erteilt wird, und

daß die ZylinderhUlse (50) das Druckmittel gleichbleibend entlang seinem äußeren Umfang in Richtung auf das andere Ende des Gehäuses verteilt und in unterbrechender Weise entlang ihrem inneren Umfang gegen das eine Ende des Gehäuses (6) verteilt.

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28. Schlagbohrgerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3°) ein gestufter Kolben mit mehr als einem Durchmesser 1st.

29· Schlagbohrgerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzei chn e t, daß die als Ventile wirkenden Einrichtungen zum Teil aus einem Fingerventil (65) in Zusammenarbeit mit einer Bohrung (43) im Kolben bestehen.

30. Schlagbohrgerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die als Ventile wirkenden Einrichtungen teilweise aus einem Auslaßventil (23) in Zusammenarbeit mit einer Bohrung (44) im Kolben bestehen.

31. Schlagbohrgerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlageinrichtun3 (8) eine weiter ausgefahrene Außerbetriebsteilung hat, in der Druckmittel fortwährend aus dem Gehäuse (6) abgelassen wird.

32. Schlagbohrgerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzei ch net, daß die Schlageinrichtung (8) eine zurückgezogne Betriebsstellung hat, in der eine Kammer (69) zwischen den Kolben (30) und der Schlageinrichung (8) abwechselnd unter Druck und durch die Schlageinrichtung entlüftet werden kann, um eine hin- und hergehende Bewegung auf den Kolben auszuüben, und daß der Kolben einen Schlag auf die Schlageinrichtung ausübt.

33· Schlagbohreinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß einem Abschnitt (34) des Stufenkolbens (3) dauernd Druckmittel zugeführt wird, um eine konstante Antriebskraft auf den Kolben auszuüben, die in Richtung auf die Schlageinrichtung (8) wirkt.

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34. Schlagbohreinrichtung mit einem Gehäuse, einer Kupplung an einem Ende des Gehäuses zur Verbindung des Geräts mit einer Quelle von Druckmittel, einer Schlageinrichtung am anderen Ende des Gehäuses zur Aufnahme eines Schlags und Vfeitergabe des Schlags an ein Arbeitsmittel, einem Kolben im Gehäuse zwischen der Kupplungseinrichtung und der Schlafeinrichtung zur Entwicklung eines Schlags auf die Schlafeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dad der Kolben (30) einen ersten Abschnitt (34) gegen das eine Ends zu hat, der dauernd unter Druck gesetzt ist, um eine antreibende Kraft in Richtung auf die Schlageinrichtung (8) auszuüben, und daß ein zweiter Abschnitt (31) des Kolbens gegen das andere Ende zu liegt, der abwechselnd unter Druck gesetzt wird, und daß eine den Durchlaß steuernde Einrichtung (3o) mit dem

Kolben zusammenarbeitest, um den zweiten Abschnitt (3I) des Kolbens und das Ende (4o) des Kolbens, das re/;en die Schlageinrichtung zu gelegen ist, abwechselnd unter Druck zu setzen und damit eine Hin- und Herbewegung des Kolbens zu veranlassen.

35. Schlagbohrgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät(1) ein Gesteinsbohrgerät ist und da3 die Schlageinrichtung (8) ein Gesteinsmeißel ist.

36. Schlagbohrgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) ein gestufter Kolben mit einem kleineren Duehmesser nahe dem einen Ende und einem größeren Durchmesser nahe dem aiiferen Ende ist, die durch ein Feld (J?4) verbunden sind, das eine Schulter zwischen diesen Durchmessern definiert.

37. Schlagbohrgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern der Durchgänge außerdem eine-ZyllnderhUlse (5o) enthält.

709835/0795 ORIGINAL INSPECTED

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38. Schlagbohrgerät nach Anspruch 37* dadurch gekennzeicn net, daß der kleinere Durchmesser des Kolbens (30) in Gleitkontakt mit der Zylinderhülse (5o) zur Führung dec Kolbens steht und mit der Zylinderhülse zusammenarbeitet, um eine unterbrochene Druckmittelzufuhr zum kleineren Durohmesser des Kolbens an einem Ende (31) zu erzielen.

39. Schlagbohrgerät nach Anspruch 37» dadurch {rekennzel ch net, daß die Zylinderhülse (5o) eine gleichbleibende Anwendung von Druckmitteldruck auf die Schulter (~j>hgestattet.

40. Schlagbohrgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzei ei) net, daß der Kolben (30) in Gleitkontakt mit dem Gehäuse (6) an seinem anderen Ende steht, um eine wiederholt unterbrochene Druckmittelzufuhr zum anderen Ende (4o) des Kolbens zu erzielen

41. Schlagbohrgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3o) mit einem Fingerventil (63) an seinem einen Ende (3I) und mit einer Auslaßröhre (23) an seinem anderen Ende (4o) zusammenarbeitet, um Unterdruckset:vjr.[~ und Auslaß an abwechselnden Enden des Kolbens zu bewirken.

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