Bohrhammer

Ein Bohrhammer ist eine Arbeitsmaschine zum Bohren von Löchern in mineralischem Material, beispielsweise Stein oder Beton. Durch den Schlagimpuls des Bohrers wird das Material zermürbt. Durch die Drehbewegung wird die Schneide des Bohrers umgesetzt und dabei Material ausgebrochen. Die Bedienung und der Vorschub erfolgen meist von Hand, ohne mechanische Hilfsmittel. Je nach Art der Antriebsenergie unterscheidet man pneumatische Bohrhämmer und elektrische Bohrhämmer.

Inhaltsverzeichnis

Pneumatischer Bohrhammer

Pneumatische Bohrhämmer werden mit Druckluft betrieben. Ein durch Druckluft, die mittels eines Kugel- oder Flatterventils gesteuert wird, angetriebener Kolben schlägt auf ein Schlagstück, das wiederum auf das Einsteckende der Bohrstange schlägt. Das Schlagstück ist mit einer Umsetzvorrichtung versehen, die beim Rückprall eine Drehung des Schlagstückes und der eingesteckten Bohrstange bewirkt. So wird im jeweils entlastetem Zustand ein Umsetzen des Bohrmeißels erreicht. Das Gewicht eines pneumatischen Bohrhammers liegt, je nach Verwendungszweck, zwischen 10 und 50 kg, im Bergbau typischerweise bei etwa 42 kg. Dazu kommt das Gewicht der Bohrsäule oder einer Lafette.

Geschichte

Bohrarbeiten beim Bau der Tunnel der Jungfraubahn in den Schweizer Alpen (um 1900)

Erste pneumatische Bohrhämmer wurden in den 1860er Jahren für den Tunnelbau, später für den Bergbau entwickelt. Das wichtigste Unternehmen der Produktion von Bohrhämmern waren die Flottmann-Werke in Herne.

Hydraulischer Bohrhammer

Hydraulische Bohrhämmer entsprechen in ihrer Funktion im Wesentlichen den pneumatischen Bohrhämmern, nur das als Antriebsmedium Hydraulikflüssigkeit eingesetzt wird. Die Hydraulikhämmer sind durchweg in höheren Gewichts- und Leistungsklassen (150 kg und mehr) angesiedelt als die Pneumatikhämmer und sind ausschließlich lafettengeführt.

Abführen des Bohrmehls

Das Bohrmehl wird trocken oder nass aus dem Bohrloch entfernt. Die trockene Luftspülung wird hauptsächlich im Tagebau angewandt. Druckluft wird durch die hohle Bohrstange zum Meißel geführt und befördert das Bohrklein im Ringraum zwischen Bohrstange und Bohrlochwand nach außen. In bestimmten Fällen wird das Bohrmehl durch die hohle Bohrstange abgesaugt. (Königsborn-Gerät im dt. Steinkohlenbergbau, zur Minderung der Staubbelastung in der Nachbarschaft.) Die nasse Wasserspülung bietet die Vorteile einer effektiven Meißelkühlung und einer wirksamen Staubbekämpfung, wegen der Gefahr durch Steinstaub wird sie unter Tage fast ausschließlich eingesetzt. Übertage wird aus wirtschaftlichen Gründen oft keine Wasserspülung eingesetzt, da neben einer Druckluftversorgung auch eine Frischwasserversorgung notwendig wäre und ggf. das verschlammte Spülwasser entsorgt werden muss. Autarke dieselbetriebene Baumaschinen mit Bohrhämmern erzeugen ihre Druckluft in der Regel mit einem eigenen Kompressor, beim Einsatz von Luftspülung kann auf eine Wasserversorgung verzichtet werden.

Elektrischer Bohrhammer

Elektrische Bohrhämmer kommen überall dort zum Einsatz, wo keine Druckluft zur Verfügung steht. Gegenüber dem pneumatischen Hammer weist die elektrische Variante eine geringere Leistung auf. Gegenüber der ebenfalls elektrisch betriebenen Schlagbohrmaschine zeichnet sich der Bohrhammer vor allem durch eine niedrigere Schlagzahl bei wesentlich höherer Schlagenergie aus.

Ein elektrischer Bohrhammer

Funktionsprinzip

Im Gegensatz zu Schlagbohrmaschinen haben Bohrhämmer einen in axialer Richtung beweglichen Bohrer. Die zum Bohren in harten Materialien notwendige Schlagenergie wird über das sogenannte Schlagwerk erzeugt. Die in Bohrhämmern am häufigsten eingesetzten Typen sind Federschlagwerke oder pneumatische Schlagwerke. Bei beiden wird eine bewegliche Masse auf den Bohrer geschlagen, der die Energie auf das Bohrmaterial überträgt.

Das pneumatische Schlagwerk besteht aus Antriebslager oder Exzenterrad, Kolben, Schläger und Schlagbolzen. Das Antriebslager oder das Exzenterrad setzen die Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Hubbewegung des Kolbens um. Bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens entsteht ein Unterdruck, der den Schläger nach hinten zieht. Bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens entsteht ein Überdruck zwischen Kolben und Schläger (Kompression), die den Schläger nach vorne beschleunigt. Der nach vorne fliegende Schläger trifft auf den Schlagbolzen und gibt seine kinetische Energie (Schlagenergie) ab. Der Impuls des Schlägers wird vom Schlagbolzen auf den Werkzeugschaft des Bohrers oder Meißels übertragen. Der Schlagbolzen ist im Wesentlichen ein präzises Drehteil aus gehärtetem Stahl, welches neben der Impulsübertragung zudem das Innere der Maschine mit einem Dichtring gegen Staub und Verschmutzung schützt. Um beim Blockieren des Bohrers eine Beschädigung der Mechanik und vor allem ein für den Anwender gefährliches Drehmoment auf die Maschine zu verhindern, sind Bohrhämmer in der Regel mit einer Sicherheitskupplung ausgestattet.

Der Bohrer muss gleichzeitig eine Dreh- und Axialbewegung ausführen. Während bei Schlagbohrmaschinen der Bohrer und das Spannfutter fest miteinander verbunden sind, weshalb das Futter die Axialbewegung mitmachen muss, ist dieses Konzept für Bohrhämmer nicht geeignet. Zum einen würde die kraftschlüssige Spannung des Bohrers im Futter durch die Vibration gelockert, zum anderen ginge durch die relativ große Masse des Futters viel kinetische Energie verloren. Deshalb wurde 1975 mit SDS-Plus ein Bohreraufnahmesystem entwickelt, bei dem der Bohrer entlang der Drehachse um etwa 1 cm frei beweglich ist. Für große Bohr- oder Meißelhämmer ist das SDS-Max-System erhältlich. Die Förderung des Bohrmehls erfolgt durch die spiralförmigen Nuten des Bohrers.

Geschichte

Im Jahr 1932 wurde von Bosch der erste elektrische Bohrhammer in Serie gebaut (Boschhammer). Er hatte ein Drallschlagwerk zum Bohren und Meißeln und besaß bereits eine Sicherheits-Kupplung.

Sonstiges

Der Betrieb von Bohrhämmern ist mit starkem Lärm verbunden. Erst in den vergangenen 20 Jahren ist es gelungen, die Schallpegel auf etwa 108 dB(A) zu senken; zuvor waren Pegel von mehr als 125 dB (A) üblich.

Viele Bohrhämmer können durch verschiedene Getriebeübersetzungen (Drehzahlregelung) und Einsatz eines Wechselfutters nicht nur hammerbohren, sondern auch meißeln oder ohne Schlag bohren (beispielsweise für Fliesen, Stahl oder Holz).

Akku-Bohrhämmer sind vom Stromnetz unabhängig, jedoch durch den Akku schwerer als gleichstarke Netzgeräte. Des Weiteren ist die Betriebsdauer wegen des hohen Stromverbrauchs meist stark begrenzt.

Schlaghämmer oder Meißelhämmer haben keinen Drehantrieb und sind daher nur zum Meißeln oder Fliesen entfernen, Wände durchbrechen etc. geeignet. In der Regel sind Meißelhämmer schlagstärker und leichter als Bohrhämmer mit vergleichbarer Leistungsaufnahme und günstiger als Bohrhämmer mit vergleichbarer Schlagenergie.

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