DE13032C

DE13032C - Innovations to the apparatus used in rock tunnel construction

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Publication number: DE13032C
Application number: DENDAT13032D
Authority: DE
Original assignee: H. N. PENRICE in Hatfield (England)

Description

1879.1879.

Klasse B.Class B.

HERBERT NEWTON PENRICE in HATFIELD (England). Neuerungen an den beim Felsentunnelbau verwendeten Apparaten. HERBERT NEWTON PENRICE in HATFIELD (England). Innovations to the apparatus used in rock tunnel construction.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 2. October 1879 ab.Patented in the German Empire on October 2nd, 1879.

In den Zeichnungen bedeutet Fig. 1 einen aufrechten Längenschnitt eines in der Bildung begriffenen Stollens oder Tunnels. Es ist daraus das vergröfserte Hauptloch oder die Höhlung zu ersehen, ehe der Hals oder der Eingang zu derselben weggebrochen worden ist. Ein theiliweise geschnittener Seitenaufrifs der Maschine ist in dieser Figur gleichfalls dargestellt. Fig. 2 ist ein Querschnitt der Maschine und des Tunnels und zeigt die Stellung der Löcher in der Arbeitsfläche. Fig. 3 und 4 sind Querschnitte und Fig. 5 ist ein Grundrifs der Maschine. Fig. 6 ist ein Querschnitt des Tunnels und deutet in punktirten Linien die Wirkung der auf einander folgenden Sprengungen an.In the drawings, Fig. 1 denotes an upright longitudinal section of one in formation understood adit or tunnel. It is from this the enlarged main hole or cavity to be seen before the neck or the entrance to it has been broken off. A partially cut side view of the machine is also shown in this figure. Fig. 2 Fig. 3 is a cross-section of the machine and tunnel showing the location of the holes in fig the work surface. Figures 3 and 4 are cross sections and Figure 5 is a plan view of the machine. Fig. 6 is a cross-section of the tunnel and shows the effect in dotted lines of successive explosions.

α ist das Gestell, welches an seiner Unterseite halb cylindrisch und von solcher Gröfse ist, dafs es in dem durch Entzünden auf einander folgender Ladungen hergestellten Graben liegt, b ist die Kurbelwelle eines durch comprimirte Luft getriebenen Motors von beliebiger Construction zum Betrieb der Welle; c ist die Schraube, welche durch eine von einem beliebig construirten feststehenden Widerlager gehaltene Mutter hindurchgeht, damit letztere festgehalten und bei fortschreitender Arbeit leicht bewegt werden kann. α is the frame, which is semi-cylindrical on its underside and of such size that it lies in the trench made by igniting successive charges, b is the crankshaft of a compressed air motor of any construction for operating the shaft; c is the screw which passes through a nut held by a fixed abutment of any construction, so that the latter can be held fast and easily moved as the work progresses.

Der durch Luft getriebene Motor kann durch eine Kupplung mit der Schraube c mittelst der in der Zeichnung dargestellten Getriebe verbunden werden.The air-driven motor can be connected by a coupling to the screw c by means of the gears shown in the drawing.

dd sind die zum Hervorbringen einer sehr raschen Hin- und Herbewegung der Bohrstangen verwendeten Luftcylinder. Es werden vier Hauptbohrcylinder angewendet; die Axe des einen Cylinders stimmt mit derjenigen der cylindrischen unteren Fläche des Gestelles überein, und bildet dieser Cylinder das leitende Loch, welches nachher durch wiederholtes Entzünden von Ladungen in demselben in eine Höhlung verwandelt wird. Zwei andere Cylinder befinden sich je an einer Seite und sind verstellbar in ihren Stellungen auf dem Gestell a, wie nachfolgend beschrieben, angeordnet, so dafs die Löcher in auswärts und abwärts geneigten RichtungeTi gebohrt werden können. Ferner ist ein vierter Cylinder über dem das leitende Loch herstellenden Cylinder angebracht. Dieser vierte Cylinder dient zum Bohren des Deckenloches in einer schwach aufwärtsgehenden Neigung, und kann derselbe derart bewegt werden, dafs er auch zum Herstellen eines Zwischenloches, falls ein solches gefordert wird, dient. dd are the air cylinders used to produce very rapid reciprocation of the drill rods. Four main drilling cylinders are used; the axis of one of the cylinders coincides with that of the cylindrical lower surface of the frame, and this cylinder forms the conducting hole, which is subsequently transformed into a cavity by repeated ignition of charges in it. Two other cylinders are each located on one side and are adjustable in their positions on the frame a, as described below, so that the holes can be drilled in the outwardly and downwardly inclined directions Ti. Furthermore, a fourth cylinder is mounted above the cylinder making the conductive hole. This fourth cylinder is used to drill the ceiling hole at a slight upward incline, and it can be moved in such a way that it also serves to produce an intermediate hole, if one is required.

Die Fig. 7, 8 und 9 stellen einen dieser Cylinder d im Detail dar und zwar den linksseitigen; die übrigen Cylinder sind, mit alleiniger Ausnahme der Theile, welche zur Verbindung des Cylinders mit dem Gestell α dienen, gleich diesem. Der Kolben befindet sich an einer Ramme oder Plungerkolbenstange von grofsem Durchmesser, und der Ring des Kolbens um die Kolbenstange herum ist stets dem Drucke der durch eine Oefmung in der Cylinderseite nahe dessen Ende eintretenden Luft ausgesetzt. Dadurch wird die Kolbenstange und die an deren Ende auf passende Art befestigte Bohrstange nach jedem Ausblasen zurückgebracht. Das Schieberventil arbeitet in einer mit einem biegsamen Rohr versehenen Kammer f am Cylinderende,Fig. 7 und 8. Im Schieberspiegel sind, wie Fig. 7 zeigt, zwei Kanäle, im Ventil dagegen drei, Fig. 9. Die Construction dieser Kanäle ist aus dem Querschnitt in Fig. 8 zu ersehen, indem die obere Hälfte dieser Figur einen Schnitt durch einen der äufseren Ventilkanäle und die untere Hälfte einen Schnitt durch den mittleren Ventilkanal darstellt. Von der an der rechten Seite der Fig. 7 gezeigten Federgattung werden mehrere, z. B. acht Stück, in die im Ventilkastendeckel gebildete Ringnuth gesteckt, um das Schieberventil am Schieberspiegel geeignet anzudrücken. Der gedachte mittlere Kanal im Ventil läfst, wenn er mit einem der beiden Kanäle im Schieberspiegel oder Cyliriderende zusammentrifft, Luft auf die volle Kolbenfläche eintreten. Die Ausströmung findet statt durch die äufseren Ventilkanäle direct hinten aus dem Ventil heraus, wenn das Ventil in die in Fig. 7 dargestellte Mittelstellung zu stehen kommt.7, 8 and 9 show one of these cylinders d in detail, namely the one on the left; the other cylinders, with the sole exception of the parts which serve to connect the cylinder to the frame α, are identical to this. The piston is located on a ram or plunger rod of large diameter, and the ring of the piston around the piston rod is always exposed to the pressure of the air entering through an opening in the cylinder side near its end. As a result, the piston rod and the drill rod attached to its end in a suitable manner are brought back after each blowout. The slide valve works in a chamber f provided with a flexible tube at the end of the cylinder, Fig. 7 and 8. As FIG. 7 shows, there are two channels in the slide mirror, while there are three in the valve, FIG. 9. The construction of these channels can be seen from the cross section in FIG one of the outer valve channels and the lower half represents a section through the middle valve channel. From the spring type shown on the right side of FIG. 7, several, z. B. eight pieces, inserted into the ring nut formed in the valve box cover to suitably press the slide valve on the slide mirror. The imaginary middle channel in the valve allows air to enter the full piston area when it meets one of the two channels in the slide mirror or end of the cylirider. The outflow takes place through the outer valve channels directly behind the valve when the valve comes to the middle position shown in FIG. 7.

e, Fig. i, ist eine durch die konischen Räder von der Welle b aus mit vergröfserter Ge' schwindigkeit getriebene Welle. Um den Luft- e, Fig. i, is a shaft driven by the conical wheels from shaft b at an enlarged speed. To the air

zutritt zu den Cylindern d zu beherrschen, wird ein Excenter auf der Welle e angewendet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Excenterstangen sind in ihrer Länge verstellbar gemacht, um den verschiedenen Stellungen auf dem Gestell α zu folgen, welche den Cylindern d zu verschiedenen Zeiten gegeben wird.To master access to the cylinders d , an eccentric is applied to the shaft e as shown in FIG. The eccentric rods are made adjustable in length in order to follow the different positions on the frame α which is given to the cylinders d at different times.

Die Bewegung zum Umsetzen der verschiedenen Bohrstangen wird durch ein anderes Excenter g auf derselben Welle e erreicht, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.The movement for moving the various boring bars is achieved by another eccentric g on the same shaft e , as shown in FIG.

Das Excenter g ertheilt den Führungshülsen, durch welche die in den Cylindern d arbeitenden Schäfte der Kolbenstangen hindurchgehen, eine Schaukeldrehbewegung. Dieselben sind mit einer Nuth versehen und befindet sich in jeder Führungshülse ein Keil, so dafs die von den Kolbenstangen getragenen Bohrstangen an der Schaukelbewegung der Hülsen theilnehmen.The eccentric g gives the guide sleeves, through which the shafts of the piston rods working in the cylinders d pass, a rocking rotary motion. These are provided with a groove and there is a wedge in each guide sleeve, so that the drill rods carried by the piston rods participate in the rocking motion of the sleeves.

Details dieser oberen Führungshülse für die Bohrstange sind in Fig. 10 dargestellt. Diese Figur und Fig. 11 zeigen auch den Schraubenantrieb zum Heben und Senken der Führungshülse und Bohrstange und zur Feststellung derselben, wenn sie gehoben worden sind. Auf gleiche Weise wird der obere Bohrcylinder d gehoben und gesenkt, wie dies aus der Fig. 1 und im Detail aus den Fig. 12 und 13 zu ersehen ist. Der Cylinder d der Deckenbohrmaschine wird nämlich von einer aufrecht beweglichen Stange ν getragen und kann durch Drehen einer Muttter w auf der Schraube χ gehoben oder gesenkt werden. Um diesen Cylinder beim Bohren des Deckenloches aufwärts zu neigen, wird ein Keil, Fig. 14, zwischen dem Oberende der Stange ν und dem Cylinderfufse eingeschaltet.Details of this upper guide sleeve for the drill rod are shown in FIG. This figure and 11 also show the screw drive for raising and lowering the guide sleeve and boring bar and for locking the same when they have been raised. In the same way, the upper drilling cylinder d is raised and lowered, as can be seen from FIG. 1 and in detail from FIGS. The cylinder d of the ceiling drilling machine is carried by an upright movable rod ν and can be raised or lowered by turning a nut w on the screw χ. In order to incline this cylinder upwards when drilling the ceiling hole, a wedge, FIG. 14, is inserted between the upper end of the rod ν and the cylinder base.

Wo kein sehr rascher Stofs verlangt wird, kann die Welle e selbst die Kurbelwelle des Motors bilden, anstatt dafs dieselbe ihre Bewegung durch die Geschwindigkeit vermehrende Getriebe von der Kurbelaxe eines mit comprimirter Luft getriebenen Motors erhält. Die Gesteinbohrer arbeiten durch comprimirte Luft, die ihnen durch biegsame Röhren, wie bekannt, zugeführt wird.Where no very rapid substance is required, the shaft e itself can form the crankshaft of the engine, instead of receiving its motion from the crank-ax of an engine driven by compressed air, by means of the speed-increasing gearing. The rock drills work by compressed air which is supplied to them through flexible tubes, as is known.

Das Hauptbohrloch und das unmittelbar darüber liegende Loch werden parallel zu einander und in der Richtung, die der Tunnel nehmen soll, gebohrt. Die beiden Seitenlöcher müssen jedoch etwas unter einem abwärts und auswärts geneigten Winkel gebohrt werden, um für die Cylinder der Gesteinbohrer Platz zu schaffen, welche diese Löcher bohren, wenn die Maschine vorwärts bewegt wird, um mit dem Bohren einer frischen Reihe Löcher zu beginnen. Damit diese Seitenlöcher unter einem Winkel gebohrt werden können, sind die Lager oder Hülsen h, in welchen die Bohrstangen laufen, und die Cylinder d der Gesteinbohrer, welche diese Löcher bohren, derart verstellbar gemacht, dafs beim Vorwärtsbewegen des Gestelles während des Bohrens der Löcher die Cylinder d und Lager h von Zeit zu Zeit abwärts und auswärts bewegt werden können, so dafs die Bohrstangen, immer in derselben geraden Linie arbeitend, bewahrt werden. Die Länge der die Ventile dieser Cylinder bewegenden Excenterstangen wird durch Kupplungen, wie gezeigt, stellbar gemacht. Die Lager h sind, wie in Fig. 3 dargestellt, auf geneigten Theilen des Gestelles angebracht und können durch Schrauben entlang diesen Neigungen hin- und herbewegt werden.The main borehole and the hole immediately above it are drilled parallel to each other and in the direction the tunnel is to take. However, the two side holes must be drilled at a slightly downward and outward angle to accommodate the cylinders of the rock drill bits which will drill these holes when the machine is moved forward to begin drilling a fresh row of holes. In order that these side holes can be drilled at an angle, the bearings or sleeves h in which the drill rods run and the cylinders d of the rock drills which drill these holes are made adjustable in such a way that when the frame is moved forward while the holes are being drilled, the Cylinder d and bearing h can be moved downwards and outwards from time to time, so that the boring bars are kept working always in the same straight line. The length of the eccentric rods moving the valves of these cylinders is made adjustable by couplings as shown. The bearings h are, as shown in Fig. 3, mounted on inclined parts of the frame and can be moved to and fro along these inclines by screws.

Fig. 15 und 16 stellen im Detail die Art der Unterstützung und die Mittel zur Verstellung der den Seitencylindern d entsprechenden Führungshülsen oder Lager h der Bohrstangen dar. Fig. 17 ist ein Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 15.15 and 16 show in detail the type of support and the means for adjusting the guide sleeves or bearings h of the drill rods corresponding to the side cylinders d . FIG. 17 is a section along the line AB in FIG.

Die Cylinder d der Gesteinb ohrer zum Bohren der Seitenlöcher werden von Blöcken i getragen. Während der Arbeit können diese Blöcke in Zwischenräumen zur Zeit der Maschinenvorwärtsbewegung ein kurzes Stück auswärts und abwärts in einer Vertiefung in einer Gleitfläche k bewegt werden. Fig. 18 und 19 stellen im Detail die Art der Verbindung der Seitencylinder d mit dem Maschinengestell α dar. Die Blöcke i haben an ihren beiden entgegengesetzten Seiten schräg gehende Vertiefungen oder Rinnen 0, in welche entsprechende Vorsprünge von den Seiten der Höhlung in der Gleitfläche k eintreten, η η sind Schrauben, mittelst deren die Blöcke i, wie verlangt, gehoben oder gesenkt werden können. Die Schrauben gehen durch Schlitze im oberen und unteren Theile der Gleitfläche k, so dafs sie sich in den Schlitzen hin- und herbewegen, wenn die Blöcke i gehoben oder gesenkt und folglich zu gleicher Zeit einwärts oder auswärts bewegt werden.The cylinders d of the rock drill bits for drilling the side holes are supported by blocks i . During work, these blocks can be moved a short distance outward and downward in a recess in a sliding surface k in intervals at the time of machine forward movement. 18 and 19 show in detail the type of connection of the side cylinder d with the machine frame α . The blocks i have sloping recesses or grooves 0 on their two opposite sides, into which corresponding projections from the sides of the cavity in the sliding surface k enter, η η are screws by means of which the blocks i can be raised or lowered as required. The screws pass through slots in the upper and lower parts of the sliding surface k, so that they move to and fro in the slots when the blocks i are raised or lowered and consequently moved inward or outward at the same time.

Wenn die Cylinder so weit einwärts gezogen werden sollen, dafs die Maschine im Tunnel ein Stück frei vorwärts bewegt werden kann, so können die Gleitflächen k durch Drehen der Schrauben // nach einwärts gezogen werden.If the cylinders are to be pulled inward so far that the machine can be moved forward a little in the tunnel, the sliding surfaces k can be pulled inward by turning the screws //.

p, Fig. i, ist der Cylinder eines Hülfsgesteinbohrers zum Bohren der kleinen Löcher r um das Hauptloch herum. Dieser Cylinder ist auf einem Drehzapfen ί angeordnet, dessen Axe mit der Mittellinie des zum Bohren des Hauptloches angewendeten Cylinders d zusammenhalt. Der Cylinder/ kann deshalb in die Stellung zum Bohren irgend eines der Löcher r gebracht werden. Das den Lufteinlafs und Auslafs vom Cylinder beherrschende Ventil kann durch ein auf der Welle e befindliches Excenter u, Fig. 1,' auf bekannte Weise bethätigt werden. p, Fig. i, is the cylinder of an auxiliary rock drill for drilling the small holes r around the main hole. This cylinder is arranged on a pivot ί, the axis of which coincides with the center line of the cylinder d used to drill the main hole. The cylinder / can therefore be brought into the position for drilling any of the holes r . The valve controlling the air inlet and outlet from the cylinder can be operated in a known manner by an eccentric u, Fig. 1, located on the shaft e.

Fig. 20 und 21 stellen die Construction und Anordnung des gedachten Hülfscylinders / im Detail dar. Der das leitende Loch bohrendeFigures 20 and 21 illustrate the construction and Arrangement of the imaginary auxiliary cylinder / in detail. The one drilling the conductive hole

Cylinder d ist an der linken Seite des Gestelles α befestigt und kann die Bohrstange des Cylinders / unter und über dem Cylinder d arbeiten, so dafs sie Löcher r in den in Fig. 6 gezeigten Stellungen bohren kann. Die Führungshülse oder das Lager für die Bohrstange dieses Cylinders p wird von einem auf der Welle e befindlichen Excenter auf geeignete Weise bewegt. Cylinder d is attached to the left side of the frame α and can work the drill rod of the cylinder / under and above the cylinder d , so that it can drill holes r in the positions shown in FIG. The guide sleeve or the bearing for the boring bar of this cylinder p is moved in a suitable manner by an eccentric located on the shaft e.

Der Querschnitt Fig. 6 zeigt die Wirkung der auf einander folgenden Sprengungen. Das Hauptloch wird zuerst durch Entzünden wiederholter Ladungen in demselben vergröfsert, bis es nahezu die durch die punktirte Linie ι -1 angezeigten Dimensionen hat. Der Hals des Loches wird dann auf dieselben Gröfsen durch Entzünden der in dasselbe und darauf folgend in die seichten, das Hauptloch umgebenden Löcher eingeführten Ladungen vergröfsert. Darauf werden in den beiden Seitenlöchern Ladungen entzündet, welche die Seiten des Hauptloches, wie durch die Linie 2-2 dargestellt, eindrücken.The cross section of FIG. 6 shows the effect of the successive explosions. The main hole is first increased in it, by igniting repeated charges, until it is nearly has the dimensions indicated by the dotted line ι -1. The neck of the hole will then to the same magnitudes by igniting the in the same and then in the shallow holes surrounding the main hole enlarged. Be on it in the two side holes charges ignited, which the sides of the main hole, like depicted by line 2-2.

In sehr hartem Gestein kann es nothwendig werden, den Hülfscylinder Z anzuwenden, um zur rechten, zum Durchgange der Trümmer gröfser gelassenen Seite des Tunnels ein Zwischenloch zu bilden. Aus diesem Grunde sind die oberen Löcher nach rechts hin geneigt. Die Hülsen aller Bohrstangen stofsen auf den Rahmen, ehe die Kolben die Hinterenden der Cylinder berühren, und an den Vorderenden wirkt die Luft als Luftpolster. Die Luft wird vom Wärter stufenweise von denjenigen Bohrern abgeschnitten, welche am schnellsten schneiden, damit ein möglichst gleiches Vorrücken bewahrt wird. Nachher wird eine Ladung im Loche über dem Hauptloche entzündet und das unter diesem Loche befindliche Material abwärts gestofsen, wie etwa durch die punktirten Linien 3-3 dargestellt. Während die auf solche Weise erzeugten Trümmer weggeräumt werden, wird ein anderes Loch in die Decke des Stollens oder Tunnels gebohrt und eine Ladung schliefslich darin abgefeuert und der Tunnel dadurch ungefähr in die durch die ausgezogenen Linien 5-5 dargestellte Form gebracht. In very hard rock it may be necessary to use the auxiliary cylinder Z in order to form an intermediate hole on the right-hand side of the tunnel, which is larger for the passage of the debris. For this reason the upper holes are inclined to the right. The sleeves of all boring bars hit the frame before the pistons touch the rear ends of the cylinders, and the air acts as an air cushion at the front ends. The keeper gradually cuts off the air from those drills which cut the fastest, so that an advance is maintained as uniformly as possible. A charge is then ignited in the hole above the main hole, and the material under this hole pushed downwards, as shown, for example, by the dotted lines 3-3. While the debris so produced is being cleared away, another hole is drilled in the ceiling of the adit or tunnel and a charge is finally fired into it, thereby forming the tunnel approximately into the shape shown by the solid lines 5-5.

Wenn ein Stollen oder Tunnel in der oben beschriebenen Weise hergestellt wird, geht die Arbeit sehr rasch vor sich, da die zu bohrende Löcheranzahl auf ein Minimum gebracht ist, die Löcher gleichzeitig gebohrt und kräftige,' •feststehende Maschinen zur Bethätigung der Bohrer angewendet werden können.If a tunnel or tunnel is made in the manner described above, the Work very quickly because the number of holes to be drilled is reduced to a minimum, the holes drilled at the same time and powerful, '• fixed machines for operating the Drill can be applied.

Claims

PATENT claim:

With apparatus used for rock tunnel construction on a frame curved on its underside (for the purpose of storage in the conductive cavity), the attachment of rock drill cylinders and drill rods in a position inclined to the frame and the production of suitable devices to match the direction of these parts with the boreholes when moving forward of the frame, in particular the connection of the frame α with the air cylinders d, the bearings h, the blocks i supporting the cylinders and the sliding surfaces k.

In addition 4 sheets of drawings.