DE3439268C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
druckmittelgetriebene Schlagbohrmaschine, welche
- - ein einen Zylinderraum bildendes Gehäuse,
- - einen im Zylinderraum achsial beweglichen Schlag kolben,
- - ein im Gehäuse befindliches, an eine Druckmittel quelle und einen Druckmittelbehälter angeschlossenes, für die Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens vorgesehenes Kanalsystem,
- - ein Ventil für die Steuerung der Schlagbewegung,
- - Mittel für den Anschluß einer Bohrstange in das Gehäuse als eine Verlängerung des Zylinderraumes, und
- - eine druckmittelgetriebene Rotationsmaschinerie für die Rotation der Bohrstange, welche Maschinerie an den Zylinderraum des Schlagkolbens mit einem zweiten Ab laufkanal für die Rotation der Rotationsmaschinerie mit Hilfe des aus dem Zylinderraum ablaufenden Druckmittels angeschlossen ist,
umfaßt.
Aus der ZA-Patentanmeldung 76/5367 ist eine Bohr
maschine vorbekannt, welche für die Rotation der Bohr
stange mit einer druckmittelgetriebenen Rotations
maschinerie versehen ist, in welche Maschinerie der
Schlagkolben der Bohrmaschine Druckflüssigkeit während
des Rücklaufes des Kolben pumpt. Für diesen Zweck ist
in den Schlagkolben ein besonderer Ringanschlag ausge
führt worden, welcher in einem eigenen, aus dem Zylinder
raum des Schlagkolbens separierten Zylinderraum beweglich
ist, welcher Raum an eine, im Verhältnis zur Druckmittel
quelle des Schlagkolbens separate Druckmittelquelle an
geschlossen ist. Mit einer ähnlichen Konstruktion wird
zwar eine sog. gestufte Rotation der Bohrstange so
erzielt, daß die Bohrstange nur in der Zwischenzeit der auf die
Bohrstange gerichteten Schläge rotiert wird, und die mit den
Rücklauf des Schlagkolbens angeschlossene Energie, für die Rota
tion der Rotationsmaschinerie benutzt werden kann. Ein Nachteil
ist aber, daß das in die Rotationsmaschinerie eingepumpte Druck
mittel nicht dasselbe ist, welches für die Bewegung dea Schlag
kolbens benutzt worden ist und daß somit zwei separate Druck
mittelkreise mit separaten Anordnungen und Druckmitteln verlangt
werden.
In der US-PS 40 39 033 ist eine Bohrmaschine mit einem konventio
nellen Schlagkolben beschrieben, die an eine Druckmittelquelle
und an einen Druckmittelbehälter angeschlossene Kanäle zur Ein
speisung von Druckflüssigkeit in den Schlagkolben und ihren Ab
lauf aus dem Schlagkolben, ein Ventil zur Steuerung der Schlag
bewegung des Kolbens und einen druckmittelgetriebenen Rotations
motor zur Erzeugung einer Drehbewegung aufweist.
Eine bessere Nutzung der Druckflüssigkeit und damit verbunden
ein geringerer Verbrauch, eine Erleichterung der Konstruktion um
die Leitungszuführung von einer außen gelegenen Pumpe zum Dreh
motor und ein Ausschluß einer Überlastung der Maschine infolge
eines zu starken Drehwiderstandes werden nach dieser Druck
schrift dadurch erzielt, daß die mit der Bewegung des Schlag
kolbens gekoppelten Druckmittelkanäle nur zwischen der Schlag
maschinerie und dem Druckmittelbehälter über den Druckmittel
vorratsbehälter angeschlossen sind. Keiner der genannten Kanäle
ist in irgendeiner Weise mit dem Rotationsmotor verbunden. Hin
gegen ist der Ablaufkanal des Druckmittels direkt aus dem
Arbeitszylinder des Ventils mit dem Drehmotor und über diesen
mit dem Druckmittelbehälter verbunden. Dieser Ablaufkanal steht
nicht mit dem Rückflüssigkeitskanal des Schlagkolbens und dem
daran angeschlossenen Teil des Schlagkolbenzylinders in Verbin
dung. Nach der US-PS 40 39 033 ist die Rotationsmaschinerie mit
dem mit der Rücklaufkammer verbundenen Ablaufkanal gekoppelt.
Aus der US-PS 41 03 746 ist eine Bohrmaschine bekannt, in der
auch der Rücklauf des Schlagkolbens für das Pumpen des Druck
mittels in die Rotationsmaschinerie benutzt wird. Für diesen
Zweck ist der Ablaufkanal des Zylinderraumes des Schlagkolbens
mit der Rotationsmaschinerie so verbunden, daß das während des
Rücklaufes des Schlagkolbens beseitigte Druckmittel als ein
Ganzes in die Rotationsmaschinerie und in einen, an die Seite
dieser Maschinerie eventuell angekoppelten Umführkanal liegenden
Drossel strömt. In diesem Aufbau wird zwar für die Rotation der
Rotationsmaschinerie dasselbe Druckmittel wie für die Bewegung
des Schlagkolbens benutzt, aber ein Nachteil ist, daß der für
die Schlagbewegung des Schlagkolbens verlangte Druckmittel
aufwand die Größenordnung der Rotationsmaschinerie bestimmt,
wodurch meistens eine unnütze Überdimensionierung im Verhältnis
zum Rotationsbedarf entsteht.
In Fig. 3 der US-PS 41 03 746 ist eine Ausführungsform dar
gestellt, in der ein Teil der aus dem Schlagzylinder beseitigten
Druckflüssigkeit durch das Ventil 44 an der Rotationsmaschinerie
40 vorbeigesteuert werden kann. Bei dieser Konstruktion ist von
Nachteil, daß die Funktion des Ventils 44 nicht nur auf die Rota
tionsleistung der Rotationsmaschinerie infolge des Durchströmens
einer größeren oder kleineren Menge der Druckflüssigkeit durch
die Rotationsmaschinerie wirkt, sondern zwangsläufig auch auf
die Schlagkraft (Sp. 4, Zeilen 34-45). Nach der in dieser
Druckschrift beschriebenen Konstruktion wird die ganze Druck
flüssigkeit durch einen Ablaufkanal 23 aus dem Schlagzylinder
entnommen und erst danach mit Hilfe des Ventils 44 in Druck
mittelbehälter und Rotationsmaschinerie verteilt.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine
zu erzielen, welche die obenerwähnten Nachteile beseitigt und es
möglich macht, daß von dem Druckmittelaufwand des Schlagkolbens
nur ein in jedem separaten Falle für den Lauf der Rotations
maschinerie benötigter Teil gelangt. Dieses wird mit einer er
findungsgemäßen Bohrmaschine erzielt, welche dadurch gekenn
zeichnet ist, daß der Ablaufkanal für die Rotationsmaschinerie
in eine Kammer des Zylinderraumes,
welche Kamner im Verhältnis zu den Anschlußmitteln der
Bohrstange sich auf der entgegengesetzten Seite des
Schlagkolbens befindet, in der Laufrichtung des Schlag
kolbens im Abstand von dem an den Druckmittelbehälter
anzuschließenden Ablaufkanal, auf die Schlagkolbenseite
mündet.
Die Erfindung ist auf den Gedanken basiert, daß
der Schlagkolben während seines Rücklaufes das im
Zylinderraum durch den Kolben beseitigte Druckmittel im
gewünschten Verhältnis so verteilt, daß ein Teil des
Druckmittels direkt in den Flüssigkeitsbehälter und ein
Teil in die Rotationsmaschinerie gesteuert wird, und
eine Druckdifferenz über den Rotationsmotor erzielt.
Durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses, kann man
den auf die Rotationsmaschinerie fließenden Druck
mittelstrom für die Rotation vorteilhaft wählen, wobei
die Größe der Rotationsmaschinerie optimiert werden
kann. Dank dessen hängt die Größenordnung der Rota
tionsmaschinerie nicht von dem Druckmittelaufwand der
Schlagbewegung des Schlagkolbens ab.
Die Erfindung wird unten mehr im Einzelnen unter
Hinweis auf die beigelegte Zeichnung beschrieben, in der
Fig. 1 schematisch als Achsialschnitt eine vor
teilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohr
maschine zeigt,
Fig. 2 in größerem Format einen Teil eines Ver
teilungsventils und eines Gehäusekanalsystems zeigt.
Die Zeichnung zeigt eine Bohrmaschine, in dessen
Gehäuse 1 ein, einen axial beweglichen Schlagkolben 3
aufweisender Zylinderraum 2 vorliegt. Das Gehäuse zeigt
einen Einlaufkanal 4, welcher an einem Ende an eine
Druckmittelpumpe 5 angeschlossen ist und am anderen
Ende in eine vordere Kammer 6 im Zylinderraum mündet,
und einen Ablaufkanal 7, welcher an einem Ende an einen
Flüssigkeitsbehälter 8 und am anderen Ende über zwei
Kreisspuren bei einem, im Zylinderraum axial be
weglichen, den Schlagkolben umgebenden Verteilungsventil
9 endet. Die Wand des Verteilungsventils weist ent
sprechende Ablauflöcher 10 auf, durch welche eine hin
tere Kammer 11 des Zylinderraumes je nach der Stellung
des Verteilungsventils mit dem Ablaufkanal 7 in Ver
bindung steht. Durch ein wechselweises Verbinden der
hinteren Kammern mit dem Einlaufkanal und dem Ablauf
kanal durch die Wirkung der Bewegungen des Verteilungs
kanals, kann der Schlagkolben in eine Hin- und Her
bewegung im Zylinderraum gebracht werden. Eine ähnliche
Bohrmaschine mit Schlagkolben und Verteilungsventilen
ist, was die Konstruktion und den Lauf betrifft, aus
der FI-PS 50 940 vorbekannt, weshalb diese nicht in
diesem Zusammenhange genauer beschrieben wird.
Im vorderen Ende des Gehäuses ist ein Bohrnacken
12 rotierend und axial beweglich gelagert, an welchen
eine Bohrstange 13 ankoppelbar ist. Der Bohrnacken
liegt auf einer axialen Verlängerung des Schlagkolbens
und streckt sich auf die Laufbahn des Schlagkolbens so,
daß die Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens auf
einanderfolgende axiale Schläge auf das Ende des Bohr
nackens richtet. Anstatt eines Bohrnackens kann als ein
Mittel für die Kopplung der Bohrstange an die Bohr
maschine, eine an sich bekannte Spur- und/oder Stamm
hülse benutzt werden, in deren Inneres das Ende der
Bohrstange bzw. der Bohrnacken in Eingriff mit der mit
Spuren versehenen Innenfläche der Hülse, eingeschoben
wird.
Der Bohrnacken ist mit einer Verzahnung 14 ver
sehen und das Gehäuse trägt einen druckmittelgetriebenen
Rotationsmotor 15, welcher durch Vermittlung von Zahn
rädern 16, 17 den Bohrnacken rotiert. Eine ähnliche
Rotationsmaschinerie 18 ist an sich bekannt und ist
nur ein Beispiel über geeignete druckmittelgetriebene
Rotationsmaschinerien.
In das Gehäuse der Bohrmaschine ist erfindungs
gemäß ein zweiter Ablaufkanal 19 ausgeführt, welcher
an einem Ende mit einer Leitung 20 an den Rotations
motor 15 angeschlossen ist und am anderen Ende durch
eine Kreisspur bei dem Verteilungsventil, in axialer
Entfernung von dem benachbarten, in den Flüssigkeits
behälter führenden Ablaufkanal 7 endet. Die Wand des
Verteilungsventils weist, in gleicher Entfernung von
den benachbarten Ablauflöchern 10, entsprechende Ab
lauflöcher 21 auf.
Die Bohrmaschine arbeitet in folgender Weise:
Wenn der Schlagkolben Rücklauf von dem Bohr
nacken ausführt und das Verteilungsventil in der in
Fig. 1 gezeigten hinteren Rücklaufstellung sich be
findet, strömt die Druckflüssigkeit aus der hinteren
Kammer 11 durch die im Verteilungsventil vorliegenden
Ablauflöcher 10, 21. Anfangs strömt der Hauptteil der
Druckflüssigkeit durch die Löcher 10 in den Ablauf
kanal 7 und weiter in den Flüssigkeitsbehälter 8, weil
dort ein niedriger, der Flüssigkeitsströmung gegen
wirkender Druck vorliegt. Wenn der Schlagkolben in eine
Stellung übergangen ist, in der dieser die Ablauflöcher
10 schließt, strömt der Rest der aus der hinteren Kammer
wegen des Rückschlages auslaufenden Druckflüssigkeit
durch die Ablauflöcher 21 in den Ablaufkanal 19 und
weiter durch die Leitung 20 in den Rotationsmotor,
welcher anfängt den Bohrnacken und die Bohrstange zu
rotieren. Durch eine geeignete Wahl des Abstandes der
Ablauflöcher 21 des zum Rotationsmotor führenden Ablauf
kanals von Ablaufloch 10 und der Lage der Ablauflöcher
hinsichtlich des Endpunktes des Rücklaufes des Schlag
kolbens, kann immer von der totalen Menge der aus der
hinteren Kammer ausströmenden Druckflüssigkeit eine für
die Rotation des Rotationsmotors benötigte Flüssigkeits
menge, welche in jedem Einzelfall im Verhältnis zur
Größe des Rotationsmotors geeignet ist, ausgeschieden
werden.
Wenn sich das Verteilungsventil in der letzten
Phase des Rücklaufes des Schlagkolbens vorwärts bewegt,
schließt es den Ablaufkanal 7 zum Flüssigkeitsbehälter
und gleichzeitig auch den Ablaufkanal 19 zum Rotations
motor. Die Schlagphase geschieht hierbei wie in der
üblichen Lösung. Durch Zufügung eines Druckakkumulators
in den zum Rotationsmotor führenden Kanal, kann die
Rotationszeit so verlängert werden, daß der Motor noch
rotiert, nachdem der Kanal durch das Ventil geschlossen
worden ist.
Die Zeichnung und die angeschlossene Beschreibung
sind nur vorgesehen, den Gedanken der Erfindung zu ver
anschaulichen. Im Einzelnen kann die erfindungsgemäße
Bohrmaschine im Rahmen der Patentansprüche variieren.
Die Erfindung kann auch in solchen Bohrmaschinenkon
struktionen verwendet werden, in denen das Verteilungs
ventil durch ein andersartiges Steuerungssystem er
setzt worden ist.
Claims (3)
1. Druckmittelgetriebene Schlagbohrmaschine, die
- - ein Gehäuse (1), das einen Zylinderraum (2) bildet,
- - einen im Zylinderraum beweglichen Schlagkolben (3), der den Zylinderraum in eine Rücklaufkammer (6) und eine Schlagkammer (11) teilt,
- - ein im Gehäuse befindliches, an eine Druckmittelquelle (15) und einen Druckmittelbehälter (8) anschließbares Kanalsystem (4, 7) für eine Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens mittels des Druckmittels,
- - ein Ventil zum Steuern der Schlagbewegung
- - Mittel (12) zum Anschluß einer Bohrstange (13) an das Gehäuse als eine Verlängerung des Zylinderraums,
- - eine mittels des aus der Schlagkammer (11) ablaufenden Druckmittels angetriebene Rotationsmaschinerie (18) zur Rotation der Bohrstange (13) und
- - ein Ventil zur Regelung der Mengenströme des aus der Schlagkammer (11) in die Rotationsmaschinerie (18) resp. in den Druckmittelbehälter (8) abgeleiteten Druckmittels aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Ventil zur Steuerung des Schlagkolbens als ein in der Wand des Zylinderraums (2) axial beweglich gelagertes Verteilungsventil (9) ausgebildet ist und die darin lie gende Schlagkammer umgibt und
- - das Gehäuse zwei in der Laufrichtung des Schlagkolbens im Abstand voneinander befindliche, mit der Schlagkammer (11) verbindbare Ablaufkanäle (7, 19) aufweist, von denen der näher an der Bohrstange liegende Kanal (7) mit dem Druckmittelbehälter (8) und der entfernt von der Bohr stange (13) liegende Kanal (19) mit der Rotationsmaschine rie (18) verbunden ist.
2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verteilungsventil (9) durchgehende Löcher (10, 21) auf
weist, die in der Rücklaufstellung des Verteilungsventils
die Schlagkammer mit den im Gehäuse befindlichen Ablaufkanä
len (7, 19) verbindet und in der Schlagstellung die Verbin
dung der Ablaufkanäle mit der Schlagkammer schließt.
3. Bohrmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mit dem Druckmittelbehälter (8) verbundene
Ablaufkanal (7) an wenigstens zwei in der Laufrichtung des
Schlagkolbens (3) im Abstand voneinander liegenden Stellen
mit dem Zylinderraum (2) in Verbindung steht.
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