<Desc/Clms Page number 1>
Druckluftbetriebene Bohrturbine
EMI1.1
ben einmünden und die mit einer unteren Abluftkammer in Verbindung stehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen druckluftbetriebenen Bohrturbine dargestellt. Es zeigen Fig. 1 den Bohrkopf einer solchen Bohrturbine im Längsmittelschnitt und die Fig. 2,3 und 4 Querschnitte Il- II, III-III und IV-IV der Fig. 1.
In den Figuren ist 1 der Bohrkopf eines Tiefbohrgerätes mit druckluftbetriebener und im Bohrkopf angeordneter Bohrturbine. Der Bohrkopf 1 besteht aus einem oberen zylindrischen Anschlusskörper 29, der an dem Bohrgestänge 2 befestigt ist und unten eine koaxiale, feststehende Hohlwelle 30 trägt. Die durch das Bohrgestänge 2 zugeführte Druckluft strömt durch ein federbelastetes Rückschlagventil 34 in eine Kammer 35 des Anschlusskörpers 29 ein und tritt von hier aus durch Bohrungen 36 in die Hohlwelle 30 ein.
Auf der feststehenden Hohlwelle 30 ist durch Wälzlager 32 und unter Zwischenschaltung von Dichtungen 44 ein'mehrteiliger zylindrischer Au- ssenlläufer 31 luftdicht drehbar gelagert, der an seinem unteren Ende eine zentrale Gewindebohrung 33 zur Befestigung des nicht dargestellten Bohrwerkzeuges aufweist.
Der Läufer 31 bildet dadurch sowohl die Bohrspindel als auch die Au- ssenwandung des Bohrkopfes 1.
Ein Zwischenteil des Aussenläufers 31 um die Hohlwelle 30 herum ist als Laufrad 37 der druckluftbetriebenen Bohrturbine ausgebildet. Das Laufrad 37 besteht aus mehreren übereinanderliegenden Laufscheiben 38, die unter Zwischenschaltung von Abstandscheiben 39 drehbar auf der Hohlwelle 30 sitzen und durch aussenmittige LängslboIzen 40 untereinander und mit den dar- über-und darunterliegenden Teilen 31 und 31' des Läufers fest verbunden sind. Jede Laufscheibe 38 weist einen Kranz von gekrümmten und im wesentlichen radial gerichteten Schaufelkanälen 138 auf, die bei der Zentralbohrung der Laufscheibe 38'beginnen und in je ein aussenmittiges Loch 238 derselben auslaufen.
Die Löcher 238 der verschiedenen Laufscheiben 38 decken sich untereinander und mit entsprechenden Löchern 239 der Abstandsohe1ben 39, so dass im Laufrad 37 durchgehende Längsbohrungen gebildet werden, die oben'abgeschlossen sind und unten durch
<Desc/Clms Page number 2>
Hohlräume 41 und 42 der anschliessenden Teile des Läufers 31 mit einer unteren Abluftkammer 43 desselben in Verbindung stehen. Durch einige dieser durchgehenden Längsbohrungen des Laufrades 37 sind die Längsbolzen 40 durchgesteckt.
Im Bereiche des Laufrades 37 ist die Hohlwelle 30 als feststehendes Leitrad ausgebildet, d. h. sie weist bei jeder Laufscheibe 38 zwei diametral entgegengesetzte und im wesentlichen radiale Düsen 130 auf, die sich mit den Einlaufmündungen der Laufscheibenkanäle 138 decken können.
Die Anordnung ist so getroffen, dass die in die Hohlwelle 30 eingeführte Druckluft durch die Düsen 130 dieser Welle von innen nach aussen in die Schaufelkanäle 138 der Laufscheiben 38 einströmt und dadurch das aus diesen Laufscheiben zusammengesetzte Laufrad 37 und infolgedessen den ganzen, mit diesem fest verbundenen Aussenläufer 31 und das daran befestigte Bohrwerkzeug in Drehbewegung versetzt. Die aus den Laufscheibenkanäle 138, ausströmende Abluft tritt durch die sich deckenden Löcher 138 und 139 der Lauf- und Abstandscheiben 38 und 29 in Längsrichtung aus dem Laufrad 37 heraus und strömt durch die Hohlräume 41 und 42 des Läufers 31 in die untere Abluftkammer 43 desselben ein.
Im Laufrad 37 der Bohrturbine wird das Druckgefälle der zugeführten Druckluft nicht vollständig ausgenutzt, so dass die in die Kammer 43 eintretende Abluft einen Restdruck aufweist.
Das untere, in die Abluftkammer 43 ausmündende Ende 230 der feststehenden Hohlwelle 30 ist durch ein Drosselventil- abgeschlossen, das einen Teil der zugeführten Druckluft direkt aus der Hohlwelle 30 in die Kammer 43 ausströmen lässt und durch einen mit dem Aussenläufer 31 gekuppelten Fliehkraftregler 46 gesteuert ist. Die Anordnung ist so getroffen, dass der Fliehkraftregler 46 durch öffnen und Schliessen des Dros- selventiles 45 die aus der Hohlwelle 30 in die Kammer 43 eintretende Druckluftmenge und infolgedessen die restliche durch das Laufrad 37 strömende Druckluftmenge verändert und dadurch die Geschwindigkeit des Laufrades 37, des Aussenläufers 31 und des daran befestigten Bohrwerkzeuges selbsttätig regelt.
Die Abluft der Bohrturbine und die zusätzlich zugefügte, direkt aus der Hohlwelle 30 austretende Druckluft strömen aus der Kammer 43
EMI2.1
schliessende Luftleitung des Bohrwerkzeuges ein und treten aus diesem als Blasluft zur Spülung des Bohrloches aus.
Um das Bohrgestänge 2 von dem Reaktionsdrehmoment des Bohrwerkzeuges zu entlasten, wird der obere, nicht umlaufende Anschlussteil 29 des Bohrkopfes 1 durch eine druckluftbetriebene Bremsvorrichtung drehfest, jedoch längsverschiebbar im Bohrloch festgeklemmt. Zu diesem Zweck trägt der Anschlusskörper 29 seitliche, radial verschiebbare und in senkrechter Richtung kufenartig ausgebildete Bremsbacken 47, die durch Federn 48 nach innen gezogen sind. Jede Bremsbakke 47 ist mit einem Kolben 49 verbunden, der in einer von der Einlasskammer 35 der Druckluft abgezweigten Radialbohrung 50 des Anschlusskörpers 29 gelagert ist. Im Betrieb werden die Kolben 49 durch die Druckluft nach aussen gepresst und drücken die Bremsbacken 47 gegen die Innenwandung des Bohrloches. Dadurch wird die Drehung des Anschlusskörpers 29 und mithin des Bohrgestänges 2 vermieden.
Die kufenartige Ausbildung der Bremsbacken 47 gestattet jedoch das Absinken des Bohrkopfes 1 bei fortschreitendem Bohrvortrieb.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Druckluftbetriebene Bohrturbine, deren Abluft als Spülluft durch das Bohrwerkzeug bzw. um dieses herum ausgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (37) der Turbine mit einem drehbar gelagerten, den Bohrkopf (1) fast bis zum feststehenden Bohrgestänge (2) umhüllenden und das Bohrwerkzeug tragenden Au-
EMI2.2