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Pneumatische Fernsteuerung für Bohrstühle.
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bewirkt, welches sich für sämtliche Arten von Winden nur in der konstruktiven Ausbildung unterscheidet.
Eine derartige unvollkommene Steuerung verlangt einen grossen Muskelkraftaufwand, verzögert betlächtlieh den Verlauf der Arbeit und verursacht oft Arbeitsunfälle der Bedienungsmannschaft. Die Vermeidung dieser sämtlichen Nachteile der Bol1IStuhlarbeit ist nur durch Mechanisierung der Bremsund Kupplungsvorgänge n : öglich, welche gen äss vorliegender Erfindung mittels einer pneumatischen Fernsteuerung ausgeführt werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur pneumatischen Fernsteuerung des Bohrstuhles besteht im wesentlichen aus einem Zwei-bzw. Einkammer-Luftveiteiler der selbsttätigen Druckluftbremse für die Bohrwinde und aus den Daumenkupplungen.
Fig. 1 zeigt schematisch die allgemeine Anordnung einer solchen pneumatischen Fernsteuerung für Bohrstühle mit einer selbsttätigen Zweikammer-Druckluftbremse, Fig. 2 das Steuerventil für die
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zur Aufreehterhaltung des erforderlichen Druckes im Bremszylinder und Fig. 5 eine schematische allgemeine Anordnung einer Ausführungsform der Fernsteuerung für Bohrstühle nach der vorliegenden Erfindung.
Die selbsttätige Zweikammer-Druckluftbreirse für die Bohrwinde nach Fig. 1 besteht aus einem Bremszylinder 1, in welchem ein mit einer durch eine Feder 3 gespannten Ledermanschette 2 versehener Kolben verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben wird von einem Rohr 4 geführt, in welchem eine Stange 6 schwingbar gelagert ist. Diese Stange ist mit einer an der Welle eines Bremsarmes 8 befestigten Kurbel 7 gelenkig verbunden. In einer am oberen Ende der Kurbel 7 vorgesehenen Öse ist das Ende einer Kette befestigt, welche über eine Rolle 10 läuft und an ihrem andern Ende ein Gewicht 11 trägt, welches den Kolben 12 eines Druckluftzylinders 18 belastet. Durch den Kolben 2 werden im Bremszylinder 1 zwei Kammern gebildet, u. zw. eine Bremskammer A und eine Losbremskammer B.
Die Kammer B ist durch eine Leitung 32 mit einem Steuerbremshahn 17 verbunden, welcher nach dem Prinzip des Führerbrems- ventils mit veränderlichem Druck arbeitet. Die Bremskammer A ist durch eine Leitung 34 mit dem Zylinder 13 und einem Bremsluftbehälter 14 verbunden. Die Ladung (Naehfüllung der Luftverluste)
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Druckregler 16. Das Rückströmen der Luft bei einer etwaigen Druckverminderung im Hauptluftbehälter. M wird durch ein Rückschlagventil 15 verhindert.
In die Luftleitung 32 zwischen der Bremsluftkammcr B und dem Hahn. ! ? ist ein Beschleunigungsventil eingeschaltet, welches aus einem Gehäuse 29, einem Schieber 30 und einem Kolben 31 besteht.
Der Zweck der Anordnung eines Besehleunigungsventils besteht im folgenden. Bei langsamer Drehung des Handarm3s des Steuerhahnes, d. h. beim langsamen Bremsen, strömt die Luft durch die kleinen Öffnungen im Kolben 31 ohne denselben zu verstellen. Bei einer raschen Bewegung des Hahnarmes, d. h. beim Schnellbremsen, kann dagegen die Luft diese Öffnungen nicht genügend schnell passieren, und der Druck unterhalb des Kolbens 31 wird kleiner als der Luftdruck in der Kan mer B. Durch den Druckunterschied wird dann der Kolben 31 nach unten verschoben und nimn t den Schieber 30 mit,
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welcher die Öffnungen im Gehäuse 29 freigibt. Die Luft strömt dabei aus der Kammer B schnell nach aussen ab und bewirkt ein sehr schnelles Bremsen.
Man kann eventuell das Schnellbremsen auch ohne Beschleunigungsventil durch entsprechende Vergrösserung der Querschnitte der Durchgangsöffnungen des Steuerhahnes erzielen.
Die Arbeitsweise der selbsttätigen Zweikammer-Luftdruckbremse zur Fernsteuerung der Bohrstuhlwinde besteht im folgenden.
Der konstante eingestellte Luftdruck (3'5 Atm. ), welcher in dem Behälter 14 und der Kammer A durch den Druckregler (Reduktionsventil)-M aufrechterhalten wird, drückt auf die linke Seite des Kolbens 2 des Bremszylinders 1. Durch die betreffende Stellung des Hahnarmes des Steuerhahnes 17 wird auch in der Kammer B des Bremszylinders derselbe Luftdruck hergestellt. Da aber die Arbeitsfläche des Kolbens in der Kammer B um die Grösse des Querschnittes des Rohres 4 kleiner als diejenige in der Kammer A ist, so überwiegt der gesamte Flächendruck in der Kammer. A denjenigen der Kammer B, und der Kolben 2 bewegt sich unter dem Druckunterschiede nach rechts. Der Druck wird somit durch die Stange 6 auf die Kurbel 7 übertragen, welche den Bremsarm 8 verschwenkt und die Bremsbänder spannt, wodurch das Bremsen bewirkt wird.
Der normale Druck in der Kammer A und dem Behälter 14 wird durch den Druckregler 16 um 0'3-0'5 Atm. niedriger als in der Hauptleitung gehalten.
Um nun das Lösen der Bremse zu bewirken, muss man den Druck in der Kammer B bis auf den Hauptleitungsdruck, also um 0. 3-0'5 Atm., steigern, was durch die Umstellung des Hahnarmes 17 in seine äusserste linke Stellung bewirkt wird.
Beim Bremsen wird der etwaige Druckabfall in dem Hauptluftbehälter 18 bzw. der Hauptleitung keineswegs die jeweilige Bremskraft verändern, u. zw. aus dem Grunde, weil der Druck im Behälter 14 in der Kammer A mittels des Rückschlagventils aufrechterhalten wird.
Ein solcher Druckabfall im Hauptluftbehälter verhindert aber die Möglichkeit, den Druck in der Kammer B genügend zu steigern und das volle Losbremsen zu bewirken und somit auch das Senken der leichten Bohrgeräte und folglich auch die Hub-bzw. Senkoperationen.
Dadurch wird nun der abnormale Druckabfall im Hauptluftbehälter 18 und die Gefährlichkeit der weiteren allmählichen Lösung der Bremse gemeldet.
Der Arbeitsluftdruck im Behälter 14 und der Kammer A wird durch die Leitung 34 auch im Zylinder 13 aufrechterhalten, wodurch das Gewicht 11 in seiner oberen Lage gehalten wird. Die Kette liegt dann lose auf der Rolle 10 und hindert nicht die Drehung der Kurbel und den normalen Vorgang des Lösens und des Bremsens. Im Falle der Druckverminderung im Hauptluftbehälter 18 wird im Bremszylinder der Druck infolge des Rückschlagventils 15 ziemlich lange aufrechterhalten.
Die langsame Druckverminderung infolge der Luftverluste kann nur bis zu einer bestimmten Grenze geschehen, welche durch den Durchmesser des Zylinders 13 und die Grösse des Gewichts 11 bedingt ist, indem das Gewicht 11 beim Sinken die Luft komprimiert und den Luftverlust kompensiert. Zugleich spannt das Gewicht beim Sinken die Kette 9 und führt allmählich die Bremse von der pneumatischen auf die Gewichtsbetätigung über.
Die Wiederherstellung des Druckes im Hauptluftbehälter bewirkt wiederum den Übergang der Bremse vom Gewichtsbremsen auf das pneumatische Bremsen. Die Bremse wird dabei geladen, indem mit der Steigerung des Luftdruckes die Bremskraft ununterbrochen wächst und ihren Maximalwert beim vollen Hub des Gewichtes 11 erreicht. Die Umladung der Bremse ruft kein Lösen der Bremse hervor. Jede Störung der Wirkung des Hahnes 17, des Beschleunigungsventils 29 bzw. der Luftleitung verursacht sofort ein volles Bremsen infolge des Druckabfalles in der Bremsluftkammer B.
Die beschriebene Einrichtung verleiht den Bohrstuhlwinden folgende Eigenschaften :
1. Eine absolute Gefahrlosigkeit der Bremse. Bei keiner Störung der Einrichtung kann ein Selbstlösen der Bremse stattfinden. Das Sinken des Luftdruckes im Hauptluftbehälter unter den Normaldruck vermindert keinesfalls die vorgeschriebene Bremskraft, verhindert aber unbedingt die Möglichkeit des vollen Losbremsens und der Hub-bzw. Senkoperation, u. zw. dadurch, dass das volle Losbremsen nicht durch Druekverminderung, sondern durch Drucksteigerung in der Kammer B geschieht.
2. Die Bremskraft ändert sich entsprechend der Lage des Steuerhahnarmes 17. Die Lage des Hahnarmes bestimmt die jeweilige Bremskraft für beliebige Dauer und unabhängig von jedem Umstande.
Diese Eigenschaft der Einrichtung verleiht der Bremse eine ausschliessliche Nachgiebigkeit, eine besonders gute Steuerkraft und die Möglichkeit des"Fühlens"des Bohrzeuggewichtes nach der Lage des Hahnarmes am Anfang der Bohrzeugbewegung (Losbremsen).
Durch eine passende selbsttätige Einstellung des Bremshahnarmes wird die der jeweiligen Geschwindigkeitsstufe der Winde entsprechende Bremskraft erhalten, welche einen allmählichen und sicheren und gut regulierbaren Vorschub des Bohrwerkzeuges bewirkt.
Die Einstellung der Vorschubgrösse des Bohrwerkzeuges wird durch das allmähliche Lösen bis zu der durch das Gewicht des Bohrwerkzeuges bestimmten Grösse bewirkt. Dieses Losbremsen wird durch Drucksteigerung in der Bremsluftkammer B erreicht, zu welchem Zwecke der Arm 41 des Hahnes 17 (Fig. 4) nach links gedreht wird. Die Hülse 42 schraubt sich in das Gehäuse ein und die Feder 43 wird
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zusammengedrückt. Der Druck der Feder 43 auf eine Scheibe 44 wird weiter mittels einer Haube 45 auf eine Scheibe 46 und eine Membrane 47 übertragen, welcher durch den Druck von unten nach dem Prinzip des Membraneventils ausgeglichen wird.
Die Lage des Steuerhahnarmes bestimmt somit den Federdruck und der letztere den Luftdruck in der Bremsluftkammer und die für das normale Bohren nötige Bremskraft.
Unter die Scheibe 44 greift eine Gabel 48, welche gelenkig mit dem Kern 49 eines Elektromagneten bzw. mit der Kolbenstange eines Zylinders bei pneumatischer oder hydraulischer Regulierung des Vorschubes verbunden ist. Diese Regulierung ist in Fig. 4 nicht dargestellt.
Der Elektromagnet ist elektrisch mit dem Bohrmotor durch ein Momentrelais der Maximaltype verbunden. Bei übermässiger Steigerung der Stromstärke wird das Maximalrelais betätigt und schaltet den Elektromagneten ein. Dieser zieht die Gabel 48 an, welche die Scheibe 44 andrückt, wodurch die Membrane teilweise vom Federdruck entlastet und der Druck in der Kammer B (Fig. 1) vermindert wird.
Es findet eine Vergrösserung des Bremsdruckes statt, und das Bohrgerät wird bis zur Verminderung der Motorleistung zurückgehalten, woraufhin die Wiederherstellung des Vorschubes bis zu der durch die Lage'des Steuerhahnarmes bestimmten Grösse erfolgt.
Ein öfteres Einschalten des Elektromagneten wird nun den Arbeiter veranlassen, den Hahnarm etwas nach rechts zu verstellen und dadurch den Vorschub zu verkleinern.
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Der Verschleiss ist ganz unbedeutend.
Die Einschaltung der Daumenkupplungen gemäss vorliegender Erfindung wird durch die Zylinder 21, 22, 23 bewirkt (Fig. 1).
Die Kolbenstange 24 des Zylinders 23 ist mit der Gabel der beweglichen Daumenkupplungshälfte gelenkig verbunden. Der Kolben 27 ist mit einem Dichtungsring 28 versehen. In der Kupplungslage legt sich der Kolben 27 mit einer Ausnehmung gegen einen Gummiring 26 des Zylinderdeckels 25 an, welcher in der Achsenrichtung durch Verschrauben od. dgl. verstellt werden kann. Dadurch wird einerseits die Abdichtung des Zylinders in der Kupplungslage der Kupplung und anderseits die Entlastung der Kupplungsdaumen von den schädlichen Beanspruchungen während der Drehung erzielt. Die Steuerung sämtlicher Zylinder wird durch den Einstellhahn 19 und das Anlassventil 20 bewirkt, u. zw. in folgender Weise.
Die Luft aus dem Hauptluftbehälter 18 gelangt durch die Leitung 36 zum Anlassventil 20 und strömt dann in der Leitung 37 zum Hahn 19 und weiter, je nach seiner Einstellung, durch die Leitungen M, 39, 40 in die Zylinder des Sc1melIganges, Langsamganges, des Rotors, der Spule usw.
Das Anlassventil wird durch einen leichten Fusstritt betätigt, indem die Stärke des Andrückens den Luftdruck und folglich die Druckkraft der Kupplungsdaumen bestimmt. Man kann darum die Daumen mit einem ganz kleinen Druck zusammenführen und nach der erfolgten Kupplung den Druck vergrössern.
Das Anlassventil 0 (Fig. 2) arbeitet in folgender Weise :
Durch den Fusstritt wird eine an einer Ledermembrane 55 sitzende Kapsel 56 mit ihrer Öffnung an eine in einer Scheibe 53 befestigte Lederzwischenlage 54 angedrückt und dadurch der Zylinder von der Atmosphäre abgeschaltet. Bei ihrer Weiterbewegung drückt die Kapsel 56 die Lederlage 54 mit der Scheibe 53 weiter und drückt das Ventil 51 an, welches dadurch von der Hülse 52 angehoben wird (wird geöffnet). Die Luft strömt nun in den Einstellhahn 19 (Fig. 1) und weiter in den betreffenden Zylinder.
Beim Lösen des Fusspedals setzt sich das Ventil auf die Hülse 52 zurück und schliesst den Luftzutritt ab, indem zugleich die Hülse 56 sich von der Lederlage 54 entfernt und die Luft in den mit Pfeilen bezeichneten Richtungen strömen lässt.
Der Luftauslass kann auch durch den Hahn 19 (Fig. 1) bewirkt werden. Die Konstruktion desselben ist eine der üblichen Schieberhahntype, nur mit einem besonders ausgestalteten Schieber. Der Schieberkastenspiegel (Fig. 3) besitzt eine Anzahl Bohrungen 57, 59,60, 62, welche mit den Zylindern 21, 22,23 usw. verbunden sind, eine mit dem Anlassventil verbundene Öffnung 61 und eine mit der Aussenluft in Ver- bindung stehende Öffnung 58. Der Hahnschieber besitzt an seiner Stirnfläche (Fig. 3, rechte Fig. ) einen Kanal 64,65 und eine Aussparung 63.
Diese Einrichtung schliesst die Möglichkeit der gleichzeitigen Einschaltung zweier bzw. mehrerer Zylinder bzw. Kupplungen aus.
Die Wirkungsweise der Einrichtung bleibt dieselbe auch bei der Anwendung einer Reinkammer- Druckluftbremse.
Fig. 5 zeigt schematisch die allgemeine Anordnung einer solchen Ausführungsform der Einkammereinrichtung gemäss vorliegender Erfindung.
Die Einrichtung besteht aus einem Steuerhahn 17, einem Druekluftverteiler der direkt wirkenden selbsttätigen Eisenbahnbremstype (in der Zeichnung ist beispielsweise der Membrane-Druckluftverteiler System Kasanzeff gezeigt), einem Speicherluftbehälter 14, einem Rückschlagventil 75 und einem Bremszylinder 1, dessen durch die hohle Kolbenstange 4 mittels einer Stange 6 geführter Kolben 2 den Arm 8 einer Bandbremse betätigt. An der mit diesem Arm fest verbundenen Kurbel 7 ist mittels einer Kette 9
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das Gewicht 11 angehängt, welche Kette durch die Kolbenstange des Kolbenzylinders 66, 67 an ein Gegenlager angedrückt und dadurch im angehobenen Zustande gehalten wird.
Die Luft aus dem Hauptbehälter 18 gelangt über die Leitung 33 in den Steuerhahn 17 und durch das Rückschlagventil 15 in den Speicherbehälter 14. Für das volle Bremsen muss der Arm des Hahnes 17 in seine äusserste Lage gebracht werden, bei welcher in der Leitung 31 und der Kammer Il des Druck- luft Verteilers der Luftdruck dem Atmosphärendruck gleich ist. Dadurch wird in dem Druckluftverteiler ? das Membranesystem 68, 69, 70 durch den Druck der Feder 74 nach rechts verschoben.
Infolgedessen drückt die Hülse 71 das Doppelsitzventil 72 an, die Kammer I wird von der Atmosphäre abgeschlossen und in dieselbe strömt die Druckluft aus dem Behälter 14 und weiter über die Leitung 75 in den Brems- zylinder 67, bis die Spannung der Feder durch den Luftdruck auf die Membrane 70 ausgeglichen wird.
Die Kolbenflächen der beiden Kolben 66 im Zylinder 67 sind einander gleich. Der volle Luftdruck auf je eine derselben genügt aber, um das Gewicht 11 durch das Festhalten der Kette 9 in seiner oberen Lage zu halten, bei welcher die ungehinderte Drehung des Bremsarmes erfolgen kann.
Wird nun der Arm des Steuerhahnes 17 in seine rechte Lage gebracht, so gelangt in die Leitung 3 bzw. 76 und die Kammer II des Druckluftverteilers ? die Luft unter gesteigertem Druck. Da aber die Arbeitsfläche der Membrane 69 grosser als diejenige der Membrane 10 ist, so verschiebt der erhöhte Druck in der Kammer II das Membranesystem nach links, wodurch das Ventil 72 geöffnet wird und die Kammer 1 mit der Aussenluft'verbunden wird. Dabei vermindert sich der Luftdruck in der Kammer 1 um so viel, dass die die Membranen na. ch rechts verschiebende Federkraft das Ventil 72 wieder schliesst.
Die Druckverminderung in der mit der Kammer I des Verteilers 73 verbundenen Stufe des Zylinders 67 bzw. der Leitung 77 wird durch die Drucksteigerung in der mit der Kammer 11 über die Leitung 76 verbundenen Stufe des Zylinders 67 kompensiert, so dass die somit das Gewicht 11 in gehobener Lage haltende Kraft unverändert bleibt.
Ein Anstieg auf den vollen Druck in der Leitung 76 erniedrigt dementsprechend den Druck in der Kammer I und im Bremszylinder bis auf Null, die Bremsbänder werden durch die Feder zurück- gezogen (in der Zeichnung nicht dargestellt), und es findet ein volles Losbremsen statt.
Ruft infolge einer Störung die Druckverminderung in der Luftleitung 76 eine entsprechende Drucksteigerung in der Luftleitung 77 nicht hervor, so fällt der Luftdruck auf die beiden Stufen 60 des Kolbens des Zylinders 67 bis auf Null und das Gewicht 11 wird frei und bewirkt ein zusätzliches Bremsen.
Im übrigen ist die Arbeitsweise dieser Ausführungsform auch in bezug auf die selbsttätige Regulierung des Vorschubes des Bohrzeuges derjenigen gemäss Fig. 1 gleich.
Es ist noch eine weitere Ausführungsform der Einrichtung möglich, bei welcher kein Druckregler 16, Rückschlagventil 15, Druckluftbehälter 14 und Zweikammer-Bremszylinder 1 vorhanden sind. Das Gewicht 11 ist in diesem Falle am Bremsarm 8 gelenkig angehängt und bewirkt ein stetiges Bremsen. Das Losbremsen wird mittels des Einkammerzylinders 13 bewirkt, indem die Luftleitung 32 direkt an die Leitung 34 angeschlossen wird. Im übrigen bleibt die Schaltung und die Arbeitsweise dieselbe wie oben besehrieben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pneumatische Fernsteuerung für Bohrstühle, bei welcher das Bremsen sowie die Schaltung sämtlicher Kupplungen von einem vom Bohrstuhl entfernt angeordneten Schaltbrett bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsen mittels eines Zweikammer-Bremszylinders (1) erfolgt, dessen Kolbenstange (6) auf den Arm einer Bandbremse durch den konstanten Druck der in einem Behälter (14) aufgespeicherten Druckluft einwirkt.