DE2717546A1 - Hydraulischer gesteinsbohrer - Google Patents

Hydraulischer gesteinsbohrer

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DE19772717546
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Pentti Virtanen
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Linden Alimak AB
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Linden Alimak AB
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/08Means for retaining and guiding the tool bit, e.g. chucks allowing axial oscillation of the tool bit
    • B25D17/084Rotating chucks or sockets
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/01Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes
    • E21B21/015Means engaging the bore entrance, e.g. hoods for collecting dust
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER
Dt«_-tNG
H. KINKELDEY
Dft-ING
W. STOCKMAIR
DR-ING A*»£tCALrä>%
K. SCHUMANN
DR RBI MAT - UH_NMVS
P. H. JAKOB
DW.-ING
G. BEZOLD
DR RER NAT OVL OCM
8 MÜNCHEN
MAXIMILIANSTRASSE
P 11 501
20. April 1977
Linden-Alimak AB S-931 03 Skelleftea
Hydraulischer Gesteinsbohrer
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Gesteinsbohrer mit einem Gehäuse, einem darin oszillierenden Schlagkolben, einer im vorderen Ende des Gehäuses angeordneten, rotierend antreibbaren Buchse mit einer Mittelöffnung für die Aufnahme des hinteren Endes eines Bohrmeißels, und einer Leitungsanordnung für die Zufuhr von Druckluft in
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TELEFON (ΟβΟ) 999Ββα TELEX Οβ-9β3βΟ TELEQRAMME MONAPAT TELEKOPIERER
das Innere des Gehäuses und Ausblasen der Druckluft an vorderen Ende des Gesteinsbohrers.
Ein Gesteinsbohrer der vorstehend genannten Art ist beispielsweise in der schwedischen Patentanmeldung 73 10634—6 beschrieben. Bei diesem Gesteinsbohrer wird die Druckluft über einen in der Seitenwand des Gehäuses geformten Kanal zugeführt und einerseits durch einen in der Seitenwand des Gehäuses mündenden Querdurchlaß sowie andererseits durch den Spalt zwischen der Wandung der den Bohrmeißel aufnehmenden öffnung und dem Umfang des Bohrmeißels aus dem Gehäuse ausgeblasen. Die zuletzt erwähnte, auswärts gerichtete Druckluftströmung schützt den Gesteinsbohrer vor dem Eindringen von Fremdkörpern wie Splittern und dergl..
Diese Anordnung ist jedoch nicht anwendbar für einen Gesteinsbohrer, bei welchem der Bohrmeißel und die ihn aufnehmende öffnung einen vieleckigen Querschnitt haben und der Bohrmeißel einen Bund aufweist, welcher sich an der vorderen Stirnfläche der den Drehantrieb übertragenden Buchse abstützt. Da der Drehantrieb der Buchse durch den vieleckigen Querschnitt des Bohrmeißels und der ihn aufnehmenden öffnung auf den Bohrmeißel übertragen wird, tritt im Betrieb eine beträchtliche Erhitzung der Buchse und des Bohrmeißels ein. Um die Erhitzung innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, muß dem Spalt zwischen der Buchse und dem Bohrmeißel öl zugeführt v/erden. Würde nun Druckluft durch diesen Spalt ausgeblsen, so würde damit auch das öl aus dem Spalt ausgetragen, wodurch sich die Schmierung verschlechtert und die Umwelt verschmutzt wird. Da außerdem der Bund des Bohrmeißels die äußere Mündung des Spalts zumeist verdeckt hält, könnte das Ausblasen nur stoßweise erfolgen.
Ein Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile und die Schaffung eines Gesteinsbohrers, welcher im Hinblick auf die Umweltverschmutzung unbedenklich ist
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und bei welchen sich das Eindringen von Fremdkörpern in den Spalt zwischen dem Bohrmeißel und der ihn aufnehmenden Buchse wirksam verhindern läßt, ohne die Schmierung der Berührungsflächen zwischen dem Bohrmeißel und der Buchse zu beeinträchtigen. Dieses Ziel ist bei einem hydraulischen Gesteinsbohrer der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Leitungsanordnung wenigstens einen das Innere des Gehäuses mit der freien Umgebung verbindenden Auslaßkanal aufweist, welcher sich durch die Buchse hindurch erstreckt und nahe dem Umfang des Bohrmeißels ausmündet. Dank dieser Anordnung des wenigstens einen Auslaßkanals vermag dieser die beiden Auslaßkanäle der vorstehend beschriebenen bekannten Ausführungsform eines Gesteinsbohrers zu ersetzen, ohne daß dabei die Schmierung des Bohrmeißels beeinträchtigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Bohrmeißel einen Bund, welcher beim Einführen des hinteren Endstücks des Meißels in Anlage an der vorderen Stirnseite der Buchse komct, und der Auslaßkanal erstreckt sich in Axialrichtung der Buchse, so daß er an oder nahe dem Umfangsrand des Bunds des Bohrmeißels ausmündet. Dadurch sind die vorstehend in Bezug auf die Verwendung eines einen Bund aufweisenden Bohrmeißels angeführten Mangel eines bekannten Gesteinsbohrers beseitigt, und insbesondere sind die Schwierigkeiten in Bezug auf die Absperrung der Ausmündung gelöst.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht der Hauptteile eines hydraulischen Gesteinsbohrers gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und
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Fig. 3 eins Schnittansicht des vorderen Endstücks eines Gesteinsbohrers in einer anderen Ausführungsfora.
Der in Fig. 1 dargestellte Gesteinsbohrer hat ein Gehäuse 1, in welchem ein Schlagkolben 2 geführt ist. Beiderseits des Schlagkolbens 2 vorhandene Kammern 3, 4· sind über ein hydraulisches Leitungssystem mit Drucköl gespeist. Der Schlagkolben 2 ist mittig von einem Rohr 5 für die Zufuhr eines Spülmittels zu einer Bohrung 6 in einem Bohrmeißel 7 durchsetzt. Der Bohrmeißel 7 sitzt in einer der Übertragung eines Drehantriebs dienenden, im vorderen Teil des Gesteinsbohrers angeordneten Buchse 8, deren Bohrung die gleiche, beispielsweise sechseckige Querschnittsform hat wie der Schft des Bohrmeißels. Eine auf die Buchse 8 aufgepreßte Antriebsbuchse 9 hat an ihrem äußeren Umfang einen Zahnkranz 10, welcher mit einem durch einen Motor 12 antreibbaren Ritzel 11 in Eingriff steht, um den Bohrmeißel 7 in Drehung zu versetzen.
Im Bohrbetrieb wird das Gehäuse 1 unter Zwischenlage eines Lagerrings 13 unter hohem Druck in Anlage an der hinteren Stirnfläche der Antriebsbuchse 9 gehalten, und die in dieser sitzende, der Übertragung des Antriebs dienende Buchse 8 stützt sich an einem Bund 14 des Bohrmeißels 7 ab, so daß dieser in der Arbeitsrichtung belastet ist.
Von dan hydraulischen Leitungssystem aus gelangt öl unter Druck über einen Drosseldurchlaß 16 aufweisende Bohrungen 15, 17 in eine den Zahnkranz 10 der Antriebsbuchse 9 umgebende Kammer 19, um den Zahnkranz 10 und das Ritzel 11 zu schmieren. Von der Kammer 19 aus gelangt das Drucköl über eine weitere Ringkammer 20 und wenigstens einen Radialdurchlaß 21 in den Spalt zwischen der Innenwandung der den Drehantrieb übertragenden Buchse 8 und dem Bohrmeißel 7·.
Gemäß der Erfindung ist die den Drehantrieb übertragende
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Buchse 8 von axialen Auslaßkanälen 22 durchsetzt, welche eine das vordere Endstück des Schalgkolbens 2 und das hintere Endstück des Bohrmeißels 7 umgebende Kammer 23 mit der freien Umgebung verbinden. Wie man in Fig. 2 erkennt, verlaufen die Auslaßkanäle 22 jeweils gegenüber den ebenen Seiten der den Bohrmeißel aufnehmenden Sechskantbonrung, so daß die Festigkeit der Buchse 8 möglichst wenig beeinträchtigt ist. Aus dem gleichen Grund sind die Äuslaßkanäle in radialer Richtung jeweils etwa in der Mitte zwischen der inneren und der äußeren Umfangsfläche der Buchse 8 angeordnet, ausgenommen am vorderen Ende der Buchse, an welchem sie am äußeren Umfangsrand derselben verlaufen, so daß ihre Mündungen radial außerhalb des Bunds 14 des Bohrmeißels liegen, d.h. am oder nahe dem Umfangsrand desselben. Die an den Mündungen der Auslaßkanäle austretenden Luftströme verlaufen dadurch an dem Bund 14 und am daran anschließenden Teil des Bohrmeißels entlang, so daß in der entlang dem Bohrmeißel in Richtung auf den Gesteinsbohrer zurückströmenden Spülflüssigkeit mitgeführte Fremdkörper davon abgehalten werden, in den Spalt zwischen dem Bohrmeißel 7 und der Buchse 8 einzudringen. Zusätzlich üben die Auslaßkanäle 22 auch noch eine kühlende Wirkung auf die Buchse 8 aus.
Zur Abdichtung des vorderen Endes des Spühlrohrs 5 in der Bohrung des Bohrmeißels 7 dient eine Ringdichtung 24, welche jedoch starkem Verschleiß unterworfen ist und sich sehr schnell abnützt. Dadurch gelangt das Wasser aus der Bohrung 6 häufig in die den Bohrmeißel umgebende Kammer 23, aus welcher es jedoch zusammen mit der Druckluft über die Auslaßkanäle 22 entweichen kann.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 steht das vordere Ende der Antriebsbuchse 9 um ein Stück über das vordere Ende der den Antrieb übertragenden Buchse 8 hervor. Dadurch entsteht eine Führungsfläche 25 für die aus den Auslaß-
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kanälen austretenden i/iftsbröme, v.-elche deien radiale Ausbreitung verhindert.
Zur Erzeugung eines Überdrucks in der Ringkammer 23 wird
Druckluft über eine Leitung 26 einer Kammer 27 im hinteren Teil des Geräts zugeführt. Aus dieser Kammer 27 strömt die Druckluft entlang einem Spalt zwischen dem Spühlrohr 5 und der dieses umgebenden inneren Wandung des Schlagkolbens 2
zur Kammer 23- 51Ur die Strömung der Druckluft von der Kammer 2? zur Ringkammer 23 können auch (nicht gezeigte)
Bohrungen im Gehäuse oder andere Einrichtungen vorgesehen
sein.
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Claims (6)

P §_t_e_n t_a η s P_r_ü_c_h_e
1. Hydraulischer Gesteinsbohrer mit einem Gehäuse, einem darin oszillierenden Schlagkolben, einer im vorderen Teil des Gehäuses angeordneten, rotierend antreibbaren Buchse mit einer Hittelöffnung für die Aufnahme des hinteren Endes eines Bohrmeißels, und mit einer Leitungsanordnung für die Zufuhr von Druckluft in das Innere des Gehäuses und Ausblasen der Druckluft am vorderen Ende des Gesteinsbohrers, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsanordnung wenigstens einen das Innere des Gehäuses (1) mit der freien Umgebung verbindenden Auslaßkanal (22) aufweist, v/elcher sich durch die Buchse (8) hindurch erstreckt und nahe dem Umfang des Bohrmeißels (7) ausmündet.
2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Auslaßkanel (22) eine die gegenseitigen Berührungsflächen des Schlagkolbens (2) und des Bohrmeißels (7) im Inneren des Gehäuses (1) umgebende, mit Druckluft gapeiste Mittelkammer (23) mit der freien Umgebung verbindet.
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TELSFON (OBS)
INSPECTED
TELEX Ο6-9β3βΟ
TELEKOPIERSf*
3. GesteLncbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η r. e i c h η e t, daß der Bohrmeißel (7) einen Bund. (''--) aufweist, welcher bei Aufnahme des hinteren Endstücks des Bohrmeißels in der dafür vorgesehenen öffnung an der vorderen Stirnfläche der Buchse (8) anliegt, und daß sich der wenigstens eine Auslaßkanal (22) in der Buchse im wesentlichen in Axialrichtung erstreckt, so daß er am oder nahe dem Umfangsrand des Bunds des Bohrmeißels ausmündet.
4. Gesteinsbohrer nach wenigstens einem der Ansprüche bis 3» dadurch gekennz eichnet, daß die den Bohrmeißel (7) aufnehmende Öffnung einen vieleckigen Querschnitt aufweist und daß gegenüber jeder ebenen Seite der öffnung jeweils ein Auslaßkanal (2?) vorhanden ist.
5· Gesteinsbohrer nach wenigstens einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bohrmeißel (7) aufnehmende Buchse eine innere und eine diese umgebende äußere Buchse (8 bzw. 9) aufweist, und daß der wenigstens eine Auslaßkanal (22) in der inneren Buchse angeordnet ist.
6. Gesteinsbohrer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der äußeren Buchse (9) über das vordere Ende der inneren Buchse (8) hervorsteht, so daß es eine Führungsfläche (25) für die aus dem wenigstens einen Auslaßkanal (22) austretende Luftströmung bildet.
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DE19772717546 1976-05-19 1977-04-20 Hydraulischer gesteinsbohrer Withdrawn DE2717546A1 (de)

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