DE145351C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die elektromagnetischen Stoßbohrmaschinen für Gesteine, von welchen bisher die Van Depoele- und die Marvinmaschine in die Praxis gekommen sind, lassen sich nicht mit einem auch nur annähernd gleich günstigen Wirkungsgrad betreiben, wie drehende elektromagnetische Maschinen; von der zugeführten Energie wird vielmehr stets der weitaus größte Teil in Wärme verwandelt. . Die

ίο notwendige Folge hiervon ist eine übermäßig hohe Erwärmung der Maschine beim Arbeiten. Die Temperatur steigt im Innern der Maschine sehr hoch an, und auch der äußere Mantel wird so heiß, daß jede direkte Berührung durch die Arbeiter ausgeschlossen ist. Die Maschine muß dann außer Betrieb gesetzt und zur Abkühlung bei Seite gelegt werden; jede arbeitende Maschine erfordert also mindestens eine zweite zur Auswechselung.

Gegen die zerstörenden Wirkungen der Hitze im Innern der Maschine hat man sich dadurch zu schützen gewußt, daß man alle verbrennbaren Materialien vermied und insbesondere die Spulen ganz in Glimmer wickelte.

Die Erhitzung der Außenwand und der hohe Temperaturanstieg im allgemeinen läßt sich in bekannter Weise mittels Kühlung durch fließendes Wasser vermeiden (innere Wasserkühlung), wie eine solche bei Luftkompressoren und anderen Maschinen sehr geringen Wirkungsgrades Anwendung findet. Diese Wasserkühlung macht aber die Beschaffung von Druckwasser notwendig und solches ist da, wo man mit Stoßbohrmaschinen arbeitet, selten vorhanden bezw. schwer hinzuleiten. Außerdem bedeuten die wenn auch an sich einfachen Einrichtungen für die Wasserzu- und -Abführung bei einer Arbeitsmaschine wie der Stoßbohrmaschine immerhin eine gewisse Komplikation, welche den Betrieb behindert. Die. innere Wasserkühlung wird deshalb bei elektromagnetischen Stoßbohrmaschinen auf verhältnismäßig wenige Fälle be- ' schränkt bleiben müssen.

In überaus einfacher und überall anwendbarer Weise läßt sich demgegenüber nach dem vorliegenden Verfahren eine Kühlung elektromagnetischer Stoßbohrmaschinen dadurch erreichen, daß man deren Oberfläche in bekannter Weise mit einem porösen Stoff umgibt und diesen während des Betriebes anfeuchtet (Oberflächenkühlung), wobei die Abkühlung durch Verdunstung des Wassers erfolgt. Die günstige Wirkung dieser einfachen Anordnung beruht darauf, daß zur Verdampfung bezw. Verdunstung von Wasser, je nach der herrschenden Temperatur, in runden Zahlen etwa fünf- bis sechsmal soviel Wärme erforderlich ist, wie zur Erwärmung der gleichen Wassermenge von ο bis ioo° C. und daß ferner die Verdunstung des Wassers schon bei mäßiger Temperatur mit Lebhaftigkeit vor sich geht. Es wird demnach, wenn man den abzukühlenden Körper mit einer Wasserschicht umgibt, demselben durch die Verdunstung des Wassers eine große Wärmemenge entzogen werden und dementsprechend wird eine energische Abkühlung eintreten. Die Flächeneinheit gibt dabei ein Vielfaches derjenigen Wärmemenge nach außen hin ab, welche sie sonst ausstrahlen bezw. durch Leitung verlieren würde. Je größer die Ober-

fläche im Verhältnis zu der pro Zeiteinheit entwickelten Wärmemenge ist, um so niedriger bleibt die Temperatur der Außenwand; eine Erhitzung derselben auf mehr als die Siedetemperatur des Wassers kann überhaupt nicht eintreten, solange die Oberfläche mit einer Wasserschicht bedeckt ist.

Auf die Natur des porösen Stoffes, mit welchem man bei dem vorliegenden Verfahren

ίο die elektromagnetische Stoßbohrmaschine zu umgeben und den man beim Betriebe feucht zu erhalten hat, kommt es natürlich nicht an. Im allgemeinen ist jeder aus Gespinnsten, Fasern, dünnen Drähten und dergl. hergestellte Stoff verwendbar, sofern derselbe nur möglichst viel Wasser aufzusaugen vermag; je mehr dies der Fall ist, um so weniger oft wird es nötig werden, die Anfeuchtung zu wiederholen. Man braucht insgesammt pro Betriebsstunde und pro Kilowatt verlorener Energie praktisch etwa 2 1 Wasser, also eine so geringe Menge, wie sie unter allen Umständen leicht zu beschaffen sein wird. Ohnedies ist beim Abwärtsbohren stets Wasser zum Einspritzen in die Löcher nötig, und zwar in erheblich größerer Menge, als nach obigem zum Kühlen. Die Bedienungsmannschaft hat daher zur Kühlung der Stoßbohrmaschine praktisch kaum irgend eine Mehrleistung auszuführen, sie braucht lediglich von Zeit zu Zeit Wasser auf die Maschine zu gießen oder zu spritzen.

Die Anwendung des Verfahrens der Oberflächenkühlung auf elektromagnetische Stoßbohrmaschinen ist demnach wegen ihrer Einfachheit und bequemen Anwendbarkeit von allergrößter Bedeutung für die Praxis. Dieses Verfahren gestattet aber zugleich, Maschinen von größerer Leistung, als sie bisher überhaupt erreicht wurde, in praktisch brauchbarer und nahezu überall anwendbarer Form zu bauen. Bei der gegenwärtigen Lage der Technik \vird nämlich durch die Höhe der Erwärmung elektromagnetischer Stoßbohrmaschinen zugleich deren Leistung begrenzt, da eine weitere Wärmezufuhr zur Materialzerstörung führen würde, und die innere Wasserkühlung besitzt eben nicht die prak-■ tisch sehr häufig unerläßliche Einfachheit.

Aber selbst dann, wenn es gelänge, den Wirkungsgrad der elektromagnetischen Stoßbohrmaschine so zu verbessern, daß auch ohne Anwendung besonderer Hülfsmittel unter gewöhnlichen Umständen ein übermäßiger Temperaturanstieg nicht einträte, könnten doch Fälle vorkommen, in welchen sich die Verhältnisse ungünstig änderten. Dies gilt zunächst für bergmännische Arbeiten in größeren Tiefen, in denen an sich eine hohe Temperatur herrscht, und besonders auch für Arbeiten unter freiem Himmel — wie in Steinbrüchen ~— zur Zeit großer Sommerhitze. Die Maschine wird z. B. im letzteren Falle bereits durch die Sonnenstrahlen derartig stark erwärmt, daß auch eine mäßig'e Wärmeentwickelung in ihrem Innern ihre Temperatur übermäßig erhöhen muß. Die Oberflächenkühlung gewährt auch dann die einfachste Abhülfe.

Die zur Ausübung des beschriebenen Verfahrens erforderliche Umhüllung der elektromagnetischen Stoßbohrmaschine mit einem porösen Stoff wird nun ganz besonders dadurch erleichtert, daß man den zu umhüllenden Maschinenteil eine möglichst glatte Form gibt, also die Maschine von vornherein für das Kühlverfahren einrichtet. Schwierigkeiten bereiten in dieser Beziehung hauptsächlich die Befestigüngs- und Führungseinrichtungen an der Maschine. Jede Stoßbohrmaschine muß bekanntlich an einem geeigneten Gerät (Spannsäule oder Freigestell) ganz besonders fest aufgestellt werden, damit sie den Rückwirkungen der Schlagarbeit genügenden Widerstand zu leisten vermag; außerdem muß die Maschine bei der Arbeit vor- und zurückgeschoben werden können. Demgemäß besitzen Stoßbohrmaschinen stets in fester Verbindung mit ihrem Hauptteil, dem eigentlichen Maschinenkörper, hervorstehende Teile, mittels welcher sie festgehalten und geführt werden, und diese Teile erschweren natürlich die Umhüllung der Maschine mit einem Wasser aufsaugenden Stoff.

Die Fig. ι und 2 stellen nun in Ansicht und Schnitt eine Ausführungsform des Gehäuses einer elektromagnetischen Stoßbohrmaschine nebst Befestigüngs- und Führungsteilen dar, bei welcher diese Schwierigkeit vermieden ist. Wie ersichtlich, hat in beiden Figuren die Maschine mit Ausnahme ihrer beiden Endstücke die Form eines glatten Rohres, welches man ringsum mit einem beliebigen porösen Überzug umgeben kann; gehalten und geführt aber wird die Maschine lediglich mittels ihrer Endstücke.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 werden diese Endstücke in auch sonst bekannter Weise durch Zugstangen zusammengehalten; diese Zugstangen werden hier aber zugleich dazu benutzt, die Maschine selbst mittels eines geeignet geformten Befestigungsstückes am Aufstellungsgerät — z. B. an einer Spannsäule — festzuhalten und im Befestigungsstück zu führen. Das Befestigungsstück ist, wie aus der Figur ersichtlich, diesem Zweck entsprechend besonders geformt. Zugleich sitzt zwischen den Endstücken der Maschine die durch Handkurbel drehbare Vorschubspindel , welche in dem Befestigungsstück ihre Mutter findet, so daß die Maschine bei der Arbeit vor- und zurückgeschraubt werden kann.

Bei der Form nach Fig. 2 tritt lediglich an die Stelle der die Maschine haltenden Stangen ein massives Stück, welches ebenfalls die beiden Endstücke der Maschine miteinander verbindet und nun in gewöhnlicher Weise in dem Befestigungsstück der Maschine geführtbezw. vor- und zurückgeschraubt werden kann. Der größeren Festigkeit wegen besitzt die Maschine außerdem noch eine bezw. mehrere

ίο Zugstangen, welche nicht zum Halten und Führen der Maschine, sondern lediglich zur Verbindung der beiden Endstücke dienen und welche fortfallen können, wenn man die Endstücke in anderer Weise, z. B. durch Aufschrauben einzeln mit dem Maschinenkörper verbindet. · ·

Natürlich kommt es überall auf die besondere Art der Führungs- und Befestigungseinrichtungen nicht an; wesentlich ist bei der beschriebenen Ausbildung nur, daß die elektromagnetische Stoßbohrmaschine zum größten Teil frei liegt und derartig eingerichtet ist, daß sie nur mittels ihrer Endstücke gehalten und geführt wird. Bei jeder derartigen Gestaltungder Maschine läßt sich eben das Kühlverfahren am einfachsten und vollkommensten anwenden.

Indessen ist eine solche besondere Ausbildung des Maschinenkörpers und seiner Befestigungseinrichtungen nicht unbedingt nötig; das Kühlverfahren kann vielmehr auch bei weniger einfacher Maschinenform gute Dienste leisten. Die Fig. 3 erläutert dies für einen besonderen Fall, in welchem der Maschinenkörper zwar Rohrform besitzt, aber nicht völlig glatt ist, da das Rohr aus irgend wel-, chen Gründen der Länge nach aufgeschnitten ist und an der Trennungsstelle zusammengeschraubt bezw. genietet wird. Die betreffenden an dieser Stelle sitzenden Leisten erhalten dann Durchbohrungen; der die Maschine umhüllende Stoff wird beiderseits bis zu den Leisten herangeführt und durch die Löcher hindurch mittels einer Schnur oder eines Drahtes zusammengehalten. Fig. 4 zeigt, wie man in ähnlicher Weise den porösen Stoff auf der Maschine auch dann befestigen kann, wenn dieselbe in gewöhnlicher Art ihrer Länge nach mit einem flantschartigen Ansatz versehen ist, mittels dessen sie gehalten und geführt wird. Man erkennt aus der Figur, daß hier nicht, wie in dem ganz ähnlich aussehenden Schnitt zu Fig. 2, zwischen dem Maschinenrohr und dem zur Führung dienenden Teil ein Luftzwischenraum besteht, in welchem der poröse Stoff Platz finden könnte; man kann dann aber wiederum den Stoff zu beiden Seiten bis zu den Führungsleisten heranreichen lassen und hier in den in der Figur sichtbaren Durchbohrungen befestigen. Natürlich kann auch irgend eine andere Art der Befestigung Anwendung finden. Man verliert bei derartigen Ausführungen lediglich einen Teil der Oberfläche für den Verdunstungszweck und die Temperatur muß deshalb etwas höher ansteigen; im übrigen bleibt die Wirkung die gleiche.

Übrigens kann die Kühlung auch bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten besonderen Ausführungen, ähnlich wie durch die Form des Rohres nach Fig. 3, auch durch irgend welche andere Umstände in etwas beeinträchtigt werden, z. B. dadurch, daß nicht, wie in Fig. 1 und 2 angenommen, der Strom der Maschine von einem ihrer Endstücke aus zugeführt wird, sondern die Stromzuführung zum Maschinenrohr selbst — etwa in dessen Mitte — erfolgt. In diesem Falle wird am einfachsten die Umhüllung einen entsprechenden Ausschnitt erhalten bezw. wird es genügen, die beiden Hälften des Rohres links und rechts von der Stromanschlußstelle einzeln zu umhüllen. Es ist eben zwar zweckmäßig, aber nicht durchaus wesentlich für die Ausführung des Kühlverfahrens, daß die Umhüllung der Maschine mit dem kühlenden Überzug eine vollkommene ist; oft wird auch eine teilweise Umhüllung ausreichen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Kühlung elektromagnetischer Stoßbohrmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine ganz oder teilweise mit einem porösen Stoff umhüllt wird, welcher beim Betrieb angefeuchtet werden kann.

2. Elektromagnetische Stoßbohrmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ihrem Hauptteil nach frei liegt und nur mittels ihrer Endstücke gehalten und geführt wird, so daß sich der Hauptteil möglichst leicht mit dem porösen Stoff umhüllen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.