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Österreichische PATENTSCHRIFT Ni. 16866. JOSEF FITZ IN BRUNN (NIED.-ÖSTERREICH).
Hydraulischer Tiefbohrapparat.
Tiefbohrapparate, bei welchen an der Bohrsohle hydraulische Schlagapparate von bekannter Wirkungsweise (hydraulischer Widder) betätigt werden, haben den Nachteil, dass bei jedem Schlag des Bohrmeissels der auf die Kolbenstange nach aufwärts wirkende Druck der Spülwassersäule mit der dem Apparat eigenen hohen Schlaggeschwindigkeit überwunden worden muss, wodurch der Schlageffekt wesentlich herabgemindert und bei tiefen Bohr- löchern ganz vernichtet wird.
Vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Nachteile zu beheben. Der Bohrapparat soll von dar Bohrlochtiefe unabhängig gemacht und sowohl der hydrostatische als auch dur
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Dies wird dadurch erreicht, dass zur Ausgleichung des auf den Kolbenstangenquerschnitt wirkenden hydrostatischen Druckes eine diesem Querschnitt gleich grosse Gegenfläche dem Druck der Spüiwassersäule ausgesetzt wird, wobei die Regelung des Arbeitsvorganges durch ein Doppetschlagventil erzielt wird, dessen beide Teller zueinander entgegengesetzt angeordnete Dichtungsflächen haben, starr miteinander verbunden und mit einer gemeinschaftlichen Feder belastet oder unabhängig voneinander durch je eine Feder belastet sind.
Die Zeichnung veranschaulicht in den Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen solcher Tiefbohrapparate in vertikalem Mittelschnitt.
In Fig. 1 ist ein Bohrapparat gezeigt, wie er in dem durch ein Rohr a ausgefütterten Bohrloch b arbeitet. Der Apparat besteht aus zwei Teilen, dem festen Oberteil d und e, welcher als hydraulischer Zylinder wirkt und sich an das hohle, das Druckwasser zufuhrende Gestänge c anschliesst und dem beweglichen Unterteil, an welchem der Bohrer befestigt ist und welcher oben mit Kolbenstange und einem Kolben 9 versehen ist, der im Zylinder des Oberteiles spielt. Dieser Zylinder wird durch die zusammenschraubbaren Teile d, e und f gebildet. Der darin bewegliche Kotben p ist im Zylinder e eingeschliffen und mit seiner hohlen Kolbenstange in den Teiln d und f geführt. Im Augenblicke des Schlages tritt bekanntlich ein der Kraft des Schlages gleicher Rückstoss ein, welcher durch das Gestänge aufgenommen werden muss.
Zu diesem Zwecke ist das Doppelsitzventil kl, & s ausser- halb des Zylinders d, e angeordnet und der Querschnitt der Kolbenstange gleich gemacht dem lichten Querschnitte des Wasserzuflussrohres ; dadurch nimmt der mit der Kolbenstange verbundene obere Teil l einen Teil des Rückstosses wirkungslos auf, so dass vom Gestänge bloss jener Teil des Rückstosses aufgenommen werden muss, welcher auf den Kolbenstangenquerschnitt wirkt. Die obere Ringfläche dos Zylinders d, e ist durch die Öffnungen h des Teiles d mit dem Spülwasserraum in Verbindung, während auf die untere Ringfläche ein elastisches Mittel, z. B. eine Feder i, wirkt.
Das zur Regulierung des Arbeitsvorganges dienende, aus den Tellern kl, k2 bestehende
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einem zweiteiligen Ventilgehäuse untergebracht. Letzteres besteht aus einem Oberteil l und einem Unterteil m, welche durch ein mit Anssengewinde versehenes Rohrstück K, das zugleich als beiderseitiger Ventilsitz dient, verbunden werden. Die Ventilteller kl und k2
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sind durch eine Feder o belastet, deren Spannung durch Verschrauben des Ringes p, in dem Unterteil m geändert werden kann, in dem der mit einem SpUlwasserkanat versehene Bohrer q eingeschraubt ist.
Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende :
1. Hubperiode : Solange von der Leitung'c aus kein Druck auf dem Ventilteller lastet, bleibt derselbe unter der Einwirkung der Feder o geschlossen.
Der Druck der Spuiwassorsäule sucht infolge der Druckdifferenz auf den Teil und den Bohrerquerschnitt die Kolbenstange nach aufwärts zu bewegen ; auf die den Kolben- staugenquorschnitt (die hohle Kolbenstange als voll gedacht, weil sie ja unten durch k2 abgeschlossen ist) gleich gross gemachte obere Ringfläche des Kolbens g wirkt aber der gleich grosse Druck nach abwärts, so dass sich diese beiden Drücke aufheben. Es gelangt hiebei das elastische Mittel i zur Wirkung und der Kolben sowie der mit ihm verbundene Unterteil und der Meissel werden gehoben.
2. Schlag infolge des hydrostatischen Druckes der Spülwassersäule ; Tritt durch die Zuleitung c Druckwasser ein, so wird bei zunehmendem Druck die Kraft der Feder i überwunden und der Meissel bewegt sich entgegen dieser Kraft bei geschlossenem Teller k2 nach abwärts. Je schneller dies vor sich geht, desto kräftiger ist dieser Vorschlag des Meissels.
3. Arbeitsschlagperiode : Nimmt der Druck weiter zu, so öffnet sich das untere Ventil k2, beide Ventile stellen sich auf gleichen Durchgangsquerschnitt ein, bis infolge einer weiteren Druckzunahme das obere Ventil kl geschlossen wird. Nachdem der Meissel infolge der Wirkung des hydrostatischen Druckes der Spülwassersäule auf die Bohrlochsohle aufgestossen ist, öffnet die in Bewegung befindliche Wassersäule infolge ihrer Trägheit das Ventil kl, wodurch k2 geschlossen wird. In diesem Augenblicke tritt ein hydraulischer Schlag ein, der auf eine Fläche wirkt, welche gleich gross ist dem Kolbenstangen- querschnitt.
Sobald der Schlag vorüber ist, wird sich das Ventil kl infolge der bekannten Wirkungsweise des hydraulichen Widders öffnen und k2 sich schliessen, die Feder i kommt zur
Wirkung, hebt den Meissel und die Hubperiode kann wieder einsetzen. Es folgen also während eines Hubes zwei Schläge.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, deren Wirkungsweise aber dieselbe ist. Statt der hohlen ist eine volle Kolbenstange g1 in Anwendung, welche in einen Zylinder r eingeschliffen ist. Dieser ist mit Hilfe eines Rohres hl mit dem Spülwasserraume in Ver- bindung. Das Druckwasser gelangt durch Öffnungen s und t zu den Ventilen kl und k2, welche in diesem Falle unabhängig voneinander durch die Federn o und 01 belastet sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Tiefbohrapparat nach Art des hydraulischen Widders wirkend, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kolbenstange, welche aus einem unten durch ein Ventil (k2) geschlossenen
Rohre besteht, von dem nach aufwärts wirkenden hydrostatischen Druck der Wassersäule in der Weise entlastet ist, dass demselben eine gleich grosse Gegenfläche geboten wird, auf welche er nach abwärts wirken kann, wodurch der Apparat von der Bohrlochtiefe unab- hängig wird.