EP0154778B1

EP0154778B1 - Bohrhammer

Info

Publication number: EP0154778B1
Application number: EP85100637A
Authority: EP
Inventors: Ralf Buczeck; Hans-Philipp Walter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1985-01-23
Publication date: 1987-11-25
Also published as: DE3561078D1; EP0154778A1; ATE31102T1; DE8403508U1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatisch angetriebenen Bohrhammer, insbesondere Tieflochhammer, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Maschinen sind aus der DE-C 28 16 737 bekannt. Sie haben ein Außenrohr und eine obere Kappe mit Durchgangsloch zum Anschluß an eine Druckluftquelle sowie gegebenenfalls an ein Bohrgestänge. In der Kappe ist ein Steuerteil abgestützt, an das ein Zentralrohr anschließt, das als Luftzu- und -abfühungsrohr mit Durchlässen sowie einem Kanalsteg-Einsatz ausgebildet und an dem entlang ein durchbohrter Schlagkolben im Außenrohr auf und ab beweglich ist. Eine innen profilierte untere Haltekappe führt und haltert einen außen formgleich profilierten, durchbohrten Schaft eines Bohrmeißels, der mit Spülbohrungen versehen und in der Haltekappe auf und ab beweglich ist.
Ähnliche Bohrhämmer sind in der DE-A 27 33 668 beschrieben, wobei das Zentralrohr zylindrisch bis in den Bohrmeißel reicht. Bei der offenbarten Konstruktion können unter den im Betrieb auftretenden Erschütterungen und zunehmendem Verschleiß Beschädigungen und vorzeitige Ausfälle durch Brüche auftreten.
Auch kann mit Bohrhämmern dieser Bauart nach dem Stand der Technik den unterschiedlichen Betriebserfordernissen des jeweiligen Gesteins nicht oder nur unzureichend Rechnung getragen werden.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, einen Bohrhammer der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein ungestörter Hammerbetrieb gewährleistet und im Bedarfsfalle durch bequemes Umrüsten einfacher Bauteile eine Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse möglich ist. Erstrebt wird insbesondere eine kurze Bauweise von Kolben und Meißel mit entsprechend stabiler Ausbildung im Aufschlagbereich des Kolbens. Ferner sollen Schlagleistung und -frequenz mit einfachen Mitteln gesteigert und der Luftverbrauch abgesenkt werden.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Indem am Meißelkopf, am Zentralrohr-Ende und/oder im Schlagkolben-Ende zumindest ein Konus vorhanden oder anbringbar ist, wird die Zuverlässigkeit des Hammers auch bei rauhem Betrieb mit denkbar geringem Aufwand erheblich vergrößert. Dank dieser Maßnahme sind Meißelkopf und Zentralrohr-Ende durch den Konus-Freiraum in jeder Betriebslage getrennt, d.h. zueinander berührungsfrei. Damit wird eine bedeutende Verbesserung auch gegenüber Tieflochhammern erzielt, wie sie in der DE-B 27 02 170 und in der DE-A 31 19 760 beschrieben sind. Überdies tritt eine Vereisung infolge adiabatischer Ausdehnung in den engen Kompressions- und Pufferräumen dank der Innenconus-Anordnung nicht mehr auf.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 18.
Erfindungsgemäß wird zwischen den Enden von Kolben, Zentralrohr und Meißel im Inneren eine harte metallische Berührung verhindert, und zwar auch in den Totlagen des Schlagkolbens Die Betriebssicherheit des Bohrhammers und seine Leistung können noch gesteigert werden, indem gemäß Anspruch 2 im Außenrohr eine Pufferbüchse gehaltert ist, die den Meißelkopf einen Zwischenkolben gleitbar führt, ähnlich wie an sich aus der DE-C 28 16 737 bekannt. Im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung ist die hier vorgesehene Konstruktion jedoch wesentlich stabiler; es sind größere Wandstärken möglich, so daß eine sehr gute Führung gewährleistet ist und die Standzeiten entsprechend lang sind. Die Ausführung mit Zwischenkolben erlaubt daß in Verbindung mit einer geschlossenen Haltekappe ein sehr kurzer Bohrmeißel verwendbar ist, der an innenliegenden Halteringen gleichmäßig aufgehängt ist. Dennoch kann die Haltekappe lang genug ausgebildet werden, um ein Außenprofil zum Angreifen von Werkzeug für das Aufschrauben bei der Demontage aufzunehmen. Außerdem sind Bohrmeißel und Haltekappe im Außenrohr des Bohrhammers auf langem Wege präzise geführt.
Der am Meißelkopf, am unteren Zentralrohr-Ende und/oder im Schlagkolben-Ende vorgesehene Konus kann gemäß den Ansprüchen 4 und 5 einen Einsatz aufweisen, der zumindest innen konisch oder teilkonisch, gegebenenfalls mit Rastmitteln versehen und innen abgestuft ist. Er kann aus schlagfestem, maßhaltigem Kunststoff bestehen; wenngleich seine Gestaltung eine Berührung von Metallteilen unter Krafteinwirkung ausschließt, kann er selbst ein Verschleißteil bilden, das sich rasch und verhältnismäßig billig austauschen läßt.
In den Ansprüchen 6 bis 10 sind verschiedene Bohrhammer-Bauformen angegeben, die sich lediglich durch bestimmte Konusgestaltung und durch unterschiedliche Steueransatz-Formen auf praktische Arbeitserfordernisse abstimmen lassen. Anspruch 5 sieht vor, daß am Meißelkopf oder am oberen Ende des Zwischenkolbens ein Innenkonus, am Zentralrohr-Ende ein Außenkonus und/oder am Schlagkolben-Ende ein Innenkonus vorhanden ist. Gemäß Anspruch 6 kann der Konus am Zentralrohr-Ende einen Steueransatz tragen, der für die Ausführungsform als Abstell- oder Aussetzhammer einen glatten Fortsatz bildet, während die Ausführungsform als dauerschlagender Hammer einen abgesetzten Schieberkopf aufweist. In beiden Fällen sind der Steueransatz und der ihn umgebende Ringspalt so bemessen, daß bei jedem Arbeitshub die optimale Luftmenge hindurchgelassen wird. Dies wird unterstützt durch Luft-Nebenwege laut Anspruch 3, d. h. zusätzliche Kanäle und höhenversetzte Bohrungen, die über den Bohrmeißel oder einen Zwischenkolben gesteuert werden. Man erzielt so die maximal mögliche Kraftübertragung des Schlagkolbens. Dadurch kann der Bohrmeißel im Lockergestein rasch vorgehen, wobei die Gesteinsschichten gut durchdrungen werden und das Bohrklein schell beseitigbar ist.
Durch einen außen glatt-konischen Steueransatz bei innen konischem Zwischenkolben erzielt man einen konstruktiv besonders vorteilhaften Aussetzhammer, wogegen nach Anspruch 7 bei innen zylindrischem oder gestuftem Zwischenkolben ein nach außen zylindrischer Steueransatz, vorzugsweise mit zylindrischem Schieberkopf, zu einem sehr einfachen und zuverlässigen Dauerschlaghammer führt.
Ist die zentrale Bohrung im Meißelkopf oder im Zwischenkolben gemäß Anspruch 8 am oberen Ende erweitert, so gewährleistet das jeweils verfügbare Volumen zwischen den maßgeblichen Steuerteilen auch unter ungünstigen Bedingungen stets einwandfreien, ökonomischen Betrieb.
Während herkömmlich bei zylindrischen Bauteilen die Rückluft-Öffnung unmittelbar am Zentralrohr-Ende sein muß, um die Umsteuerung der Schlagkolben-Bewegung zu bewirken, sieht Anspruch 9 eine Anbringung im Innenkonus-Bereich des Zentralrohr-Endes vor. Durch den konischen Ringraum wird ein früherer Rückluft- Übertritt möglich; ein verengter Kanal als Drosselstrecke gemäß Anspruch 10 zwischen der Rückhub-Öffnung und einer darüber befindlichen Abstell- und Blasbohrung ermöglicht beträchtliche Einsparungen von Antriebsluft, sorgt aber im Betrieb stets für das auf die Steuerung genau abgestimmt Luftangebot. Diesbezüglich noch weiter verbessert ist die Ausgestaltung gemäß Anspruch 11, wonach sich oberhalb des Zentralrohr-Endes ein z. B. rhombusförmiges Feld von in der Größe gestaffelten, insbesondere ovalen AuslaßÖffnungen befindet; die Staffelung erstreckt sich bevorzugt etwa über wirksame Länge des Kolbens, dessen Innenkonus beim Kolbenhub die sich von einer größeren Mittenöffnung aus in beiden Richtungen verjüngenden Auslässe überstreicht. Diese Anordnung ermöglicht eine weitere Senkung des Luftverbrauchs bei gleicher Hammerleistung.
Ferner kann der Schlagkolben laut Anspruch 12 axialgerichtete Aussparungen zur Bildung von Pufferräumen aufweisen, wodurch ein elastisches Betriebsverhalten sichergestellt ist.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 bewirkt eine erhebliche Vereinfachung von Fertigung und Montage mit verbesserter Austauschbarkeit der Teile untereinander. Der Aufbau ist so gestaltet, daß mit einfachsten Mitteln eine zuverlässige Sicherung der Zentralrohr-Bestandteile gewährleistet ist, so daß die Lage des Innenkonus auch bei starker Beanspruchung unverändert erhalten bleibt.
Der erfindungsgemäße Tieflochhammer erzeugt infolge seiner erhöhten Schlagleistung und -frequenz verhältnismäßig rasch große Mengen von Bohrklein. Das Herausziehen des Bohrhammers kann trotz des ausgezeichneten Ausblasens unter Umständen durch nachgefallenes Bohrklein oder durch locker in der Bohrlochwand sitzende Steine behindert werden. Zur Abhilfe sieht eine weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 vor, daß am Außenrohr und/oder an den beiden Kappen ein nach oben konisch auslaufendes Rillenprofil vorhanden ist, wodurch sich der Bohrhammer beim Herausziehen leicht frei schneidet und das herkömmlich oft mögliche Klemmen weitestgehend vermieden wird. An diesem Rillenprofil setzt man üblicherweise ein Werkzeug an, wenn der herausgezogene Hammer geöffnet werden soll.
Laut Anspruch 15 kann die Haltekappe ober-und unterhalb eines mit dem Außenrohr schraubenden Gewindes Zentrierflächen und/oder Zentrierschultern aufweisen. Damit erreicht man satte Anlage der verschraubten Teile und entsprechend zentrische Anordnung. Außerdem ist in Verbindung mit hinreichender Länge der Haltekappe sichergestellt, daß das Gewinde sich bei kurzem Gegendrehen nicht zu leicht öffnen kann.
Weil der Bohrhammer nach der Erfindung eine erhöhte Schlagleistung und -frequenz liefert, ist für einwandfreie Führung und Halterung an dem üblichen Mehrkeil-Profil zu sorgen, das den Meißelschaft in der Haltekappe führt. Hierzu sieht eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 16 vor, daß der Meißelkopf in einer geschlossenen Haltekappe durch einen geteilten Ring gesichert ist. Dieser kann gemäß Anspruch 17 entweder auf der oberen Zentrierschulter der Haltekappe oder am oberen Ende ihres Mehrkeil-Profils aufruhen.
Indem die Haltekappe, die Halteringe und/oder der Meißelschaft laut Anspruch 18 an ihren Profilen jeweils Rampen-Anschläge haben, insbesondere mit einem Winkel von 45° oder 90° zur Längsachse, bleibt eln Profil-Überstand am oberen Rand der Haltekappe mit stets gleicher Auflagen-Breite auch dann erhalten, wenn unter der Betriebsbeanspruchung an den unteren Innentellen der Haltekappe ein zunehmender Profilverschleiß eintritt.
Weitere Merkmale, Einzelhelten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 a und 1 b aneinandergesetzt zu denkende Teile einer Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Bohrhammers,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Steuerkopfes,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Zentralrohrs am Steuerkopf in der Trennebene von Fig. 1 a/1 b,
Fig. 4a eine Seiten- und Axialschnittansicht eines Zentralrohrs mit Kanalsteg-Einsatz zum Anbau an den Steuerkopf gemäß Fig. 2 und 3,
Fig. 4b eine Teil-Seitenansicht entsprechend Fig. 4a, jedoch um 90° gedreht, einer abgewandelten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Druntersicht auf eine geschlossene Haltekappe,
Fig. 6 und 7 je eine Teil-Axialschnittansicht von Ausführungsformen als dauerschlagender Hammer,
Fig. 8 und 9 je eine Teil-Axialschnittansicht von Ausführungsformen als Aussetzhammer,
Fig. 10 eine Axialschnittansicht einer Einsatz-Buchse,
Fig. 11 eine Teil-Axialschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Aussetzhammers, ähnlich Fig. 8,
Fig. 12 eine Druntersicht auf einen geteilten Haltering,
Fig. 13 eine Axialschnittansicht des Halterings von Fig. 12,
Fig. 14 eine Axialschnittansicht eines Halterings und
Fig. 15 einen Querschnitt durch eine Haltekappe und einen Bohrmeißelschaft mit Breitrippen-Mehrkantprofil.

Der insgesamt mit 10 bezeichnete Bohrhammer gemäß Fig. 1a und Fig. 1b hat ein Außenrohr 12 mit einer oberen Kappe 14, die zum Anschluß an eine Druckluftquelle und/oder ein Bohrgestänge dient. Ein nahe der oberen Kappe 14 vorgesehenes Rillenprofil 16 am Außenrohr 12 kann nach oben konisch auslaufen, um das Herausziehen des Bohrhammers 10 aus dem erzeugten Bohrloch zu erleichtern.
Zur Zuführung von Druckluft hat der Bohrhammer 10 ein Durchgangsloch 18, an dessen Eingang zweckmäßig ein Sieb 20 angeordnet ist, um Verunreinigungen fernzuhalten. Der Bohrhammer kann ferner eine (im oberen Teil als Rohr ausgebildete) durchgehende Spülbohrung 48 enthalten, wenn eine Ausführungsform mit Wasserspülung gewünscht ist. Alternativ ist ein Rückschlagventil 22 vorgesehen, das oberhalb des eigentlichen Steuerteils 24 angeordnet ist. Dieser ist mit zwei Dämpfungsringen 25, 28 an einem mit dem Außenrohr 12 verschraubten Mantel 23 gehalten und besitzt Durchlässe zu einem Steuerkörper 26, der in einem Steuergehäuse 28 geführt ist. Daran schließt ein insgesamt mit 30 bezeichnetes Zentralrohr an. In den Teilen 24, 26, 28, 30 sind verschiedene Auslässe, Bohrungen, Kanäle und Schlitze 31 bis 39 vorhanden.
Das Zentralrohr 30 ist dreiteilig aufgebaut. Es hat einen Kanalsteg-Einsatz 40 mit einem Hüllrohr 42. Oben weist der Einsatz 40 einen Bund bzw. eine Schulter 44 auf, an die das Hüllrohr 42 anschließt. Zur Festlegung eines Steuerkopfes 46 dient insbesondere eine Radialschraube 78, die durch einen Klemmring 80 gesichert ist. Entlang dem Zentralrohr 30 ist ein zylindrischer, durchbohrter Schlagkolben 50 im Außenrohr 12 gleitbar angeordnet. Der Schlagkolben 50 hat obere und untere axiale Aussparungen 52 bzw. 54. Darunter kann ein in einer am Außenrohr 12 angeordneten Pufferbüchse 102 geführter Zwischenkolben 100 vorgesehen sein (Fig. 7, 11). Letzterer weist einen Anschlag 104 auf, so daß der Zwischenkolben 100 an einer Stufe in der Pufferbüchse 102 eine obere Wegbegrenzung findet und im Betrieb nicht weiter hochwandern kann. Zwischenkolben 100, Schlagkolben 50 und Meißelkopf 58 haben am umteren bzw. oberen Ende jeweils einen Innenkonus 60 bzw. 61.
Der Schlagkolben 50 (und gegebenenfalls der Zwischenkolben 100) dient dazu, an einem Bohrmeißel 56, der durch eine Haltekappe 94 im Außenrohr 12 gesichert ist, den Meißelkopf 58 intermittierend zu beaufschlagen. In der oberen Totlage (in Fig. 1 a -..- eingezeichnet) des Schlagkolbens 50 bilden die oberen Aussparungen 52 einen oberen Pufferraum 82. Die konische Gestaltung in Form eines Innenkonus 61 am unteren Zentralrohr-Ende und/oder eines Innenkonus 60 am Meißelkopf 58 oder im Zwischenkolben 100 verhindert eine metallische Berührung dieser inneren Teile, so daß der Schlagkolben 50 nur mit seiner unteren Ringfläche auf die zugeordnete obere Ringfläche des Meißelkopfes 58 bzw. Zwischenkolbens 100 auftrifft.
Der Schaft 86 des Bohrmeißels 56 hat eine Bohrung 88 und ein Mehrkeil-profil 90, das mit einem entsprechenden Mehrkeil-Gegenprofil in der Haltekappe 94 (vergl. Fig. 5 und 15) formschlüssig übereinstimmt. Die axiale Sicherung erfordert, daß der Meißelkopf 58 einen Kragen hat oder bildet, welcher von einer Ringschulter 95 eines Halteringes 93 unterfangen wird. Damit der Bohrmeißel 56 in den Hammer 10 eingebracht werden kann, muß mithin der Kopfdurchmesser gleich der lichten Weite in der Haltekappe 94 sein, so daß ein geteilter Ring 93 (Fig. 12 und 13) einzulegen ist, der den Kopf 58 des montierten Bohrmeißels 56 sichert.
Bei der geteilten Ausführung der Haltekappe 94 laufen ihre Rippen oben in Rampen-Anschläge 98 aus (vergl. Fig. 9 und 6), denen gleichartige Rampen-Anschläge 97 am Meißelkopf 58 zugeordnet sein können und die bevorzugt unter 45° zur Längsachse verlaufen. Am Boden kann die Haltekappe 94 eine Entlüftungsöffnung 92 aufweisen (Fig. 15).
Ein wesentliches Merkmal des Bohrhammers nach der Erfindung ist die Konus-Anordnung, für die ein Beispiel in Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Hierbei läuft das untere Ende des Hüllrohrs 42 in einen Außenkonus 60a aus. Das Ende des Kanalsteg-Einsatzes 40 kann in einen Außenkonus 60b oder aber in einen Steueransatz 72 mit Schieberkopf 74 auslaufen.
Fig. 8 zeigt einen Aussetzhammer auf der rechten Seite in Arbeitsstellung, auf der linken Seite in Ruhestellung. Der Außenkonus 60b des Steueransatzes 72 und der Innenkonus 60 des Meißelkopfes 58 bilden in der Arbeitsstellung einen Ringraum 76, der eine metallische Berührung während der Schlagvorgänge verhindert. Der Innenkonus 60 des Meißelkopfs 58 kann unterteilt sein, z. B. indem ein oberer Teil schwach konisch gestaltet ist, etwa mit einem Winkel von nur 1 zur Achse, während ein unterer Abschnitt 60 ' mit steilerem Winkel von z. B. 7° an die Bohrung 88 im Meißelschaft 86 heranführt.
Die Druckluft-Zufuhr erfolgt durch den Schlaghubkanal 38 direkt auf den Kolben 50. Dieser fährt unter vollem Druck in die Arbeitsstellung. Beim Überfahren der Auslässe 32' entspannt sich der Raum oberhalb des Kolbens 50, während im unteren Bereich der Druck ansteigt. Der jeweils vom Druckgefälle umgesteuerte Steuerkörper 26 wird nun angehoben und die Unterluft kann durch die Rückhubschlitze 35 (Fig. 4a und 4b) in dieser Stellung über den Ringraum 76, der zwischen dem Außenkonus 60a am Zentralrohr-Ende und dem Innenkonus 61 des Schlagkolbens 50 vorhanden ist, unter diesen gelangen, so daß dieser umgesteuert und zum Rückhub nach oben bewegt wird. Hierbei sind die Rückhubschlitze 35 mit verengten Rückhubkanälen 39 sowie mit den Abstell- und Blasbohrungen 33 in Strömungsverbindung (Fig. 4b). Entsprechend sind die Auslaßkanäle 34, 36 mit den Auslässen 31, 32 bzw. 31', 32' strömungsverbunden. Letztere sind mit Vorteil als größengestaffelte, vorzugsweise ovale Öffnungen oder Schlitze gestaltet, die in einem z. B. rhombusförmigen Feld angeordnet sind (Fig. 4b). Während der Kolbenbewegung kann der Innenkonus 61 nacheinander eine kleine Bohrung 31', dann größer und wieder kleiner werdende Auslässe 32' und schließlich erneut eine kleine Bohrung 31 ' überstreichen. Dadurch erfolgt ein entsprechend abgestufter Luftdurchtritt, so daß bei Öffnungsquerschnitten, die nur 50 % der bisher notwendigen zu betragen brauchen, viel Antriebsenergie gespart wird.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Konus-Anordnung eines dauerschlagenden Bohrhammers 10 in Arbeitsstellung. Man erkennt das untere Ende des Zentralrohrs 30 bzw. des Hüllrohrs 42 mit Rückhubschlitz 35 und Außenkonus 60a sowie einem daran anschließenden Steueransatz 72 mit Schieberkopf 74. Im Meißelkopf 58 ist ein Einsatz 64 in Form einer Kunststoffbuchse ( Fig. 10) angebracht, die in einer Umfangsrille 62 mit einem Wulst 66 verrastet ist. Der Einsatz 64 hat einen zylindrischen Buchsenteil 68 und einen Erweiterungsteil 70. Letzterer steht in Arbeitsstellung oberhalb des Schieberkopfes 74, so daß zwischen dem zylindrischen Buchsenteil 68 und dem Steueransatz 72 ein Ringraum 76 vorhanden ist, der sich zwischen dem Innenkonus 61 des Schlagkolbens und dem Außenkonus 60a des unteren Zentralrohr-Endes fortsetzt.
Die Leerlaufstellung zeigt Fig. 7 in der linken Hälfte anhand einer anderen Ausführungsform ohne Einsatz(buchse), aber mit einem Zwischenkolben 100. In der Leerlaufstellung verschließt der Schieberkopf 74 durch gleitenddichte Anlage im oberen zylindrischen Abschnitt des Zwischenkolbens 100 den Gasdurchlaß nach unten. Es bildet sich ein Luftpolster, so daß der Kolben 50 weder auf den Meißelkopf 58 schlägt noch die Pufferbüchse 102 berührt. Infolgedessen ist erhöhte Lebensdauer des Bohrhammers gewährleistet. Die im Ringraum 76 befindliche Luft bewirkt über die Rückhubschlitze 35 und die (hier nicht gezeigten) Rückhubkanäle 37, 39 den Rückhub des Kolbens 50. Sobald durch Anheben des Bohrmeißels 56 das obere Ende des Zwischenkolbens 100 den Schieberkopf 74 freigibt, kann die Kompressionsluft aus dem Ringraum 76 wieder nach unten abströmen und der Schlagkolben 50 auf den Meißelkopf 58 hämmern, was in der rechten Hälfte von Fig. 7 veranschaulicht ist. Wird der Bohrhammer gezogen und geht er von der Arbeits- in die Leerlaufstellung, so bildet sich zwischen der Aussparung 54 des Kolbens 50 der Pufferraum 84. Je näher die Aussparung 54 dem oberen Ende der Pufferbüchse kommt, um so mehr wird die Luft verdichtet und eine metallische Berührung weitestgehend vermieden.
Normalerweise schiebt der Kolben 50 bei der Schlagbewegung Luft vor sich her, was zu einem Gegendruck führt, der die Hammerleistung mindern kann. Eine Teilluftmenge geht wie beschrieben durch den konischen Ringraum 76. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 sind an der Pufferbüchse 102 außen zusätzlich Kanäle 108 vorhanden, die beim Anlaufen des Bohrhammers mit durchhängendem Bohrmeißel zusätzlich über den Ringspalt 76 und den Kanal 108 Luft unter die Aussparung 54 im Kolben 50 und dadurch ein sehr gutes Anlaufen ermöglichen. Beim Weiterlaufen in dieser Leerlaufstellung fährt der Kolben in der Abwärtsbewegung mit der unteren Aussparung 54 des Kolbens über den oberen Rand der Pufferbüchse 102 und bildet den Pufferraum 84. Zwischenzeitlich ist die Umsteuerung erfolgt und die Luft strömt durch den Rückhubschlitz 35, den Ringraum 76 sowie den Kanal 108 unter den Kolben, was die Rückhubbewegung bewirkt. Dieser Federeffekt verhindert eine metallische Berührung des Kolbens auf dem Rand der Pufferbüchse 102 und erhöht die Schlagzahl wesentlich gegenüber der Arbeitsstellung. Dies bewirkt einen stoßartigen, größeren Luftdurchsatz gegenüber der Arbeitsstellung sowie eine hohe Schwingung, die ein Festbohren des Hammers in schwierigen Gesteinsverhältnissen weitestgehend verhindert. Wenn der Kolben 50 in der Schlaghubbewegung kurz vor dem Auftreffen auf den Meißelkopf 58 oder den Zwischenkolben 100 einen hohen Druck erzeugt, kann die dann hochkomprimierte Luft durch die äußeren Kanäle 108 (mit zugeordneten Bohrungen und Ableitungen) durch die Öffnung 92 in der Haltekappe 94 entweichen, und zwar unabhängig von der Bohrung 88 im Schaft 86 des Bohrmeißels 56. Dadurch wird die Schlagkraft des Kolbens 50 noch erhöht. Gelangt der Bohrhammer 10 in Lockergestein, so daß der Bohrmeißel 56 bzw. sein Schaft 86 oder der Zwischenkolben 100 einen größeren Hub ausführt, so verschließen diese Elemente die versetzt angeordneten Außenbohrungen 109 der Kanäle 108 teilweise oder ganz und der Bohrhammer paßt sich optimal den jeweiligen Gesteinsverhältnissen an.
Ein Aussetzhammer ist in Fig. 8 gezeichnet, wobei ebenfalls die linke Hälfte die Ruhestellung und die rechte Hälfte die Arbeitsstellung zeigt. Die Anordnung entspricht weitgehend derjenigen von Fig. 7, d.h. der Steueransatz 72 ist hier konisch ausgebildet. Es fehlen also Abstufungen (68, 70, 74), so daß die Arbeitsweise anders ist. Bei der in Fig. 8 rechts ersichtlichen Arbeitsstellung taucht der Steueransatz 72 voll in den konischen Abschnitt des Meißelkopf-Inneren ein, dessen geringfügig größerer Innendurchmesser einen engen Ringspalt freiläßt. Hierbei findet im Normalfalle nur ein geringer Hub des Bohrmeißels 56 von z. B. etwa 0, 2...2 mm statt. Wird jedoch beispielsweise das Gestänge gezogen, so bewegt sich der Bohrmeißelkopf 58 am Steueransatz 72 vorbei abwärts. Dies schafft den rasch zunehmenden konischen Ringraum 76 (links in Fig. 8), so daß ein Teil der Unterluft entweichen kann. Die restliche Unterluft tritt durch die Bohrung 33 über den Kolben 50 durch die (hier nicht gezeichneten) Schlitze 31, 32 in die Auslaßkanäle 36, 34; daraufhin stellt der Bohrhammer 10 ab und bläst aus. Fig. 8 veranschaulicht diese Leerlaufstellung in der linken Hälfte.
Eine entsprechende Darstellung ist Fig. 9 für einen Aussetzhammer ohne Zwischenkolben. Wird das Bohrgestänge wieder abgesenkt, so wird der Bohrmeißel 56 am Gestein angedrückt, der Ringraum 76 verkleinert sich und der Bohrhammer springt wieder an.
Noch eine andere Ausführungsform eines Aussetzhammers mit Zwischenkolben 100 ist in Fig. 11 dargestellt, wobei wieder die linke Figurenhälfte die Leerlaufstellung und die rechte Figurenhälfte die Arbeitsstellung zeigt. Der Bohrhammer hat einen konischen Fortsatz 72. Sein Zwischenkolben 100 hat innen ebenfalls einen Konus 60. Die Steuerung funktioniert wie oben anhand der Fig. 6 bis 9 beschrieben.
Unterschiedlich ist jedoch die Sicherung des Bohrmeißels 56 in der Haltekappe 94, wobei eine Kombination der Bauformen von Fig. 7 und 8 vorgesehen ist. Die Haltekappe 94 hat am oberen Ende ihres Mehrkeil-Profils 90 einen Auflage-Absatz 116, an der sich der Haltering 93 abstützt. Dieser ist geteilt (Fig. 12 bis 14) und liegt mit einem O-Ring 118 an einem Führungsring 96 an, welcher unterhalb der Pufferbüchse 102 zu deren axialer Festlegung im Außenrohr 12 klemmend befestigt ist. Der Zwischenkolben 100 ist im Führungsring 96 geführt, an dem sein Anschlag 104 die untere Wegbegrenzung findet. Der Übergang zwischen Führungsring 96 und Haltering 93 ist bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 7 und 11 mit schrägen Zentrierflächen 114 ausgebildet.
Ähnlich ist die Halterung im Beispiel der Fig. 7, doch stützt sich hierbei der Haltering 93 sozusagen hängend am oberen Ende der Haltekappe 94 ab. Bei der Bauform nach Fig. 8 erfolgt die Abstützung an dem Auflage-Absatz 116 unter Wegfall des Führungsringes, da ja hierbei auch kein Zwischenkolben vorgesehen ist. Man erkennt, daß die Schlag-Charakteristik des Bohrhammers 10 durch den wechselnden Bohrmeißelhub und die hiervon bedingte ständige Vergrößerung und Verkleinerung des Ringraums 76 direkt beeinflußt wird. Auf diese Art paßt sich der Bohrhammer sehr gut unterschiedlichen Folgen von Gesteinsformationen an, z. B. Lockergestein, Sand und Lehmeinschlüssen.
Wichtig ist, daß bei allen Ausführungsformen durch die erfindungsgemäße Konus-Anordnung eine direkte, metallische Berührung zwischen den inneren Teilen von unterem Zentralrohr-Ende, Meißelkopf 58 und Zwischenkolben 100 verhindert wird. Die Luftführung durch die Konen 61 und 60a ermöglicht eine Abstufung zum Steueransatz 72, so daß der Meißelkopf 58, der Zwischenkolben 100 und der Steueransatz 72 mit erheblich stärkeren Wandungen ausgebildet werden können. Außerdem bewirkt der Konus 61 im Kolben 50 in der Abwärtsbewegung eine Zentrierung auf dem Zentralrohr 30/42 durch die entstehende Keilwirkung.
Soweit Einsatzbuchsen 64 - z. B. vom Typ gemäß Fig. 6 und 10 - benutzt werden, können sie aus Kunststoff wie Polyamid, glasfaserverstärktem Polyesterharz, schlagfesten ABS-Harzen o. dgl. bestehen.
In den Rahmen der Erfindung fallen zahlreiche Abwandlungen und Varianten. Sie erbringt einen beachtlichen technischen Fortschritt nicht nur gegenüber den alten Bohrhämmern mit doppelter Wandung, wobei erfindungsgemäß die hier vergrößerten Querschnitte eine starke Erhöhung der Schlagleistung bewirken, sondern auch gegenüber moderneren Bohrhämmern von besserer Querschnittsnutzung. Für letztere sei als Beispiel die CA-A 1 151 027 angeführt, wobei im Schlagkolben schräge Bohrungen und Durchlässe vorgesehen sind; dadurch wird die Herstellung verteuert und der Schlagkolben geschwächt bzw. in seiner Masse verringert. Demgegenüber benötigt der Schlagkolben 50 des erfindungsgemäßen Bohrhammers 10 lediglich das Durchgangsloch, mit dem er auf dem Zentralrohr 30/42 gleitet, wobei letzteres die Steuerung ohne Querschnittsverringerung bewirkt. Dank der Luftführung in der Konus-Anordnung 60, 60a, 60b, 61 und gegebenenfalls 64 sowie mit Nebenwegen wie den Kanälen 108 wird die Umsteuerung stark beschleunigt und mithin die Schlagfrequenz erheblich heraufgesetzt, aber auch das Anlaufen erleichtert.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Pneumatisch angetriebener Bohrhammer, insbesondere Tieflochhammer (10), mit einem Außenrohr (12) und Durchgangsloch (18) in einer oberen Kappe (14) zum Anschluß in eine Druckluftquelle und gegebenenfalls an ein Bohrgestänge, mit in der Kappe abgestütztem Steuerteil (24) und einem daran anschließenden Zentralrohr (30), das als Luftzu- und -abführungsrohr mit Durchlässen (31...38) und einem Kanalsteg-Einsatz (40) ausgebildet und an dem entlang ein durchbohrter Schlagkolben (50) im Außenrohr gleitend geführt ist, und mit einer innen profilierten unteren Haltekappe (94), in der ein außen formgleich profilierter, durchbohrter Schaft (86) eines mit Spülbohrungen versehenen Bohrmeißels (56) auf und ab beweglich gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Meißelkopf (58) und/oder am Zentralrohr-Ende und/oder im Schlagkolben-Ende zumindest ein Konus (60, 61) vorhanden oder anbringbar ist.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß im Außenrohr (12) eine Pufferbüchse (102) gehaltert ist, die den Meißelkopf (58) oder einen Zwischenkolben (100) gleitbar führt.

3. Bohrhammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferbüchse (102) Luft-Nebenwege aufweist, namentlich drei umfangsversetzte Kanäle (108), deren Bohrungen (109) höhenversetzt sein können, die außen vom Raum unterhalb des Schlagkolbens (50) in den Bereich der Haltekappe (94) und zur EntlüftungsÖffnung (92) führen.

4. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (60) zur Aufnahme eines Einsatzes (64) ausgebildet ist, der innen abgestuft ist, namentlich in Form eines oberen zylindrischen Buchsenteils (68), an den eine untere Erweiterung (70) anschließt.

5. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Meißelkopf (58) oder am oberen Ende des Zwischenkolbens (100) ein Innenkonus (60), am Zentralrohr-Ende ein Außenkonus (60a, 60b) und/oder am Schlagkolben-Ende ein Innenkonus (61) vorhanden ist.

6. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (60a) am Zentralrohr-Ende einen Steueransatz (72) trägt, der entweder einen glatten Fortsatz bildet oder einen abgesetzten Schieberkopf (74) aufweist, und daß zwischen Konus (60a) und Steueransatz (72) bzw. Schieberkopf (74) ein insbesondere konischer Ringraum (76) vorhanden ist.

7. Bohrhammer nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueransatz (72) bei innen zylindrischem oder gestuftem Zwischenkolben (100) außen zylindrisch ist, vorzugsweise mit zylindrischem Schieberkopf (74).

8. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (88) im Meißelkopf (58) oder im Zwischenkolben (100) am oberen Ende erweitert ist, insbesondere mit einer Fase, einer Rundung o.dgl.

9. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Innenkonus (60a) eine Rückhub-Öffnung (35) mit Abstand zum Zentralrohr-Ende vorhanden ist.

10. Bohrhammer wenigstens nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß zwischen der Rückhub-Offnung (35) und einer darüber befindlichen Abstell- und Blasbohrung (33) ein verengter Kanal (39) vorhenden ist.

11. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Zentralrohr-Endes Auslässe (31, 32) angeordnet sind, die zwischen oberen und unteren Kleinlöchern (31') als z. B. rhombusförmiges Feld von in der Größe gestaffelten, insbesondere ovalen Öffnungen (32') gestaltet sind.

12. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (50) axialgerichtete Aussparungen (52, 54) zur Bildung von Pufferräumen (82, 84) aufweist.

13. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr (30) ein Hüllrohr (42) mit Kanalsteg-Einsatz (40) und Steuerkopf (46) aufweist, und daß der Kanalsteg-Einsatz (40) einen oberen Bund bzw. eine Schulter (44) aufweist, an die das Hüllrohr (42) anschließt, wobei eine Radialbefestigung (78) durch einen den Steuerkopf (46) umschließenden Klemmring (80) gesichert ist.

14. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenrohr (12), an der oberen Kappe (14) und/oder an der Haltekappe (94) ein nach oben konisch auslaufendes Rillenprofil (16) vorhanden ist.

15. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekappe (94) ober- und unterhalb eines mit dem Außenrohr (12) schraubenden Gewindes (112) Zentrierflächen (114) und/oder Zentrierschultern (117) eufweist.

16. Bohrhammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Meißelschaft (58) mit einem äußeren Profil (90) in einem formgleichen Profil der Haltekappe (94) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein geteilter Ring (93) den Meißelkopf (58) in der geschlossen ausgebildeten Haltekappe (94) sichert.

17. Bohrhammer nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekenn- zeichnet, daß der geteilte Ring (93) entweder auf der oberen Zentrierschulter (119) der Haltekappe (94) oder am oberen Ende ihres Profils aufruht.

18. Bohrhammer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekappe (94) die Halteringe (93) und/oder der Meißelschaft (86) an ihren Profilen (90) jeweils Rampen-Anschläge (98, 100) haben, insbesondere mit einem Winkel von 45° oder 90° zur Längsachse.