DE69318935T2

DE69318935T2 - Hydraulisch angetriebener Bohrhammer

Info

Publication number: DE69318935T2
Application number: DE69318935T
Authority: DE
Inventors: Gunnar S-122 40 Enskede Wijk
Original assignee: Atlas Copco Rocktech AB
Current assignee: Atlas Copco Rocktech AB
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2013-10-12
Also published as: FI934968A; FI104797B; SE9203365D0; SE470512B; ZA938377B; JPH06221327A; FI934968A0; ATE166821T1; SE9203365L; DE69318935D1; EP0597813A1; US5458205A; ES2117119T3; EP0597813B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine, mehr im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine Führung für den in der Hammermaschine enthaltenen Hammerkolben.
Bei von früher bekannten Hammermaschinen, siehe EP-A 127 885, welche mit zylindrischen Führungen für die Hin-und-her-Bewegung des Hammerkolbens versehen sind, trat manchmal das Problem auf, daß die Schmierung der Führung ungenügend war, was zum Festfressen des Hammerkolbens führte mit Beschädigungen des Hammerkolbens und der Führung als Ergebnis. Die Ursache für dieses Problem liegt darin, daß der Hammerkolben in der Führung nicht zentriert ist, aber in metallischem Kontakt mit der Führung kommt.
Die DE-A 2 719 190 offenbart eine Vorrichtung, bei der Verbrennungsgase dazu verwendet werden, einen Kolben in eine Wasserkammer zu treiben, um einen Hochgeschwindigkeitswasserstrahl zu erzeugen. Der Kolben ist mit konischen Flächen versehen, durch die während des Arbeitshubes des Kolbens eine Zentrierkraft auf den Kolben erhalten wird.
Die US-A 3 487 752 offenbart ein Schlagwerkzeug, bei dem der Hammerkolben mit Hilfe von, sich um den Hammerkolben herum erstreckenden Dichtungen zentriert ist.
Die US-A 4 047 595 offenbart eine hydraulisch betriebene Schlagmaschine, bei der der Hammerkolben mit Hilfe von, sich um den Hammerkolben herum erstreckenden Dichtungen zentriert ist.
Die vorliegende Erfindung, die in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, zielt auf die Beseitigung des oben genannten Problems ab, indem sie die Hammervorrichtung mit zumindest einem Führungselement vorgegebener Länge versieht, welches garantiert, daß der Hammerkolben einer Zentrierkraft ausgesetzt ist, wenn seine Position von der zentrierten Position abweicht, d. i. wenn der Spalt zwischen dem Hammerkolben und der Führung um den Hammerkolben herum gleich groß ist. Dies wird durch das Vorsehen eines Führungselementes mit einem Mittelabschnitt und zwei Endabschnitten, je einer an jeder Seite des Mittelabschnittes, erreicht, wobei der Spalt zwischen dem Mittelabschnitt und dem Hammerkolben schmäler ist, als der Spalt zwischen den Endabschnitten und dem Hammerkolben. Auf diese Weise wird der Flüssigkeitsdruck zwischen dem Hammerkolben und der Führung an jener Seite des Hammerkolbens größer, an der der Spalt schmäler ist, wenn der Hammerkolben gegenüber dem Führungselement in einer exzentrischen Position angeordnet ist. Dieser erhöhte Druck verursacht eine Seitenkraft, die bestrebt ist, den Hammerkolben zurück in eine im Führungselement zentrale Position zu bringen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Mittelabschnitt mit einer axialen Ausdehnung herzustellen, die kleiner ist als die Hälfte der Länge des Führungselementes. Er ist besonders vorteilhaft mit einer axialen Ausdehnung, die näherungsweise ein Drittel der Länge des Führungselementes beträgt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, zwischen dem Mittelabschnitt und dem Hammerkolben einen Spalt zu haben, der kleiner ist als drei Viertel, vorzugsweise näherungsweise gleich der Hälfte des Spaltes zwischen dem Endabschnitt und dem Hammerkolben an dem, vom Mittelabschnitt am weitesten weg angeordneten Ende des Endabschnittes ist. Für Herstellungsüberlegungen ist es von Vorteil den Mittelabschnitt und die Endabschnitte als zylindrische Abschnitte auszubilden, sodaß am Übergang zwischen dem Endabschnitt und dem Mittelabschnitt eine Stufe erzeugt wird. Es ist auch möglich, die Endabschnitte als konische Abschnitte auszubilden oder als eine Anzahl von zylindrischen Abschnitten, die etwas zwischen dem Übergang in einer Stufe und einem konischen Übergang darstellen.
Um eine große Zentrierkraft zu erhalten, sollte der Mittelabschnitt eine kurze axiale Ausdehnung erhalten, um einen großen Druckanstieg zu erzeugen, wenn Flüssigkeit in den Spalt zwischen dem Mittelabschnitt und dem Hammerkoben eingezogen wird. Gleichzeitig darf die axiale Ausdehnung des Mittelabschnittes nicht zu kurz sein, weil dies zu erhöhten Leckagen führt, was dem Druckanstieg entgegenarbeitet.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird unten mit Bezug auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 eine Gesteinsbohrmaschine teilweise im Schnitt zeigt. Fig. 2 zeigt ein in der Erfindung enthaltenes Führungselement Fig. 3 zeigt einen Schnitt eines alternativen Führungselementes.
Die in den Zeichnungen gezeigte Gesteinsbohrmaschine umfaßt ein Maschinengehäuse 1, einen Hammerkolben 2, der im Maschinengehäuse hin und her bewegbar ist und dazu vorgesehen ist, Schläge auf ein in das Maschinengehäuse eingesetztes Werkzeug 3 auszuüben. Der Hammerkolben ist in Führungselementen 4,5 geführt und mit Flächen 11,12 versehen, die abwechselnd mit einer Druckquelle und mit niederem Druck verbunden werden, um den Hammerkolben hin und her zu bewegen. Das Werkzeug 3 wird mittels eines Motors 13 und einer nicht gezeigten Kraftübertragung gedreht.
Im gezeigten Beispiel sind beide Führungselemente 4,5 in der in Fig. 2 gezeigten Weise hergestellt. In bestimmten Fällen kann eine ausreichende Führung erhalten werden, wenn nur eines der Führungselemente in der in Fig. 2 gezeigten Weise hergestellt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Führungselement 4 mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 6 und zu dessen beiden Seiten mit zylindrischen Endabschnitten 7,8 geformt. Der Mittelabschnitt soll eine axiale Ausdehnung besitzen, die kleiner als die Hälfte, vorzugsweise ein Drittel der Länge des Führungselementes ist. Der Durchmesserunterschied zwischen dem Mittelabschnitt und dem Hammerkolben 2 soll kleiner als drei Viertel, vorzugsweise näherungsweise die Hälfte des Durchmesserunterschiedes zwischen den Endabschnitten und dem Hammerkolben an den vom Mittelabschnitt abgewandten Enden der Endabschnitte sein. Im dargestellten Beispiel sind die Endabschnitte 7,8 aus Herstellungsgründen zylindrisch. Sie können auch konisch sein oder eine andere Form haben.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform des Mittelabschnittes eines Führungselementes gezeigt. In diesem Fall ist das Führungselement durch Walzen hergestellt worden, sodaß der Mittelabschnitt eine Anzahl von Rippen 21 und dazwischenliegenden Rillen 22 umfaßt. In diesem Fall wird der Zentrierdruck zwischen den Rippen und dem, in Fig. 3 nicht gezeigten, Hammerkolben aufgebaut.
Wenn sich der Hammerkolben in die durch den Pfeil 14 gezeigte Richtung bewegt, wird Flüssigkeit in den Spalt zwischen dem Führungselement und dem Hammerkolben eingezogen, sodaß die Axialdruckverteilung an der Seite des Hammerkolbens, an der der Spalt am schmälsten ist, die durch die Kurve 16 angezeigte Form erhält und an der anderen Seite die durch die Kurve 17 angezeigte Form. Wenn sich der Hammerkolben in die durch den Pfeil 15 gezeigte Richtung bewegt, werden die durch die Kurven 18 und 19 angezeigten Druckverteilungen erhalten. Diese Druckverteilungen geben eine Seitenkraft an den Hammerkolben, die bestrebt ist den Hammerkolben im Führungselement zu zentrieren. Im dargestellten Beispiel sind die Druckverteilungen in der kritischsten Situation angegeben, wenn keine Seite des Führungselementes mit Druck beaufschlagt ist. Das Führungselement funktioniert in der gleichen Weise, wenn eine der Seiten des Führungselementes mit Druck beaufschlagt ist. Aber die Druckverteilung sieht anders aus.

Claims

1. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine mit einem Maschinengehäuse (19), einem Hammerkolben (2), der im Maschinengehäuse hin und her bewegbar und für den Gebrauch eines in das Maschinengehäuse eingesetzten Werkzeuges zum Schlagen vorgesehen ist, und zwei Führungselementen vorgegebener Länge (4, 5), die zum Führen der Bewegungen des Hammerkolbens im Maschinengehäuse im Abstand voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Führungselemente vorgegebener Länge (4, 5) einen Mittelabschnitt (6) und zwei Endabschnitte (7, 8) umfaßt, wobei der Durchmesserunterschied zwischen dem Mittelabschnitt und dem Hammerkolben (2) kleiner ist als der Durchmesserunterschied zwischen den Endabschnitten und dem Hammerkolben, wodurch ein Zentrierdruck für den Kolben in dem Mittelabschnitt aufgebaut wird.

2. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (6) eine axiale Ausdehnung besitzt, die kleiner ist als die Hälfte der Länge des Führungselementes (4).

3. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (6) eine axiale Ausdehnung besitzt, die näherungsweise ein Drittel der Länge des Führungselementes (4) beträgt.

4. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesserunterschied zwischen dem Mittelabschnitt (6) und dem Hammerkolben (2) kleiner ist als drei Viertel des Durchmesserunterschiedes zwischen den Endabschnitten (7, 8) und dem Hammerkolben an den von dem Mittelabschnitt abgewandten Enden (9, 10) der Endabschnitte.

5. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesserunterschied zwischen dem Mittelabschnitt (6) und dem Hammerkolben (2) näherungsweise die Hälfte des Durchmesserunterschiedes zwischen den Endabschnitten (7, 8) und dem Hammerkolben an den von dem Mittelabschnitt abgewandten Enden (9, 10) der Endabschnitte beträgt.

6. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (6) und die Endabschnitte zylindrische Abschnitte sind.

7. Flüssigkeitsgetriebene Hammermaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (7, 8) konische Abschnitte sind.