DE229866C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Jig 229866 KLASSE 5 δ. GRUPPE

in JOHANNESBURG, Transvaal.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung ventilloser, beim Rücklauf mit Expansion arbeitender Maschinen, insonderheit direkt wirkender Gesteinbohrmaschinen, bei denen die lebendige Kraft des während des Vorstoßes für den nachfolgenden Kolbenrücklauf vor dem Kolben einströmenden Treibmittels zur Verstärkung des Kolbenvorstoßes nutzbar gemacht wird.

ίο Bei Maschinen dieser Art ist. die Stellung des Kolbens im Zylinder im Zeitpunkte der Zuführung und der Absperrung des Treibmittels und dann auch beim öffnen und Schließen des Auspuffs notwendigerweise dieselbe, und daher kommt es, daß die eine oder beide Endbewegungen des Kolbenhubes ganz oder zum größten Teile mit Kraft gegen ein verzögerndes Kissen erfolgen. Bei stoßend wirkenden Maschinen insbesondere kann man, da der Schlag durch Kissen gedämpft wird, ventillose Maschinen nur in den kleineren Größen benutzen, wo es weniger auf den Leistungsgrad ankommt.

Gemäß der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt und eine bessere Wirkung des Treibmittels in einer ventillosen Maschine dadurch erreicht werden, daß das Treibmittel, das während des einen Hubes zur Erzeugung des folgenden Hubes eingelassen wird, gehindert wird, nach dem Treibmitteleinlasse zum Hube entgegenzuwirken, bei stoßend wirkenden Maschinen also etwa so lange, bis der Stoß oder Schlag erfolgt ist. Im wesentlichen besteht die Neuerung darin, daß der Kolben mit drei druckempfangenden arbeitenden Flächen versehen ist, von denen zwei einen Ring um den Kolbenkörper bilden, dessen eine Seite einen Raum bis zur dritten Fläche abschließt, während die andere Seite als vordere Kolbenfläche dient.

In der Zeichnung ist im Schnitt eine Gesteinbohrmaschine dargestellt, bei der in bekannter W^Teise auf der hinteren Kolbenfläche ein ständiger Druck lastet und das Treibmittel mit Expansion auf die größere vordere Kolbenfläche wirkt. Die Erfindung ist aber auch bei anderartigen Maschinen anwendbar.

Das Treibmittel tritt ununterbrochen durch die Einlasse d in den Zylinder a, dessen Kolben b an der Stange c sitzt, ein und drückt dauernd auf die ringförmige Kolbenfläche e, die kleiner ist als die Vorderfläche des Kolbens. Der Kolbenfortsatz f führt sich in dem mit einer Durchlaßöffnung h versehenen Zylinderfortsatz g. Die Rinnenkanäle k in der Zylinderwand vermitteln die Verbindung der Zylinderräume, so daß das Treibmittel unmittelbar vor Beendigung des Vorwärtshubes aus dem hinteren in den vorderen Raum hinübertreten kann. Die Kanäle münden mit einer Abschrägung in den vorderen Zylinderraum ein, .wo auf der Kolbenstange ein Flansch oder eine Scheibe I von etwas geringerem Durchmesser als der Kolbendurchmesser liegt. Es treten hier somit drei Druckflächen m, η und 0 am Kolbenvorderende auf, von denen zwei, m und n, einander gegenüberliegen. Der Weg p verbindet die vor den Flächen liegenden Räume. Wesentlich ist, daß im Augenblicke des Zutritts des Treibmittels zum Vorderende des Zylinders darin ein großer toter Raum, in der Hauptsache zwischen den Flächen m und n, gebildet wird. Zu diesem Zwecke und um das Ende q des

50

55

60

Kolbens b möglichst nahe der Scheibe I zu belassen, ist der Kolben bei m ausgehöhlt.

Die Bohrwege r und s in der Wandung der Kolbenstange führen in deren Ausbohrung t, die mit der Außenluft in Verbindung steht, so daß, wenn die Wege r oder s mit dem Zylinderraum in Verbindung kommen, das Treibmittel aus letzterem auspufft.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende:

ίο Ist der Kolben zurückgezogen, so drückt das durch die Öffnungen d eintretende Treibmittel auf die Kolbenringfläche e und treibt den Kolben vorwärts. Genau, bevor der Schlag oder Stoß erfolgt, tritt durch die Kanäle k eine Verbindung zwischen den Räumen vor und hinter dem Zylinder ein; das Treibmittel dringt in den Vorderraum ein, und zwar in Form von Strahlen u, die sich mit großer Geschwindigkeit von der Fläche m fortbewegen und, auf die Fläche η auftreffend, einen höheren oder geringeren Teil ihrer kinetischen Energie für den Vortrieb, die Vorwärtsbewegung des Kolbens abgeben. Bewegt sich der Kolben mit der erforderlichen Geschwindigkeit, d. h. der halben Geschwindigkeit, die die Strahlen u haben, so ist das Treibmittel seiner Geschwindigkeit und seines Druckes beraubt und wirkungslos gegenüber den Flächen m und 0. So folgt im günstigsten Falle auf den Treibmitteleinlaß eine Periode, in der zwar auf die Fläche n, nicht aber auf die Flächen m und 0 ein Druck ausgeübt wird.

Bei einer geringeren Geschwindigkeit des Kolbens als der angegebenen erfolgt eine entsprechend größere Rückwirkung der Strahlen u, und in dem äußersten Falle kann sogar ein solcher Druck auf die Fläche m stattfinden, daß dadurch der auf die Fläche η wirkende Druck ausgeglichen ist. Eine solche Rückwirkung unter Versperrung des Weges p um die Scheibe / verzögert jedoch die Bewegung des Treibmittels zur Fläche 0 hin und bewirkt selbst ein Aussaugen des vor der Fläche eingeschlossenen Treibmittels. In keinem Falle wird daher ein dem Schlage oder Stoße entgegenstehender wirksamer Druck vor dem Kolben während eines Vortriebes nach dem Einlassen des Treibmittels erzeugt, und jedes dämpfende Kissen ist für den Vortrieb vermieden.

Ist der Schlag oder Stoß erfolgt, so tritt Hochdruck gleichmäßig im ganzen vorderen Zylinderraum ein; die Flächen η und 0 stehen im Gleichgewicht, aber Fläche m hat Überdruckwirkung. Der Kolben kehrt um. Dabei bleiben die Kanäle k für eine kurze Zeit offen und leiten fortgesetzt das Hochdrucktreibmittel in den Vorderraum über. Die Geschwindigkeit des eintretenden Treibmittels ist nun aber wegen der Dichte des bereits im Zylinder befindlichen Treibmittels ohne Bedeutung und ohne Wirkung in bezug auf Verzögerung des Kolbenganges. Bei Schluß der Kanäle h fährt das eingeschlossene Treibmittel fort, mit Expansion den Kolben zurückzutreiben.

Nach einem Teile des Rückwärtshubes steht der enge Weg r mit dem Zylinderraum in Verbindung, und es beginnt der Auspuff. Die Auspuffgeschwindigkeit durch r ist jedoch so beschränkt, daß bei normalem Gange der Maschine der in dem Zylinder verbliebene Druck in Verbindung mit dem vom Kolben erlangten Moment genügt, um den letzteren den Rückhub in ganzer Länge ausführen zu lassen, wenn der weitere Kanal oder Weg s mit dem Zylinder in Verbindung kommt und der Auspuff vollendet wird. Der Druck auf die Fläche β treibt dann den Kolben im Arbeitshube wieder vor, wobei der Weg r zeitweise offen bleibt und eine weitere Treibmittelmenge auspuffen läßt, so daß der Druck im Vorderraum auf ein Mindestmaß' sinkt. Beim Arbeiten mit niedrigem Drucke, oder wenn der Bohrer sich klemmt, kann völliger Auspuff durch den Weg r eintreten und damit der Antriebshub der Maschine verkürzt werden. Auch kann man die Hublänge verändern und die Umkehrgeschwindigkeit bei kurzen Hüben erhöhen, indem man weitere Auspuffwege, wie etwa v, zwischen r und s einordnet und ihre Größe der Lage zwischen r und s entsprechend bemißt. Aber ebensogut kann man an Stelle mehrerer Einzelwege auch ein nach einer Seite hin sich verjüngendes Langloch, einen sogenannten Auspuff schlitz vorsehen.

Bei anderen als stoßend wirkenden Maschinen erfolgt der Eintritt des Treibmittels früher, oder der tote Raum oder die Kolbengeschwindigkeit wird verringert, so daß vor dem Hubende ein elastisches Kissen eintritt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ventillose, beim Kolbenrücklauf mit Expansion arbeitende Gesteinbohrmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit drei Druck empfangenden arbeitenden Flächen (m, n, 0) versehen ist, von denen zwei (n, 0) auf einer Ringscheibe (I) liegen, deren eine Seite (n) einen Raum zwischen den Flächen (m, n) abschließt, während die andere Seite (0) als vordere Kolbenfläche dient.

2. Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerung der Druckwirkung auf die dritte Fläche (0) durch einen verengten Durchweg (p) herbeigeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,