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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 5 b. GRUPPECLASS 5 b. GROUP

Gesteinbohrmaschine mit Differentialsteuerventil. Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. August 1908 ab. Rock drilling machine with differential control valve. Patented in the German Empire on August 12, 1908.

Die Erfindung betrifft eine Gesteinbohrmaschine oder ähnlich arbeitende Maschine mit Antrieb durch ein Druckmittel, wie Preßluft ο. dgl., die mit Vorrichtungen zur Erzeugung kurzer Hube durch Beschränkung der Rückbewegung des Kolbens ausgestattet ist, wobei als wesentliches Mittel zu dem Zwecke eine Öffnung oder ein Durchlaß geringer Weite zum Abblasen des Druckmittels dient.The invention relates to a rock drilling machine or a similar machine driven by a pressure medium such as compressed air ο. Like. With devices for generating short stroke is provided by restricting the return movement of the piston, being an essential means for the purpose an opening or a passage of small width is used to blow off the pressure medium.

ίο Diese Verkürzung des Rückwärtshubes soll leichte Hube beim Anlassen ermöglichen, auch dazu nutzbar sein, daß der Bohrer, wenn er klemmt und nicht ganz zurückgeht, sich dadurch frei machen kann. Zu dem Zwecke wird ein Differentialventil verwendet.ίο This should shorten the return stroke allow slight stroke when starting, also to be able to use the drill when he gets stuck and does not go back completely, thereby freeing yourself. For the purpose will a differential valve is used.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung bei einer Gesteinbohrmaschine mit einem im Kolbeninnern ruhenden Ventil dargestellt. The object of the invention is shown in the drawing with a rock drilling machine a valve resting inside the piston.

Fig. ι zeigt im Längsschnitt eine· Ausführungsform, und dieFig. 1 shows in longitudinal section an embodiment, and the

Fig. 2 und 3 stellen andere Ausführungsformen dar. Figs. 2 and 3 illustrate other embodiments.

Der Arbeitskolben 1 der Maschine besitzt eine verhältnismäßig große vordere Druckfläche 2 und eine kleinere, ringförmige hintere Druckfläche 3, welche dadurch entsteht, daß der mittlere Teil der hinteren Kolbenfläche einen gegenüber dem eigentlichen Kolben 1 abgesetzten Schaft 4 bildet, der mit dem Kolben aus einem Stück besteht. Der Schaft 4 kann sich aber auch im Kolben teleskopartig ein- und ausschieben. 5 ist die Kolbenstange und 6 der Arbeitszylinder, dessen Form dem Kolben angepaßt ist.The working piston 1 of the machine has a relatively large front pressure surface 2 and a smaller, annular rear pressure surface 3, which results from the fact that the middle part of the rear piston surface is opposite to the actual piston 1 formed offset shaft 4, which consists of one piece with the piston. The shaft 4 but can also telescope in and out in the piston. 5 is the piston rod and 6 the working cylinder, the shape of which is adapted to the piston.

Das Druckmittel wird beständig gegen die hintere Kolbendruckfläche 3 geleitet, und da die dargestellte Maschine das Vorhandensein eines den Arbeitszylinder umschließenden, das Druckmittel enthaltenden Mantels voraussetzt, so sind für den Eintritt dieses Druckmittels zur hinteren Kolbenfläche einfach Löcher 7 in einem Absatz des Arbeitszylinders vorgesehen. Wenn jedoch der Kolbenrückstoß durch einen Puffer aufgefangen werden soll, so kann der Zufluß des Druckmittels durch die Öffnungen 8 erfolgen; sie liegen in einer Abdrehung 9 des Arbeitszylinders. Das Druckmittel gelangt durch die Abdrehung zu diesen Öffnungen 8 und fließt zur vorderen Kolbenfläche. Der Abfluß aus diesem vorderen Zylinderraum wird durch das Ventil 10 gesteuert. The pressure medium is constantly directed against the rear piston pressure surface 3, and there the machine shown the presence of a working cylinder enclosing the Pressure medium-containing jacket presupposes, so are for the entry of this pressure medium to the rear piston surface simply holes 7 are provided in a shoulder of the working cylinder. However, if the piston recoil is to be absorbed by a buffer, the influx of the pressure medium can through the Openings 8 take place; they lie in a twist 9 of the working cylinder. The pressure medium passes through the twist to these openings 8 and flows to the front piston surface. The outflow from this front cylinder space is controlled by the valve 10.

Dieses Ventil ist innerhalb des Kolbens untergebracht und nach der Art der Differentialventile ausgebildet, d. h. die eine seiner Druckflächen steht unter der beständigen Wirkung eines Druckmittels. Der Druck ist zeitweise geringer als der Gesamtgegendruck des Druckmittels gegen die andere Druckfläche des Ventils. Dieser Differentialdruck kann auf zweierlei Art hervorgebracht wer-This valve is housed inside the piston and is similar to the differential valve trained, d. H. one of its pressure surfaces is under the constant effect of a pressure medium. The pressure is on temporarily lower than the total back pressure of the pressure medium against the other pressure surface of the valve. This differential pressure can be produced in two ways

den. Entweder es wird dieselbe Druckspannung gegen zwei.Druckflächen von verschiedener Größe gerichtet, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, oder es werden in bekannter Weise Druckmittel von verschiedener Spannung gegen Druckflächen von gleicher Größe geführt.the. Either there is the same compressive stress against two different compressive surfaces Size directed, as in the illustrated embodiment, or it will be in known way pressure medium of different tension against pressure surfaces of the same Size led.

Nach dem durch Fig. ι dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Druckfläche Ii desAccording to the embodiment shown by Fig. Ι is the pressure area Ii des

ίο Ventils io kleiner als die entgegengesetzte Druckfläche 12; die Fläche 11 wird beständig durch den Kanal 13 unter Druck gehalten. Die Druckfläche 12 steht mittels des Kanals 15 mit der ringförmigen Ausdrehung 14 in der Zylinderwandung in Verbindung, und ein kleiner Kanal 16 setzt diese Ausdrehung 14 mit dem vorderen Zylinderraum vor dem Kolben in Verbindung. Der Ventilkörper 10 ist hohl und steht mit der Außenluft auf beliebige Weise, z. B. durch eine achsiale Bohrung 17 der Kolbenstange 5 in Verbindung. Im Umfang des Ventilkörpers befinden sich die Ausdrehungen 18 und 19, in ersterer liegen die Auspufflöcher 20, die in das Innere des Ventilkörpers 10 münden.ίο valve ok smaller than the opposite one Pressure area 12; the surface 11 becomes permanent kept under pressure by channel 13. The pressure surface 12 stands with the channel 15 the annular recess 14 in the cylinder wall in connection, and a smaller one Channel 16 sets this recess 14 with the front cylinder chamber in front of the piston Link. The valve body 10 is hollow and is at random with the outside air Way, e.g. B. through an axial bore 17 of the piston rod 5 in connection. The extent of the valve body are the recesses 18 and 19, in the former are the Exhaust holes 20 which open into the interior of the valve body 10.

21 ist ein Durchgang, der von der Außenseite des abgesetzten Kolbenteiles 4 das Druck-. mittel unter gleichbleibendem Druck in die Ausdrehung 19 des Ventilkörpers 10 führt.21 is a passage from the outside of the offset piston part 4, the pressure. medium leads into the recess 19 of the valve body 10 under constant pressure.

22 ist ein Kanal, der vom Ventil nach der Vorderseite des Kolbens führt.22 is a channel leading from the valve to the front of the piston.

In manchen Fällen ist von der Außenseite der hohlen Kolbenstange eine Bohrung 23 in deren Höhlung 17 geführt; ferner verbinden eine Anzahl Schlitze 24 den Druckraum hinter der Kolbenfläche 3 mit der Ausdrehung 14, solange der Kolben sich in der vorderen Stellung seines Hubes befindet.In some cases there is a bore 23 in from the outside of the hollow piston rod their cavity 17 out; furthermore, a number of slots 24 connect the pressure space behind the piston surface 3 with the recess 14, as long as the piston is in the front position its stroke.

Beim gewöhnlichen Gang der hier beispielsweise durch Preßluft betriebenen Maschine wird das Druckmittel durch die Öffnungen 7 gegen die Rückseite des in seiner Ausgangsstellung befindlichen Kolbens wirken und durch die Kanäle 13 gegen die kleinere Druckfläche 11 des Ventilkörpers 10 geführt werden. Da sich zunächst kein Druck in der vorderen Zylinderkammer und folglich auch keine Druckwirkung gegen die Ventilfläche 12 vorfindet, so wird der Ventilkörper am hinteren Ende seiner Bahn gehalten, wodurch der Durchgang 21 von dem Kanal 22 abgeschnitten ist, der sich jetzt in A^erbindung mit den Auspufflöchern 20 befindet. Das gegen die hintere Kolbenfläche 3 wirkende Druckmittel treibt den Kolben vor und läßt ihn den Bohrstoß ausführen. In the normal course of the machine operated here, for example, by compressed air the pressure medium is through the openings 7 against the back of the in its starting position Act located piston and through the channels 13 against the smaller pressure surface 11 of the valve body 10 are performed. There is initially no pressure in the front cylinder chamber and consequently there is also no pressure effect against the valve surface 12, so the valve body is held at the rear of its path, creating the passage 21 is cut off from the channel 22, which is now in connection with the exhaust holes 20 is located. The pressure medium acting against the rear piston surface 3 drives the piston forward and lets it execute the drilling stroke.

Unmittelbar vor oder auch gleichzeitig mit der Ausführung des Schlages, wobei der Kolben die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt, strömt das Druckmittel (Preßluft) durch die Schlitze 24, die Ausdrehung 14 und den Kanal 15 von der Rückseite des Kolbens gegen die Ventilfläche 12, wodurch das Ventil 10 vorwärts bewegt wird. Dieser Vorgang bewirkt, daß nun das Druckmittel durch die Wege 21 und 22 vor den Kolben gelangt und ihn zurücktreibt. Beim Kolbenrücklauf verschließt nun der Kolben die Schlitze 24 wieder, das Ventil verharrt jedoch weiter in seiner vorderen Stellung, da der Druck aus dem vorderen Zylinderraum durch den Kanal 16 weiter gegen die Ventilfläche 12 wirkt. Der Kanal ist nur eben so weit, um diese Druckwirkung zu vermitteln, er ist aber nicht weit genug, vm irgendeinen erheblichen Durchgang von Druckluft aus der Ausdrehung 14 nach dem Raum vor dem Kolben und danach ein Entweichen durch die Verbindungen 22, 18 und 20 zu gestatten, bevor das Ventil Zeit gehabt hat, umzukehren. Beim Kolbenrücklauf wird der Durchgang 21 durch den engeren Fortsatz des Arbeitszylinders verdeckt. Da die Zuströmung nach der Kammer vor dem Kolben, im vorderen Zylinderende, dadurch abgeschnitten ist, wird die Rücklaufbewegung durch die Expansion der Druckluft vollendet, unterstützt natürlich durch die lebendige Kraft der Kolbenbewegung.Immediately before or simultaneously with the execution of the blow, with the piston in the position shown in FIG. 1, the pressure medium (compressed air) flows through the slots 24, the recess 14 and the channel 15 from the back of the piston against the valve surface 12 , thereby moving the valve 10 forward. This process has the effect that the pressure medium now passes through the paths 21 and 22 in front of the piston and drives it back. When the piston returns, the piston now closes the slits 24 again, but the valve continues to remain in its front position, since the pressure from the front cylinder chamber continues to act against the valve surface 12 through the channel 16. The channel is only just wide enough to provide this pressure effect, but is not wide enough to allow any substantial passage of compressed air from recess 14 to the space in front of the piston and then escape through connections 22, 18 and 20 before the valve has had time to reverse. When the piston returns, the passage 21 is covered by the narrower extension of the working cylinder. Since the inflow to the chamber in front of the piston, in the front end of the cylinder, is thereby cut off, the return movement is completed by the expansion of the compressed air, supported of course by the living force of the piston movement.

Sind in der hohlen Kolbenstange 5 die Bohrungen 23 angebracht, so treten sie bei oder nahe der Vollendung des Kolbenrücklaufes in Verbindung mit dem Raum vor dem Kolben und gestatten zeitweise ein freies Entweichen des Druckmittels, unabhängig vom Ventil, wodurch die Zylinderkammer für den neuen KoI-benvorstoß schneller freigegeben wird. Durch die erforderliche «Druckverminderung vor dem Kolben bei Beendigung des Kolben rücklauf es tragen die Bohrungen 23 zwar zum rechtzeitigen Spiel des A^entils bei, sie sind jedoch nicht wesentlich hierzu bestimmt.If the bores 23 are made in the hollow piston rod 5, they occur at or near the completion of the piston return in connection with the space in front of the piston and allow the pressure medium to escape freely at times, regardless of the valve, as a result of which the cylinder chamber for the new piston advance is released more quickly. By the required «pressure reduction in front of the piston at the end of the piston return the holes 23 contribute to the timely play of the valve, but they are not essential for this purpose.

Die Druckverminderung bei Beendigung des Kolbenrücklaufes infolge der Expansion des Druckmittels läßt den fortdauernden Druck auf die Ventilfläche 11 über den auf die Rückseite 12 wirkenden Druck wieder die Oberhand gewinnen, so daß das Ventil nun wieder zurückbewegt wird. Die Entleerung der vorderen Zylinderkammer erfolgt nun bzw. wird aufrecht erhalten durch die Wege 22, 18 und 20, und diese Leere vor dem Kolben dauert während des durch die Wirkung des Druckmittels gegen die hintere Kolbenfläche 3 vernnlaßten Kolbenvorstoßes an.The pressure reduction at the end of the piston return due to the expansion of the Pressure medium leaves the continuous pressure on the valve surface 11 on the back 12 acting pressure gain the upper hand again, so that the valve is now again is moved back. The front cylinder chamber is now or will be emptied sustained by paths 22, 18 and 20, and this void lasts in front of the piston during the wetted by the action of the pressure medium against the rear piston surface 3 Piston advance.

Die beiden Ventilflächen 11 und 12 sind nach der beschriebenen Ausführung am vorderen Ende des Ventilkörpers 10 angebracht, damit sie beim Vor- und Rücklauf des Ventils die Durchgangswege 13, 15 und 21 nicht sperren; der längsgerichtete Teil des Durch- iaoThe two valve surfaces 11 and 12 are according to the described embodiment attached to the front end of the valve body 10, so that they do not pass through paths 13, 15 and 21 when the valve is forward and backward lock; the longitudinal part of the through iao

ganges 21 wird durch eine ringförmige Abdrehung des Umfanges des Kolbenteiles 25 gebildet.gear 21 is made by an annular twisting of the circumference of the piston part 25 educated.

In Fig. 2 ist jedoch die Ausführung darin geändert, daß am hinteren Teil des Ventilkörpers 10 noch eine Druckfläche 26 in Wirkung kommt, wodurch ein Vorteil erzielt wird. Die Druckfläche 12 am Ventil ist hier kleiner gehalten. Der Druck auf die Fläche 26 am hinteren Teil des Ventils ist veränderlich. Diese Druckfläche 26 steht in beständiger Verbindung mit dem Durchgang 21, so daß, wenn letzterer beim Kolbenvorlauf mit der Druckluftzufuhr verbunden ist, die Fläche 26 unter Wirkung der Druckluft steht, wodurch der auf die Fläche 11 des Ventils wirkende Druck beinahe aufgehoben wird. Diese Einrichtung sichert eine schnelle Umsteuerung des Ventils, wenn bei Beendigung des Hubes Druckluft auf die Fläche 12 des Ventils einwirkt. Befindet sich das Ventil in seiner vorderen Stellung, so stehen die beiden Druckflächen 12 und. 26 in Verbindung mit dem Raum vor dem Kolben, und die Umsteuerung des Ventils am Ende des Kolbenrücklaufes wird daher in der vorbeschriebenen Weise herbeigeführt.In Fig. 2, however, the design is changed in that the rear part of the valve body 10 a pressure surface 26 comes into effect, whereby an advantage is achieved. the Pressure area 12 on the valve is kept smaller here. The pressure on the surface 26 at the rear Part of the valve is changeable. This pressure surface 26 is in constant connection with the passage 21, so that when the latter with the piston advance with the compressed air supply is connected, the surface 26 is under the action of the compressed air, whereby the pressure acting on the surface 11 of the valve is almost canceled. This device ensures a quick reversal of the valve, when compressed air acts on the surface 12 of the valve at the end of the stroke. Located If the valve is in its forward position, the two pressure surfaces 12 are in position and. 26 in connection with the space in front of the piston, and the reversal of the valve on The end of the piston return is therefore brought about in the manner described above.

Nach einer anderen Ausführungsform werden die Schlitze 24 und die Ausdrehung 14 der Zylinderwand fortgelassen, und der Kanal 16 ist unmittelbar nach der Ventilfläche 12 geführt, wie bei i6^a (Fig. 2) punktiert angedeutet ist. Die Druckflächen 11 und 26 des Ventils sind hier gleich groß, die erstere eher ein wenig größer als die letztere. Die WirkungAccording to another embodiment, the slots 24 and the recess 14 in the cylinder wall are omitted, and the channel 16 is led directly to the valve surface 12, as ^{indicated by dotted lines at i6 a} (FIG. 2). The pressure surfaces 11 and 26 of the valve are the same size here, the former a little larger than the latter. The effect

dieser Änderung ist die, daß beim Kolbenvorgang, sobald der Durchgang 21 das Druckmittel einläßt, das Ventil 10 sich in einer Gleichgewichtslage befindet und sich nicht von der Stelle bewegt, bis der Schlag ausgeführt ist; der Stoß treibt dann das Ventil in seine vordere Endstellung, wodurch das Druckmittel in die vordere Zylinderkammer vor den Kolben zugelassen wird und von da durch den Kanal i6^ffi zur Ventilfläche 12 gelangt. Beim Kolbenrücklauf wird dann der gesamte Druck gegen die Ventilflächen 12 und 26 des Ventils so lange festgehalten, bis die Umsteuerung in der bereits beschriebenen Weise erfolgt.this change is that in the piston process, as soon as the passage 21 lets in the pressure medium, the valve 10 is in a position of equilibrium and does not move from the point until the blow is carried out; the impact then drives the valve into its front end position, as a result of which the pressure medium is admitted into the front cylinder chamber in front of the piston and from there passes through the channel i6 ^ffi to the valve surface 12. When the piston returns, the entire pressure against the valve surfaces 12 and 26 of the valve is held until the reversal takes place in the manner already described.

In die Kolbenstange ist ein kleines Loch 28 eingebohrt, das vom Umfang nach innen führt und so liegt, daß es mit der vorderen Zylinderkammer zweckmäßig unmittelbar nach erfolgtem Verschluß des Durchganges 21 mit der Verengung des Zylinders in Verbindung tritt. Diese Bohrung 28 ist. so eng, daß keine erhebliche Luftmenge beim normalen Kolbenvorund-rücklauf entweicht; wenn jedoch beim Klemmen des Bohrers oder bei absichtlicher Drosselung des Druckmittels die Kolbenbewegung aufgehalten oder stillgesetzt wird, so wird der Luftdruck vor dem Kolben in hinreichendem Maße verringert, um eine Umsteuerung des Ventils zu gestatten und eine Vorwärtsbewegung des Kolbens herbeizuführen. A small hole 28 is drilled into the piston rod and leads inward from the circumference and so lies that it expediently with the front cylinder chamber immediately after it has taken place Closure of the passage 21 with the constriction of the cylinder in connection. This hole 28 is. so tight that there is no significant amount of air with normal piston forward and reverse escapes; if, however, the piston movement occurs when the drill is jammed or when the pressure medium is intentionally throttled is held up or stopped, the air pressure in front of the piston becomes sufficient Dimensions reduced to allow reversal of the valve and a Bring forward movement of the piston.

Die in Fig. 3 zur Darstellung gebrachte Änderung in der Ausführung bezweckt eine elastischere Arbeitsweise. Die Anordnung entspricht im allgemeinen der in Fig. 1 gezeigten, die Abänderung besteht nur darin, daß einesteils der Kanal 16 ganz fortgelassen ist, also überhaupt jede Verbindung zwischen der vorderen Zylinderkammer und der Ventildruckfläche 12 während des Kolbenrücklaufes unterbrochen ist, und daß anderenteils eine ganz feine Bohrung 27 in der Ventilwandung, nahe der Druckfläche 12, in die Ventilhöhlung einmündet. Es wird hiernach erklärlich sein, daß, wenn der Kolben in seinem Rücklauf aufgehalten wird oder stehen bleibt, in irgendeinem Zeitpunkt nach der Schließung der Schlitze 24 durch den Kolben der gegen die \^entilfläche 12 wirkende Druck in kurzer Zeit vermöge der Bohrung 27 beseitigt sein wird v.nd der auf die Fläche 11 wirkende Druck dann das Ventil zurückschieben wird, um die vordere Zylinderkammer druckfrei zu machen, damit ein neuer Kolbenvorstoß erfolgen kann. Die Bohrung 27 wird so zu bemessen sein, daß beim regelmäßigen Betrieb ihr Einfluß verschwindend klein ist, doch kann sie natürlich so groß gemacht werden, daß sie die Umsteuerung des Ventils am Ende des normalen Kolbenrücklaufes herbeiführt.The change in design shown in FIG. 3 aims at a more elastic way of working. The arrangement corresponds generally to that shown in Fig. 1, the only change is that, on the one hand, the channel 16 is left out entirely is, so any connection between the front cylinder chamber and the valve pressure surface 12 is interrupted during the piston return, and that the other part one very fine bore 27 in the valve wall, near the pressure surface 12, in the valve cavity joins. It will hereafter be explained that when the piston stopped in its return will or will stop at any point in time after the closure of the slots 24 by the piston against the \ ^ valve area 12 acting pressure in a short time by means of the bore 27 will be eliminated and the pressure acting on the surface 11 then the valve is pushed back in order to depressurise the front cylinder chamber, so that a new piston advance can take place. The bore 27 will be dimensioned so that its influence is negligible in regular operation, but it can of course be made so large that it reverses the valve at the end of the normal piston return brings about.

Die zuletzt beschriebene Einrichtung ist bei einer Maschine anwendbar, in der während des Kolbenrücklaufes voller Druck eingelassen wird, wobei, wie dargestellt, der Durchgang 21 nahe bei der Fläche 3 angeordnet ist, man kann sie aber gleichwohl auch dann anwenden, wenn das Druckmittel im vorderen Zylinderraum expandiert.The device described last is applicable to a machine in which during of the piston return full pressure is admitted, whereby, as shown, the passage 21 is arranged close to surface 3, but it can also be used when the pressure medium expands in the front cylinder space.

Claims

Patent Claims:

1. Rock drilling machine with differential control valve, characterized in that the exhaust of the pressure medium only with exclusive Pressure is applied to the valve surface (11), which is constantly under pressure, on the other hand, when the pressure acts on the larger valve surface (12), there is a reversal occurs, after which the pressure against the surface (12) gradually disappears by blowing out the pressure medium.

2. Valve device according to claim 1, characterized in that the slackening the pressure on the surface (12) or the blowing speed of the pressure medium is dimensioned so that at

normal piston movement the reversal of the valve at the end of the stroke he follows.

3. Valve device according to claim 1, characterized in that the larger Valve surface is shut off from the pressure medium source at the beginning of the stroke and that Blowing off takes place directly from the valve surface (12) through the openings (27).

4. Valve device according to claim 1 and 2, characterized in that the larger valve surface (12) in constant communication with the front cylinder chamber is.

1 sheet of drawings.