DE212744C

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Publication number: DE212744C
Application number: DENDAT212744D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf eine unmittelbar arbeitende Gesteinbohrmaschine oder eine ähnlich wirkende Maschine, bei der die Stoß- oder Schlagwirküngen ohne Abdämpfung, daher mit der ganzen Wucht der Triebkraft erfolgen, wobei jedes besondere, das flüssige oder gasförmige Triebmittel steuernde Ventil fortgelassen ist, indem die lebendige Kraft des während des Vorstoßes für den

ίο 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 be- ^; kannter Art mit Differentialarbeitskolben angebracht ist, in der das Triebmittel beständig gegen die rückseitige Fläche des Arbeitskölbens drückt und für den Kolbenrücklauf auf eine größere vordere Kolbenfläche wirkt, und die Expansion des Triebmittels für den Kolbenrücklauf 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 veranschaulichten Ausführungsformen der Maschine' kann dabei gemäß der Erfindung das Triebmittel durch Nuten der Zylinderwand hindurch gegen eine Prallfläche der vorderen Kolbenstange wirken und der Zwischenraum zwischen Kolben und Prallfläche 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.

Fig. 4 zeigt, unter Fortlassung von Teilen, eine Vorrichtung, durch welche der Kolben in Umdrehung versetzt wird.

Fig. 5 zeigt eine veränderte Ausführungsform dieser Vorrichtung.

Der Arbeitszylinder ist mit α bezeichnet, b ist der Kolben · und c die Kolbenstange. Das Triebmittel tritt unter Druck beständig durch die Öffnungen d ein und wirkt ununterbrochen gegen die ringförmige, hintere Fläche e des Kolbens. Diese Druckfläche e ist kleiner als die vordere Kolbendruckfläche/; dieser Unterschied der beiden Kolbenflächen wird dadurch herbeigeführt, daß sich an dem Kolben b ein Fortsatz b¹ befindet, der mit seinem freien Ende in einem verengten Teil a¹ des Zylinders geführt wird. Dieser Zylinderteil a¹ hat eine Öffnung g·, so daß der Kolbenfortsatz keinen Luftwiderstand findet.

h, K 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 vor-

dere Ende der Nuten h läuft bogenförmig oder abgeschrägt nach der Zylinderfläche aus, wie aus Fig. ι und 3 ersichtlich ist. . Diese Nuten h bilden den Zugang für · das Triebmittel zum vorderen Zylinderraum; sie sind so gelegt, daß bei Beendigung des Kolbenvorstoßes vor dem Kolben noch ein großer freier Raum vorhanden ist, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, die Hälfte des ganzen vorderen Zylinderraumes bei voll zurückgelaufenem Kolben einnimmt.

Auf der Kolbenstange c befindet sich ein . Ringwulst k, dessen Rückseite bogenförmig ausgehöhlt ist; die Bogenlinie ist nach . einem Halbmesser gekrümmt, der vom vorderen Ende der Nuten h ausgeht. I ist eine Aushöhlung im vorderen Zylinderboden, in diese Aushöhlung paßt der Ringwulst k genau ein. m, m¹ sind Öffnungen, welche vom Umfang der Kolbenstange nach deren Bohrung η durchgehen; letztere Bohrung steht in irgendeiner geeigneten Weise mit der Außenluft in Verbindung, so daß, wenn die eine oder andere der öffnungen m, m¹ mit dem vorderen Zylinderraum in Verbindung tritt, letzterer vom Triebmittel entleert wird. 0 ist eine ringförmige Ausdrehung im Zylinderhals, in dem die Kolbenstange c geführt ist, und f 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 Ringfläche e wirkende Triebmittel, das durch die Öffnungen d einströmt, vorwärts getrieben. Unmittelbar bevor das Aufschlagen 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 großei Geschwindigkeit von der Stirnwand/des KoI-bens vorschnellen, in den vorderen Zylinderraum einströmt.

Vermöge dieser Einströmungsart und des großen, auszufüllenden freien Raumes entsteht keine wesentliche Druckerhöhung in der Nähe der Kolbenstirn /, bevor der Schlag stattgefunden hat; eine Abdämpfung des letzteren wird somit vermieden.

Die unter Druck ausströmenden Strahlen q sind gegen die Prallfläche k¹ 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 k¹ 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 k 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 / 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 Kolben-. rücklauf geschlossen worden sind, expandiert das Triebmittel im vorderen Zylinderraum und wirkt bei der Zurücktreibung 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 Rücklaüfbewegung ausführen zu lassen, wonach dann die. verhältnismäßig große öffnung m¹. 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 Ausblasen 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 Zylindervorderraumes durch die Öffnung m herbeigeführt werden, indem dann der Kolbenhub kürzer ist. Eine größere Abstufung in der Länge der Kolbengänge und eine Erhöhung der Geschwindigkeit für den Kolbenrücklauf bei kurzen Kolbenschlägen kann herbeigeführt werden, wenn zwischen den Öffnungen m und m¹ noch eine oder mehrere öffnungen, wie bei m² 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

Gesteinfläche entfernt befinden sollte, so wird der Kolbenschlag in bekannter Weise dadurch abgedämpft, daß der Wulst k in die Aushöhlung I des Zylinderbodens einläuft und das darin befindliche Triebmittel zusammendrückt.

. Ist dieses Eindringen des Wulstes k in die Aushöhlung I so weit fortgeschritten, um die Wucht des Kolben vorstoß es auf das gewünschte Maß abzuschwächen, so tritt die Aussparung j>

ίο mit der Ringnut ο in Verbindung und läßt die in der Aushöhlung I zusammengedrückte Luft heraus, die durch Öffnung m in die Bohrung η der Kolbenstange und von da weiter entweicht. Auf diese Weise kann der Vorstoß des Kolbens unter dem gegen die Kolbenfläche β wirkenden Antrieb, so lange festgehalten werden, bis der Bohrer gehörig gegen das Gestein, an- oder nachgestellt worden ist. 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 h hervorschießenden Strahlen des Triebmittels nahe an den Wulst k herangeführt werden. Der Kolben ist hier ringförmig ausgehöhlt, wie bei s ersichtlich, um die Druckfläche f des Kolbens in den erforderlichenAbstand vom Wulst k zu bringen. .

Das Triebmittel kann auch so auf den Kolben wirken, daß er- gleichzeitig gedreht und dabei der Bohrer umgesetzt wird. In diesem Falle sind die Nuten h, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, schräg gegen die Kolbenachse hin verlaufend angeordnet, und die folglich schräg ausströmenden Strahlen des Triebmittels werden gegen Flügel oder Prallflächen t, die aus der gegenüberstehenden Fläche des Wulstes k vorspringen, geführt.

Eine ähnliche Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt; die schrägen Prallflächen u sind hier am vorderen Teil des Kolbenumfanges angeordnet und werden von den am Kolben vorbeistreichenden Strahlen des Triebmittels mitgenommen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Ventillose, beim Kolbenrücklauf mit Expansion arbeitende Gesteinbohrmaschine 0. 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 Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen großen freien, vorderen Zylinderraum, in den das Triebmittel von der Kolbenfläche her in Form von Strahlen eingeführt wird, so daß das Auftreten von Druck auf die Kolbenfläche für kurze Zeit verzögert und dadurch eine Abdämpfung beim Kolben vorstoß vermieden, wird.
3. Ausführungsform der Gesteinbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebmittel durch Nuten (h) der inneren Zylinderwand hindurch in Strahlen (q) gegen eine an der vorderen Kolbenstange sitzende Prallfläche (k¹) wirkt.
4. Ausführungsform der Gesteinbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben und Prallfläche ein größerer Zylinderraum vor dem Kolben freigelassen ist, um eine Abdämpfung des verstärkten Kolbenvorstoßes durch die Expansion des Triebmittels hintanzuhalten.
5. Ausführungsform der Gesteinbohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der. freie vordere Zylinderraum durch ein Zurückspringen der Kolbenstirnfläche (s) geschaffen wird.
6. Ausführungsform der Gesteinbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebmittelstrahlen durch schräg zur Kolbenachse verlaufende Nuten der Zylinderwand gegen vorn an der Kolbenstange angebrachte, schräg stehende Flügel oder Prallflächen (t) geleitet werden, um gleichzeitig ein Umsetzen des Kolbens zu bewirken.
7. Ausführungsform der Gesteinbohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Prallflächen (u) am vorderen Umfang des Kolbens angebracht sind, zu dem Zwecke, die lebendige Kraft der Triebmittelstrahlen nur zum Umsetzen des Kolbens auszunutzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.