DE219607C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-Jl* 219607 -KLASSE 5 a. GRUPPE

ERNST STOCKFISCH in BRÜSSEL.

Freifallvorrichtung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Januar 1909 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf ein nach Art von Freifallvorrichtungen arbeitendes Bohrwerkzeug, welches selbsttätig ausgelöst wird. Der Gegenstand der Erfindung gelangt beim Niederbringen von Bohrlöchern und Schächten, insbesondere beim Durchfahren sehr fester Gebirgsschichten, zur Anwendung. Die Bewegung der Freifallvorrichtung erfolgt in der bei sonstigen Bohrgeräten übliehen Weise. Beispielsweise wird die Bewegung in der Arbeitsrichtung unter Verwendung eines doppelarmigen, fest gelagerten Hebels bewirkt, derart, daß das Anheben des Bohrgerätes durch eine Hub- bzw. Zugvorrichtung besorgt wird, während das Niederlassen vornehmlich vermöge des Eigengewichtes ohne die verstärkende oder abschwächende Mitwirkung anderer Kräfte stattfindet.

Bei Anwendung von Freifallvorrichtungen ist man darauf bedacht, das Gewicht des Bohrgerätes ausschließlich dem des Gestänges durch die Wirkung des freien Falles nutzbar zu machen. Im Bedürfnisfalle wird das Gewicht des Bohrwerkzeuges durch zusätzliche Belastungen, z. B. durch eine Schwerstange, vergrößert.

Für den Arbeitsfortschritt und damit für die wirtschaftliche Verwendung · von freifallenden Bohrwerkzeugen ist zunächst die Heftigkeit der Schläge entscheidend. Um die Vorrichtungen nicht unnütz schwer zu machen, ist dafür zu sorgen, daß die Massenbeschleunigung möglichst vollkommen zur Wirkung gelangt. Weiter aber hängt der Arbeitsfortschritt \^ron der Häufigkeit der in der Zeiteinheit ausgeübten Schläge ab. Demzufolge muß die Vorrichtung ein schnelles und sicheres Wiederergreifen und eine zuverlässige und wenig Zeit beanspruchende Umstellung des Meißels auf der Bohrlochsohle gewährleisten.

Die Erfindung stellt eine Freifallvorrichtung dar, bei der mit dem Wechsel der Hubbewegung des in der Hubbewegung begrenzten Bohrgerätes durch den AVasserdruck eine Platte zur Bewegung einer auf den Bohrmeißel wirkenden Greif- und Abfallschere beeinflußt wird. Sie unterscheidet sich von bekannten Ausführungen im wesentlichen dadurch, daß mit Ventilen ausgestattete, am Bohrgestänge um wagerechte Achsen schwingende Platten winklig zu ihrer Fläche abgebogene Klauen zum Festhalten des Bohrmeißels tragen, und gleichzeitig, daß die Führung des letzteren am Bohrgestänge mit Rücksicht auf einen guten Wirkungsgrad, hohe Schlagzahl in der Zeiteinheit und leichte Umstellbarkeit des Meißels so ausgebildet ist, daß sie bei hoher Betriebssicherheit geringste Arbeitsverluste verbürgt. - '.

Die selbsttätige Auslösung des verschiebbar und gegen Drehungen auf dem Bohrgestänge gesicherten Meißels wird dadurch bewirkt, daß die mit nach oben sich öffnenden Ventilen ausgerüsteten schwingenden Platten, die beim Anheben des Bohrgerätes durch die über ihnen befindliche Wassersäule belastet werden, am Ende der Hubbewegung durch die im Beharrungszustand befindliche Wassersäule entlastet und angehoben werden und damit ein Loslassen des Meißels bewirken. Nach dem Niedergang des Meißels wird das die schwingbaren Platten tragende Gestänge wieder gesenkt. Mit Rückkehr der Platten in die

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Lage senkrecht zur Achse des Gestänges schieben sich die Klauen über einen Kopf der Meißelhülse und erfassen diese, sobald die Belastung der Platten erfolgt. Diese aber findet spätestens im Augenblick des Anhebens gleichzeitig mit dem Schluß der Ventile durch die über ihnen befindliche Wassersäule statt. Bei der Bewegung wird das Bohrwerkzeug am Gestänge in der Weise geführt, daß das

ίο letztere mit Nasen in Nuten des Bohrwerkzeuges, welche der Arbeitsrichtung gleichgerichtet sind, verschiebbar innerhalb verstellbarer Hubbegrenzungen unter Sicherung eines möglichst geringen Bewegungswider-Standes gelagert ist.

Die neue Vorrichtung eignet sich insbesondere wegen des durch die Bauart der Führung des Meißels am Gestänge gewährleisteten vollkommenen Abschlusses des Gestängeinnern zur Anwendung" eines durch das Gestänge eingeführten, unter Überdruck stehenden Gas- oder Flüssigkeitsstromes, wie er bei manchen Abbohrverfahren zur Verwendung gelangt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar ist der Fall einer gleichzeitigen Anwendung eines durch das Gestänge eingeführten Spülstromes gewählt. Fig. 1 zeigt die Gesamteinrichtung..

Fig. 2 stellt in größerem Maßstabe die Freifallvorrichtung in einem Längsschnitt dar. Fig. 3 zeigt den nach der Linie x-x geführten Querschnitt.

In Fig. ι ist die an sich bekannte Art der Bewegung des Meißels in der Arbeitsrichtung kenntlich gemacht. Der doppelarmige Hebel 1 ist um die auf dem Gestell 2 fest gelagerte Achse 3 schwingbar. An dem Arm, welcher dem Bohrloch oder Schacht zugewandt ist, greift bei 4 das Bohrgestänge 5 an, an dem das Bohrwerkzeug 6 angebracht ist. Am Gegenarm wirkt eine Vorrichtung zum Heben und Senken, beispielsweise ein einseitig wirkender Hubzylinder 7, dessen Kolben 8 vermittels der Stange 9 ein Senken des Armes und ein gleichzeitiges Anheben des Gestänges einschließlich des Bohrwerkzeuges herbeiführt. Der Hub des Bohrgerätes wird begrenzt durch den am Gegenarm vorgesehenen Anschlag 10. Zweckmäßig ist die Steuerung des Hubzylinders so eingerichtet, daß das auf den Kolben wirkende Arbeitsmittel, kurz bevor der Anschlag berührt wird, abgeschaltet und hinsichtlich seiner Wirkung auf den Schwengel ausschließlich dem am Schwengelkopf 4 angreifenden Gewicht des Bohrgerätes überlassen ist.

Die Pumpe 11 drückt durch das Rohr 12 und das hohle Gestänge 5 dauernd einen kräftigen Spülstrom, der an der Bohrlochsohle zum Austritt gebracht wird.

Der Bohrmeißel wird durch die im nachstehenden beschriebene Vorrichtung selbsttätig zur Auslösung gebracht.

Das Gestänge 5 wird an seinem Ende von der Hülse 13 des Bohrmeißels so umschlossen, daß die am Gestänge befindlichen Nasen 14 in parallel zur Gestängeachse in der Hülse 13 angebrachten Nuten verschiebbar sind. Die Verschiebbarkeit, welche eine gegensätzliche Drehung des Bohrwerkzeuges gegen das Gestänge ausschließt, ist nach unten durch den Bund 15, nach oben durch die in der Hülse 13 unverschiebbar gelagerte Büchse 16 begrenzt. Diese im Zeichnungsbeispiel eingeschraubte Büchse gibt dem Gestänge in der Hülse 13 eine Führung und schließt die Hülse mit einem kalottenartig gestalteten Kopf 17 ab, der gegen den Schaft der Hülse vorspringt. An dem oberhalb der Hülse 13 befindlichen Teil des Gestänges sind wagerecht gelegene Achsen 18 gelagert. Um diese schwingen Winkelstücke, deren einer Schenkel zu einer Platte gestaltet ist, in der sich die nach oben öffnenden Ventile 20 befinden, während der andere Schenkel zu einer KIaUe 21 ausgebildet ist, welche bei wagerechter Lage der Platte 19 unter den Vorsprung des Büchsenkopfes 17' greift. Auf der Innenseite der Klauen 21 sind Federn 22 angebracht, welche die Klauen g₀ vom Gestänge abdrücken.

Fig. 3 zeigt die in der Hülse 13 eingearbeiteten Nuten, in denen die Nasen 14 des Gestänges verschiebbar sind.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die folgende: Das Gestänge wird plötzlich gesenkt, die Nasen 14 gleiten in den Nuten der Meißelhülse. Beim Senken finden die Platten 19 an den von ihnen zu durchsinkenden Wassermassen einen Widerstand. Die Ventile 20 öffnen sich zwar nach oben und bringen damit eine Vereinigung der unter und über den Platten 19 befindlichen Wassersäulen zustande, jedoch ist ihr Querschnitt so bemessen, daß trotzdem, noch ein Anheben der Platten-nach oben stattfindet. Durch letzteres wird ein Spreizen der Klauen 21 bewirkt, deren Federn 22 ein Anliegen an dem Gestänge unter allen Umständen verhindern. Die Klauen, deren Stirnflächen in ihrer Form- n₀ gebung mit Rücksicht auf ein Abgleiten von dem kalottenartig gestalteten Büchsenkopf 17 ausgebildet sind, schieben sich über diesen.

Nun wird vermittels des Hubzylinders 7 das Gestänge samt der Freifallyorrichtung gehoben. Die Platten 19 finden an der zu verdrängenden Wassersäule einen Widerstand, der jetzt größer ist, weil die Ventile 20 geschlossen werden. Die so erfolgte Belastung der Platten 19 bewirkt ein Anpressen der Klauen 21, die sich jetzt unter den Bund des Büchsenkopf es legen. Zur Belastung der

Platten 19 ist bei richtiger Bemessung ihrer Größe nur eine ganz geringe Hubhöhe notwendig. Bei Fortsetzung der Hubbewegung des Gestänges wird die Büchse 16 und damit der Bohrmeißel angehoben.

Die Hubbewegung des Bohrgerätes wird schließlich durch den Anschlag 10 beendet. Die durch die Platten 19 beim Anheben verdrängten Wassermassen verbleiben vermöge der Massenträgheit vorläufig in einer nach oben gerichteten Bewegung. Die plötzliche Unterbrechung der Aufwärtsbewegung des Bohrgerätes läßt einen Druck der noch in Bewegung befindlichen Wassersäule auf die Unterseite der Platten 19 entstehen, die durch die Trägheit der eigenen Massen auch ihrerseits nach oben eine Beschleunigung erfahren. Die Folge der zwiefachen Massenbeschleunigung ist, daß die Platten 19 nach oben schwingen und die Klauen 21 unter dem Vorsprung des Büchsenkopfes 17 weggezogen werden. Damit ist die Auslösung des Bohrmeißels bewirkt, welcher jetzt, von den Nuten in der Hülse 13 geführt, vermöge des Eigengewichtes, welches gegebenenfalls durch weitere Belastung, z. B. durch eine Schwerstange, vergrößert wird, auf die Sohle der Bohrung niederfällt.

Zum Zwecke der Herabminderung des Bewegungswiderstandes zwischen Gestänge und Meißel ist folgende Einrichtung getroffen. In der Büchse 16 ist beispielsweise eine Weichpackung 29 vorgesehen. Weiter sind am unteren Ende des Gestänges in seiner Wandung Öffnungen 23 angebracht, welche eine Verbindung zwischen dem hohlen Gestängeinnern und den Nuten der Hülse 13 beim Senken des Gestänges herstellen.

Um den zur Auslösung gebrachten Bohrmeißel wieder zu erfassen, wird das Gestänge gesenkt, die Platten 19 werden damit abermals angehoben, die Klauen 21 spreizen sich, gleiten über den Büchsenkopf und erfassen, wie oben gezeigt wurde, den Meißel. Platten und Klauen wirken also als Greif- und Abfallschere.

Der geschilderte Arbeitsvorgang wiederholt sich. Die Hubbewegung des Gestänges in der Hülse 13 ist je nach Erfordernis einstellbar auszubilden. Auch läßt sich die Fallhöhe des Meißels durch Einfügen von Paßkörpern zwischen den Stirnflächen der .Vorsprünge 14 und den Hubbegrenzungsflächen verändern.

Für den Gegenstand der Erfindung ist die Vorrichtung gleichgültig, vermittels deren das Heben des Bohrgerätes und das Senken des Gestänges bewirkt wird. Auch berührt die Art und Weise der Hubbegrenzung, welche das angehobene Bohrgerät erfährt, nicht das Wesen der Erfindung.

Es ist zweckmäßig, von vornherein die Ventilquerschnitte in den Platten 19 reichlich zu bemessen, aber Vorkehrungen zu treffen, welche den Abschluß oder die Verkleinerung einiger Durchtrittsöffnungen schnell und sicher im Bedarfsfalle gestatten. Man wird auf Grund des Versuches den erforderlichen Ventilquerschnitt leicht festzustellen vermögen.

Die Ausführung der neuen Vorrichtung gemäß dem Zeichnungsbeispiel sieht die Anwendung eines Spülstromes vor. Dieser tritt aus dem Gestänge durch Kanäle 24, 25, 26, 27, 28 des Meißels und gelangt ununterbrochen während aller Arbeits- und Ruhezeiten, ohne daß Austrittsverluste durch die Führung des Meißels am Gestänge zu erwarten sind, an der Meißelschneide zum Austritt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Freifallvorrichtung, bei der mit dem Wechsel der begrenzten Hubbewegung des Bohrgerätes durch den Wasserdruck eine Platte zur Bewegung einer Greif- und Abfallschere beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit nach oben sich öffnenden Ventilen (20) ausgerüstete, am Bohrgestänge um wagerechte Achsen (18) schwingende Platten (19) winklig zu ihrer Fläche abgebogene Klauen (21) zum Festhalten des Bohrwerkzeuges tragen.

2. Ausführungsform der Freifallvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Gestänges mit Nasen (14) in Nuten des Bohrwerkzeuges (13), welche der Arbeitsrichtung gleichgerichtet sind, verschiebbar innerhalb verstellbarer Hubbegrenzungen gelagert ist.

3. Ausführungsform der Freifallvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Gestänges in seiner Wandung Öffnungen (23) angebracht sind, welche eine Verbindung zwischen dem Gestängeinnern und den durch die Nuten des Bohrwerkzeuges gebildeten Räumen herstellen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.