DE2733508A1 - Bohrhammer, insbesondere fuer abwaerts gerichtete bohrloecher - Google Patents

Description

Bohrhammer, insbesondere für abwärts gerichtete Bohrlöcher

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer, insbesondere für abwärts gerichtete Bohrlöcher.

Derartige abwärts arbeitende Bohrhammer sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Der Hammer weist einen Arbeitszylinder auf, in welchem ein Arbeitskolben durch ein Druckmittel hin- und herverschieblich ist. Mit seinem unteren Ende wirkt der Kolben gegen das obere Ende eines Meißele, der au dem Gehäuse längsbeweglich festgemacht ist.

Bei den bekannten Hämmern dieser Art ist jedoch die Steuerung des Arbeitsmediums, insbesondere der Druckluft ziemlich umständlich und aufwendig. Demgegenüber liegt der Erfindung die

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Aufgabe zugrunde, einen derartigen Hammer zu schaffen, bei de« die Steuerung äußerst einfach, robust und zuverlässig ausgebildet ist. Und zwar liegt hierbei der Gedanke zugrunde, daß die Steuerung, also die Druckluftzufuhr zu und von den beiden Stirnflächen des Kolbens durch den Kolben selbst gesteuert werden soll. Der Kolben selbst ist also nicht nur das Arbeitsorgau bzw. Antriebsorgan, sondern gleichzeitig sein eigenes Steuerorgan. Dabei soll der Hammer zuverlässig und wirksam sein, also jeweils starke Schläge auf den Meißel ausüben. Der Hammer soll relativ einfach aufgebaut, also einfach herstellbar sein und eine lange Lebensdauer haben.

Der Hamer gemäß der Erfindung besitzt ein äußeres Gehäuse, dessen oberes Ende mit einem Fitting verbindbar ist, welcher Fitting seinerseits wieder mit dem unteren Ende eines Bohrstranges verbindbar ist. Durch den Bohrstrang kann Druckluft eingeführt werden. Das Fitting-Teil weist ein Rückschlagventil auf, so daß die Druckluft also nicht zurückfließen kann.

Innerhalb des Gehäuses ist eine Ventilhülse angeordnet, die durch Fittings gestgeklenmt ist und in der ein Kolben hin- und herbeweglich ist. Der Kolben besteht vorzugsweise aus Hartmetall.

Am unteren Ende des Gehäuses ist ein weiteres Fitting bzw. ein Futter angebracht, welches einen Meißel hin- und herbeweglich hält. Die Verbindung ist dabei vorzugsweise mit Drall-

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nuten versehen, so daß also dem Meißel eine Drehbewegung erteilt wird, der Meißel also jeweils um einen bestimmten Winkel versetzt wird. Das untere Ende des Meißels ist also das Arbeite ende und ist zweckeutsprechend ausgebildet.

Wird der Hammer von der Bohrlochsohle abgehoben, so bewegen sich der Meißel und der Kolben in eine unterste Lage, in der die Steuerung, also die Hin- und Herbewegungea des Kolbens unterbrochen sind, stattdessen gelangt die Druckluft völlig in einen Spülkanal des Meißels zum Preispfilen der Bohrung.

Bezüglich weiterer Merkmale wird auf die Ansprüche verwiesen. Nachfolgend wird ein Ausffihrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Bohrhammer im Längsschnitt, in der obersten Stellung des Kolbens.

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Längsschnitt die unterste Stellung des Kolbens.

Fig. 3 zeigt den unteren Bereich des Hammers, von der Bohrlochsohle abgehoben.

Der abwärts arbeitende Hammer weist ein äußeres Gehäuse bzw. einen Gehäusezylinder 10 auf, in deu oben ein Fitting 12 eingeschraubt ist, der einen zentralen axialeu Kanal 14 mit koni-80981 1/U64CJ

schem Innengewinde 16 zum Anschrauben an einen Bohrstrang aufweist.

In dem Gehäusezylinder 10 ist ein Hülsenglied bzw. Arbeitszylinder 18 eingesetzt, welcher Kanäle und Bohrung zur Steuerung aufweist und mit dem Zuflußkanal 14 in Verbindung steht. Zwischen Arbeitszylinder 18 und Fitting 12 ist ein Ventilgehäuse 22 eingesetzt. Das Ventilgehäuse 22 weist achsparallele Bohrungen 30 sowie einen koaxialen Hülsenteil auf, in dem ein kolbenförmiges Ventilglied 24 geführt hat, welches an seinem oberen Ende als konischer Ventilteller ausgebildet ist und auf dessen rückwärtigem Ende eine Druckfeder 28 wirkt, womit also ein Rückschlagventil gegeben ist. Die axialen Bohrungen 30 stehen in Verbindung mit einer Kammer 32 eines oben an den Zylinder 18 anschließenden Flanschgliedes 34. Ein Abstandsring 36 ist zwischengefügt. Die Teile 22, 36, 34 sind festgeklemmt zwischen Fitting 12 und Zylinder 18. Teil 34 hat unten einen Boden 38, der gegenüber Zylinder 18 durch O-Ring 40 abgedichtet ist. Ein weiterer O-Ring 42 ist oben zwischen Zylinder 18 und Flanschglied 34 eingefügt. Durch radiale Bohrungen 44, 46 ist die Kammer 32 mit einem achsparallelen Einlaßkanal 48 in der Wandung des Zylinders 18 verbunden.

Das untere Ende des Gehäusezylinders 10 ist mit Innengewinde versehen, in das ein Paßstück oder Spannfutter 50 einschraubbar ist, welches den Meißel 54 führt. Und zwar ist der Meißelschaft 52 in der Bohrung des Spannfutters 50 geführt. Oben

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weist der Schaft 52 eine Eindrehung 56 auf, in die ein Sprengring oder Federring 58 eingreift, der in eine Eindrehung am unteren Ende des Zylinders eingesetzt ist und vom oberen Rand/ innen des Spannfutters 50 festgehalten ist. Der Meißel kann sich also nur entsprechend der Eindrehung 56 axial bewegen. Vorteilhaft sind zwischen Meißelschaft 20 und Spannfutter 50 Drallnuten angeordnet. Der Meißel weist eine axiale Spül" bohrung 62 auf, die oben in zwei Verbindungskanäle 26 aufgeteilt ist, welche unterhalb der Eindrehung 56 ausmünden in eine Eindrehung bzw. einen Ringraum 64 am oberen Bereich des Spannfutters 50. Die Anordnung ist derart, daß Verbindungskanäle 66 in jeder Stellung mit Ringraum 64 in Verbindung stehen (Vgl. Figuren 1 und 2).

Ringraum 64 steht über radiale Bohrungen 68 mit einem axialen Kanal 70 in Verbindung, der seinerseits mit einem axialen Auslaßkanal 72 in der Wandung des Arbeitszylinders in Verbindung steht. Durch eine untere Auslaßbohrung 74 und eine obere Auslaßbohrung 76 steht der axiale Auslaßkanal 72 mit den jeweiligen Räumen oberhalb und unterhalb des Kolbens in Verbindung.

Der Kolben 80 hat eineu oberen Teil 82 und einen unteren Teil 84 und dazwischen eineu Teil 86 mit vermindertem Durchmesser. Der Zylinder 18 weist eine obere radiale Einlaßbohrung 92 für den Schlaghub und eine untere radiale Einlaßbohrung für den Rückhub auf. Oberhalb der Einlaßbohrung 92 ist in der Zylinderwand innen ein Kanal

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bzw. eine Nut 88 vorgesehen, und unterhalb der unteren Einlaßbohrung 78 ist ebenfalls eine Nut 96 an der inneren Zylinderwandung vorgesehen.

In der oberen Kolbenstellung ist also der Raum 90 oberhalb des Kolbens über Nut 88,Kolbenringraum und obere Einlaßbohrung mit dem axialen Einlaßkanal 48 verbunden. Der Raum unterhalb des Kolbens ist dabei über untere Auslaßbohrung und axialen Auslaßkanal 70 mit dem Spülkanal $2 verbunden.

In der unteren Kolbenstellung (Figur 2) schlägt der Kolben auf den Meißel. Der obere Kolbenteil 82 sperrt nun die Einlaßbohrung 92 ab, während die obere Auslaßbohrung 76 freigegeben ist. In der unteren Kolbenstellung ist die untere Auslaßbohrung 74 abgesperrt. In der unteren Kolbenstellung gelangt die Druckluft über untere Einlaßbohrung 78, Kanal 96 zu dem Ringraum 98. Der oberste Durchmesser des Schaftes 52 ist etwas kleiner als der Kolbendurchmesser, es verbleibt also eine Ringfläche am Kolben. Es erfolgt uun der Rückhub. Sodann wiederholt sich das Arbeitsspiel. Der Meißel wird vorgetrieben gegen die Gesteinsformation 100.

Der Kolbeu besteht vorzugsweise aus gesintertem Karbidmaterial insbesondere Wolframkarbid-Hartmetall, und ist also äußeret verschleißfest und formbeständig, insbesondere gegen die dauernden Schläge. Dieser Kolbeu läuft also besser in dem Zylinder. Vegen seines bedeutend größeren epezifischeu Ge-

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wichtes im Vergleich zu Stahl gibt der Hartmetallkolben bei gleichem Hub und gleichen Abmessungen und gleicher Endgeschwin digkeit eine bedeutend größere Schlagenergie ab im Vergleich zu einem Stahlkolben.

Fig. 3 zeigt den Hammer abgehoben von der Bohrlochsohle 100, wobei also der Meißel 54, 52 auf dem Sprengring 58 am oberen Ende des Zylinders hängt. Iu dieser unteren Todpunktlage des Kolbens gelangt Druckluft über die Kanäle 72, 70, 68, 64, 66, 62 zur Bohrkrone und spült die Bohrlochsohle frei.

Wenn der Meißel in dieser Stellung hängt, so gelangt die Druckluft von dem Zuflußkanal 14 nach unten durch das Rückschlagventil, durch deu axialen Einlaßkanal 48, durch die untere Einlaßbohrung 78, durch den Kolbenringraum und durch die untere Auslaßbohrung 24 in den Auslaßkanal 72 und sodann in den Spülkanal 62. Die untere Einlaßbohrung 78 ist also in dieser Stellung über deu Kolbenringraum mit der unteren Auslaßbohrung 74 verbunden. Damit ist der Druckluftweg sozusagen kurzgeschlossen, die Druckluft dient in dieser Stellung nur zum wirksamen Freiepüleii - unter Ausschaltung des Kolbenantriebs. Der untere Kolbenteil 83 hat dabei das untere Ende der unteren Einlaßnut 96 überfahren und sperrt also die Preßluftzufuhr zur unteren Kolbenfläche, und damit den Rückhub ab. Erst wenn der Meißel 54 wieder auf der Bohrlochsohle aufsitzt, schiebt er den Kolbeu wieder so weit nach oben bzw. beendet den Kolbenschlaghub so rechtzeitig, daß der

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Kolbea die untere Einlaßnut 96 nicht überfährt.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß innerhalb des Zylinders 18 der Kanal 48 als Druckkanal aufgefaßt werden kann, durch den Druckmedium dem Kolben zugeführt wird, während durch das Mittel 72 Auslaßdufchlaßmittel bilden, die beständig mit der Athmosphäre verbunden sind und daher ein Mittel zum Auelaß von Arbeitsmedium von der anderen Kolbenseite darstellen.

Der Kolben steuert sich dank der erfindungsgemäßen Anordnung der Ein- und Auslaßwege also selbst. Der Kolben steuert auch den direkten Preßluftstrom ungehindert durch den Hammer hindurch zum Freispülen der Bohrlochsohle beim Anheben des Bohrhammers bzw. des Meißels von der Bohrlochsohle.

Die Operation wird ausgelöst durch Absenken des Gerätes auf die Bohrlochsohle in Stellung nach Fig. 1, während die Operation durch Anheben in Stellung nach Fig. 3 wie erwähnt unterbrochen werden kann. Da der Kolben relativ einfach gestaltet ist und keine inneren Bohrungen aufweist, kann er aus äußerst hartem Material wie Wolframcarbid sein.

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Claims (8)

DR. ERNST STURM Anmelderin: Kennametal Inc. dr. hörst Reinhard DIPL-ING. KARL-JÜRGEN KREUTZ 8000 München 40, Lcopoldstraße 20/IV Telefon: (089) 39 64 51 Draht: Isarpatent Bank: Deutsche Bank AG München 21/14171 Pottscheck: München 9756-809 Datum 23. Juli 1977 Kr/h Patentansprüche

1. Bohrhammer, insbesondere abwärts arbeitender Bohrhammer, ■it einem langgestreckten Gehäuse bzw. Zylinder, mit einem Zufuhrkanal (14) an dem oberen Ende und einem Futter zur Aufnahme eines Meißels am unteren Ende und mit einem in dem Zylinder laufenden, auf den Meißel schlagenden, druckmittelbetriebenen Arbeitskolben,
dadurch gekennzeichnet,

daß in der Wandung des Arbeitszylinders (la) eine axiale Einlaßbohrung (48) vorgesehen ist, die mit dem Zufuhrkanal (14) in Verbindung steht und mit einer oberen radialen Einlaßbohrung (92) und einer unteren radialen Einlaßbohrung (7·) mit dem Zylinderinnenraum in Verbindung steht, daß ferner in der Wandung des Arbeitszylinders (18) eine axiale Auslaßbohrung (72) vorgesehen ist, die ebenfalls mit einer oberen

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ORiGiNAL INSPECTED

radialen Auslaßbohrung (76) und einer unteren radialen Auslaßbohrung (74) mit dem Zylinderinnenraum in Verbindung steht, daß der Kolben einen mittleren Teil (86) kleineren Durchmessers als die in dem Zylinder laufenden Kolbeuendteile (72, 84) aufweist, wodurch ein mittlerer Ringraum gebildet ist, daß in der Innenwand des Zylinders oberhalb der oberen radialen Einlaßbohrung (92) ein oberer Verbindungskanal bzw. eine obere Nut (88) und unterhalb der unteren radialen Einlaßbohrung (78) eine untere axiale Verbindungsnut (96) vorgesehen sind.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Zufuhrkanal (14) mit Innengewinde zum Anschrauben an einer Bohrstange versehen ist.

3. Bohrhammer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein mit dem vorzugsweise konischen Innengewinde (16) versehenes Endstück (12) vorgesehen ist, welches am oberen Ende des Bohrhammers montiert ist.

4. Bohrhammer nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Meißel (54) mit einem Spülkanal (62) bzw. Kanaleystern (62, 66) versehen ist, das über einen sich axial erstreckenden Ringraum (64) in der Innenwandung des Futters (50) mit der

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Auslaßbohrung (72) in Verbindung steht.

5. Bohrhammer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Meißel (54) in der von der Bohrlochsohle (lOO) abgehobenen Stellung Mittels einer eine Schulter (56) an oberen Neißelende untergreifenden Schulter am Zylinder (Spaltring 58) unterhalb des unteren Endes der unteren Verbindungsnut (96) festgehalten ist, wobei die Preßluft über den Kolbenringraum bei gesperrtem Kolben in den Spülkanal (62) gelaugt. (Fig. 3)

6. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Arbeitszylinder (18) in einen äußeren Gehäusezylinder (10) eingesetzt ist.

7. Bohrhammer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekeunzeichnet,

daß das obere Endstück (12) und das Bohrmeißelfutter (50) mit dem Gehäusezylinder - deu Arbeitszylinder (18) zwischen sich festklemmend - verschraubt sind.

8. Bohrhammer nach wenigeteas einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

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daß der Bohrhammer bzv. Teile des Bohrhammers, insbesondere der Kolben aus gesintertem Hartmetallmaterial, insbesondere auf der Basis von Wolframcarbid, besteht.

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