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Ventillose Gesteinbohrmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf eine unmittelbar arbeitende Gesteinbohrmaschine odei eine ähnlich wirkende Maschine, bei der die Stoss- oder Schlagwirkungen ohne Abdämpfung daher mit der ganzen Wucht der Triebkraft erfolgen, wobei jedes besondere, das flüssige oder gasförmige Treibmittel steuernde Ventil fortgelassen ist, indem die lebendige Kraft des während des Vor- stosses für den nachfolgenden Kolbenrücklauf vor dem Kolben einströmenden Triebmittels zur Verstärkung des Kolbenvorstosses nutzbar gemacht wird.
Im nachstehenden ist angenommen, dass die den Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung an einer Gesteinbohrmaschine bekannter Art. mit Differentialarbeitskolben angebracht ist, in der das Triebmittel beständig gegen die rückseitige Fläche des Arbeitskolbens drückt und für den Kolbenrücklauf auf eine grössere vordere Kolbenfäche wirkt, und die Expansion des Triebmittels für den Kolbenrüoklauf nutzbar gemacht wird.
Diese Annahme soll jedoch nur als Ausführungsbeispiel gelten und die Anwendung der neuen Einrichtung an Maschinen mit anderer bekannter Arbeitsweise des Triebmittels nicht ausschliessen. Bei den in der Zeichnung veranschauliehten Ausführungsformen der Maschine kann dabei gemäss der Erfindung das Triebmittel durch Nuten der Zylinderwand hindurch gegen eine Prallfiäcbp der vorderen Kolbenstange wirken und der Zwischenraum zwischen Kolben und Prallflache so gross bemessen sein, dass eine
Abdämpfung des verstärkten Kolbenstosses durch die Expansion des Triebmittels vermieden wird.
In der Zeichnung stellt Fig. 1 den Längsschnitt einer Gesteinbohrmaschine dar, wobei die Kolbenstellung im Augenblick des ausgeführten Stosses angegeben ist. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie X-X der Fig. 1. Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine veränderte Ausführungsform des Kolbens.
Der Arbeitszylinder ist mit tt bezeichnet. bist ùer Kolben tlnd c die Kolbenstange. Das
Triebmittel tritt unter Druck beständig durch die Öffnungen d ein und wirkt ununterbrochen gegen die ringförmige, hintere Fläche e desKolbens. Diese Druckfläche e ist kleiner als die vordere
Kolbendruckfläche f; dieser Unterschied der beidcnKolbenflächcn wird dadurch herbeigeführt, dass sich an dem Kolben b ein Fortsatz bl befindet, der mit seinem freien Ende in einfr' vc'' ? ngtcn
Teil al des Zylinders geführt wird.
Dieser Zylinderteil al hat eine Öffnung g, so dass der Kolben- fortsatz keinen Luftwiderstand findet. li, li sind Nuten in der inneren Zylinderfläche ; durch diese Nuten wird unmittelbar vor
Beendigung des Kolbenvorstosses eine Verbindung zwischen dem Raum hinter und dem Raum vor dem Kolben hergestellt. Das vordere Ende der Nuten h l@uft bogenförmig oder abgeschrägt nach der Zylinderfläche ans, wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist.
Diese Nuten h bilden den Zugang für das Triebmittel zum vorderen Zylinderraum ; sie sind so gelegt, dass bei Bändigung des Kolbenvorstosses vor dem Kolben noch ein grosser freier Raum vorhanden ist, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, die Hälfte des ganzen vorderen Zylinder- raumes bei voll zurückgelaufenem Kolben einnimmt.
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gegebenen engen Kanal. l ist eine Aushöhlung im vorderen Zylinderboden, in welche die Ring- wulst k genau passt. m, m'sind Öffnungen, welche vom Umfang der Kolbenstange nach deren Bohrung n durchgehen ;
letztere Bohrung steht in irgend einer geeigneten Weise mit der Aussenluft in Verbindung, so dass, wenn die eine oder andere der Öffnungen m, mI mit dem vorderen Zylinderraum in Verbindung tritt, letzterer vom Triebmittel entleert wird. o ist eine ringförmige Ausdrehung im Zylinderhals, in dem die Kolbenstange c geführt ist, und p ein in der Kolbenstange aussen eingeschnittener Längsschlitz, der mit der Aussparung zusammentrifft, sobald der Kolbenvorstoss über die normale Länge hinausgeht.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :
Aus der zurückgezogenen Stellung wird der Kolben durch das gegen seine hintere Ring- fläche e wirkende Triebmittel, das durch die Öffnungen d einströmt, vorwärts getrieben. Unmittelbar bevor das Anschlagen erfolgt, wird zwischen dem Raum vor und. hinter dem Kolben eine Verbindung durch die Nuten h hergestellt, so dass das Triebmittel unter Druck in einer Anzahl Strahlen q, die mit grosser Geschwindigkeit von der Stirnwand f des Kolbens vorschnellen, in den vorderen Zylinderraum einströmt.
Vermöge dieser Einströmungsart und des grossen, auszufüllenden freien Raumes entsteht keine wesentliche Druckerhöhung in der Nähe der Kolbenstirn f, bevor der Schlag stattgefunden hat ; eine Abdämpfung des letzteren wird somit vermieden.
Die unter Druck ausströmenden Strahlen q sind gegen die Prallfläche kl des Wulstes k gerichtet, und ihre treibende Kraft gibt dem Kolben im für den auszuführenden Stoss günstigsten Augenblick einen letzten Antrieb. Es ist ferner zu beobachten, dass, da die Fläche kl quer zu der Richtung der Strahlen liegt, die Ablenkung dieser Strahlen aus ihrer Bewegungsrichtung ihre Geschwindigkeit fast vollständig aufhebt und auch verhindert, dass unmittelbar auf die Stirnwand k2 des Wulstes eine Druckwirkung eintritt, die eine dem Stoss nachteilige Rückwirkung haben würde. Nachdem der Kolbenstoss stattgefunden hat, wird der Vorderraum des Zylinders mit dem Triebmittel unter hohem Druck ausgefüllt ; da dieser Druck auf die grössere Stirnfläche, t des Kolbens wirkt, so läuft der Kolben zurück.
Während dieses Kolbenrücklaufs bleiben die Nuten h zunächst noch offen und lassen das Triebmittel noch weiter in den Vorderraum des Zylinders einströmen, doch ist die Einströmungsgeschwindigkeit jetzt nur noch sehr gering, weil der Raum bereits druckerfüllt ist. Nachdem die Nuten beim weiteren Kolbenrückiauf geschlossen worden sind, expandiert das Triebmittel im vorderen Zylinderraum und wirkt bei der Zurück- treibung des Kolbens durch die Expansion mit.
Nachdem der Kolben eine gewisse Strecke zurückgelaufen ist, kommt die verhältnismässig kleine Öffnung m der Kolbenstange mit dem Zylindervorderraum in Verbindung und das Triebmittel beginnt aus diesem zu entweichen. Dieses Ausblasen erfolgt jedoch bei normalem Betriebe so langsam, dass der Druck zusammen mit der lebendigen Kraft des Kolbens ausreicht, um den Kolben seine volle Rücklaufbewegung ausführen zu lassen, wonach dann die verhältnismässig grosse Onnung der Kolbenstange mit dem vorderen Zylinderraum in Verbindung tritt und ein völliges Entweichen des noch vorhandenen Druckes herbeiführt. Nun treibt der gegen die hintere Kolbenfläche e wirkende Druck des Treibmittels den Kolben wieder vor, um wieder einen Stoss auszuführen.
Die Öffnung m vermittelt bei diesem Kolbenvorstoss noch eine Zeitlang das Ausbiasen aus dem Vorderraum des Zylinders und verhindert dadurch ein Zusammendrücken der Füllung. Wenn mit Niederdruck gearbeitet wird oder der Bohrer sich festsetzen sollte, so kann eine völlige Entleerung des Zylinderraumes durch die Öffnung 1n herbeigeführt werden, indem dann der Kolbenhub kürzer ist.
Eine grössere Abstufung in der Länge der Kolbengänge ind eine Erhöhung der Geschwindigkeit für den Kolbenrücklauf bei kurzen Kolbenschlägen kann herbes- geführt werden, wenn zwischen den Öffnungen 111 und mI noch eine oder mehrere Öffnungen, ic be : w punktiert angedeutet, hinzugefügt werden, deren Grösse zweckmässig der Stellung entspricht, die diese zusätzlichen Öffnungen in der Reihenfolge einnehmen. Eine solche Lochreihe kann natürlich auch durch einen sich konisch erweiternden Ausblaseschlitz ersetzt werden.
Wenn beim Anlassen des Triebmittels der Bohrer sich zu weit von der anzugreifenden Gesteinfliiche entfernt befinden sollte, so wird der Kolbenschlag in bekannter Weise dadurch abgedämpft, dass der Wulst k in die Aushöhlung l des Zylinderbodens einläuft und das darin befindliche Triebmittel zusammendrückt. Ist dieses Eindringen des Wulstes k in die Aushöhlung 1 so weit fortgeschritten, um die Wucht des Kolbenvorstosses auf das gewünschte Mass abzuschwächen, 80 tritt die Aussparung p mit der Ringnut o in Verbindung und lässt die in der Aushöhlung I zusammengedrückte Luft heraus, die durch Öffnung m in die Bohrung n der Kolbenstange und von da weiter entweicht.
Auf diese Weise kann der Vorstoss des Kolbens unter dem gegen die Kolbenfläche e wirkenden Antrieb so lange festgehalten werden, bis der Bohrer gehörig gegen das Gestein an-oder nachgestellt worden ist.
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Bei der durch Fig. 3 gezeigten Änderung der Kolbenform ist der vordere Rand r des Kolbens nach vorn verlängert, so dass die aus den Nuten k hervorschiessenden Strahlen des Triebmittels nahe an den Wulst k herangeführt werden. Der Kolben ist hier ringförmig ausgehöhlt, wie bei 8 ersichtlich, um die Druckflächef des Kolbens in den erforderlichen Abstand vom Wulst k zu bringen.
PATENT-ANSPRÜCHE-.
1. Ventillose, beim Kolbenrücklauf mit Expansion arbeitende Gesteinbohrmaschine oder dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die lebendige Kraft'des während des Vorstosses für den nachfolgenden Kolbenrücklauf vor dem Kolben einströmenden Triebmittels zur Verstärkung des Kolbenvorstosses nutzbar gemacht wird.
2. Ausführungsform der Gesteinbohrmaschine nach Anf-pruch l, gekennzeichnet durch einen grossen, freien, vorderen Zylinderraum, in den das Triebmittel von der Kolbenfläche her unmittelbar vor dem Aufschlagen eingeführt wird, so dass das Auftreten von Druck auf die Kolbenfläche erst nach kurzer Zeit stattfindet und dadurch eine Abdämpfung bis nach Vollendung des Arbeitshubes beim Kolbenvorstoss vermieden wird.