DE2311008C3 - Absenkbare Flüssigkeits-Schlagvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegenuc Erfindung bezieht sich auf eine ablenkbare Flüssigkeits-Schiagvorrichtung, bestehend •us einem beweglichen Gehäuse, welches zur Bewegung einer Schlagmasse ausgebildet ist, einer innerhalb des Gehäuses vorgesehenen und mit ihrem Innenraum an eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossenen hohlen Stange, einem auf dieser Stange angebrachten Kolben und einem mit dem Innenraum der Stange verbundenen Hohlraum zwischen Stange und Gehäuse. Eine solche Schlagvorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 021 888 bekannt.

Bei der bekannten Ausbildung ist der Kolben fest mit dem Gehäuse verbunden und zur Druckbeaufschlagung des Hohlraums zur Bewirkung der Schläge ist eine Ventilsteuerung vorgesehen. Nachteilig sind hierbei der nicht unerhebliche konstruktive Aufwand, die damit verb.·-dene Störanfälligkeit, die höheren Herstellungskosten und die Schwierigkeiten der Wartung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Flüssigkeits-Schiagvorrichtung, die bei besonders einfachem Aufbau und großer Betriebszuverlässigkeit hohe Schlagenergien und einen guten Wirkungsgrad zu erreichen gestattet.

Ausgehend von einer Schlagvorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgaben erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das bewegliche Gehäuse mit der Schlagmasse fest verbunden ist, daß der Kolben längs der Achse der Stange zwischen zwei an der Stange befestigten Anschlägen verschiebbar ist und daß das Gehäuse durch den Kolben in zwei Hohlräume unterteilt ist, ui deren einem, der Schlagmasse zugewandtem Hohlraum koaxial eine fe- ^ Seund in derem anderen, mn dar Stange verbundenen Hohlraum eine koaxial angeordnete und längs der Wandung des Hohlraumes verschiebbare Hülse angeordnet sind.

Es ist dabei zweckmäßig, daß zwischen der DruckflüssiEkeitsqucHe und dem Innenraum der Stange ein ,o Hydrospeicher vorgesehen ist. Auf diese Weise können Strömungsverluste verringert werden-

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Hülse aus zwei koaxial angeordneten HohlzyHndern besteht, die auf der dem Gehäuseboden zugewandten Seite miteman-,< de- verbunden sind, wobei der äußere Zylinder den inne'ren Zylinder an Länge überragt Bei einer solchen Ausbildung tritt in der Hülse eine innere Dämpfung auf, die zur Abschwächung des Schlags der Stirnfläche der Hülse gegen den Kolben führt Die Länge der Hülse ist dabei zweckmäßigerweise einer Beaufschlagung des Kolbens durch ihre kolbenseitige Stirnfläche unm.ttel bar nach erfolgtem Schlag angepaßt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung zeichnet sich dun.h besondere konstruktive Einf-chheit aus. Außer ,< dem kann bei dieser Ausbildung durch entsprechende Dimensionierung der Hohlräume die Schlagenergie in weitem Bereich gewählt werden, wobei Schlagenergien bis 10 tm bei einer Schlagfrequenz von 3/sec möglich sind Der Wirkungsgrad ist hoch und beträgt etwa w 50 % so daß der Energieverbrauch niedrig bleibt.

Auf Grund der großen Schlagenergie können Bohrlöcher auch noch mit stumpfen Arbeitswerkzeugen, die an der Stirnseite der Schlagmasse zu befestigen sind, niedergebracht werden. Da mithin ein häufiges Wech sein der Werkzeuge entbehrlich ist. nimmt der Abteuffortschritt wesentlich zu.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung weiter erläutert

Die in der Zeichnung wiedergegebene tauchbare Flüssigkeits-Schiagvorrichtung enthält ein als Hohlzylinder ausgestaltetes Gehäuse 1 und eine Schlagmasse 2 welche an das Gehäuse 1 fest gekoppelt ist und einen etwa 1,51 schweren Vollkörper aus z.B. Kohlenstoff -

stahl darstellt .

An der Arbeitsstirnfläche der Schlagmasse 2 sind (in der Zeichnung nicht gezeigte) Befestigungsmittel für den Meißel vorgesehen. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine hohle Stange 3, deren Innenraum 4 an

der einen Seite an einen Hydrospeicher 5 und an der anderen Seite an einen Beschleunigungsraum 6 der Schlagmasse 2 angeschlossen ist An der Stange 3 sind starr befestigte Anschläge 7 und 8 angeordnet zwischen denen sich ein Kolben 9 längs der Achse der

Stange 3 verschieben kann. Durch den Kolben 9 wird der innere Raum des Gehäuses 1 in zwei Hohlräume, nämlich in einen an der Seite der Schlagmasse liegenden Hohlraum 10 und den anderen Hohlraum 11, eingeteilt. Zwischen dem Kolben 9 und der Stange 3 ist ein

ringförmiger Raum 12 vorhanden, der sich mittels öffnungen 13 mit dem Innenraum 4 der Stange 3 verbinden läßt. Die Stange 3 weist außerdem öffnungen auf, durch welche der Innenraum 4 der Stange 3 periodisch mit dem Hohlraum Il des Gehäuses 1 Verbin-

dung hat. Der Kolben 9 besitzt öffnungen 15, wodurch eine Verbindung zwischen den Hohlräumen 10 und hergestellt wird. Hierbei ist die Gestalt der Anschläge so gewählt daß beim Halten des Kolbens 9 an diesen

Anschlägen die öffnungen 15 geschlossen sind Im Hohlraum 10 ist ein fest mit der Schlagmasse 2 verbundener und als ein Begrenzungsrohr 16 ausgebildeter Anschlag vorgesehen. Der Hohlraum 10 läßt sich weiter mit Hilfe der Kanäle 17 der Schlagmasse 2 mit der Umgebung verbindea Innerhalb de* Hohlraumes 11 ist eine Hülse 18 derart eingebracht, daß sie sich axial verlagern kann, wobei diese Hülse 18 als zwei koaxial angeordnete Hohlzylinder 19 und 20 ausgeführt ist, die an der Seite des Bodens des Gehäuses 1 miteinander mittels z. B. Schweißung verbunden sind, indem der äußere Zylinder 20 dem inneren Zylinder 19 etwas an Länge überlegen ist Eine solche Ausführung der Hülse 18 ist für das Abschwächen des Schlages dieser Hülse gegen die Stirnfläche des Kolbens 9 bestimmt. Aus dem gleichen Grunde wird der Ansch'ag 8 dämpfend ausgebildet, wobei er aus Scheiben bestehen kann, von welchen die mittleren dicker als die im Randgebiet befindlichen Scheiben sind.

In den Hydrospeicher S wird die Arbeitsflüssigkeit unter einem Druck von 100 bis 200 at von einer (in der Zeichnung nicht gezeigten) Pumpfstation gepumpt

Hierbei kann als Hydrospeicher ein beliebiger bekannter Hydrospeicher zum Einsatz gelangen, bei welchem als elastisches Mittel ein Gas dient, wobei das Produkt, das sich beim Multiplizieren der im Betrieb auftretenden Volumenänderungen des Hydrospeichers mit dem Betriebsdruck innerhalb der Hochdruckleitung ergibt mehr als die Hälfte der Größe der Schlagenergie betragen muß.

Bei der Herstellung von Tiefbohrungen kann an Stelle des Hydrospeichers eine Bohrkolonne verwendet werden, wobei hier die elastischen Eigenschaften des Wassers und der Wandung der Bohrkolonne in Anspruch genommen werden.

Die absenkbare Flüssigkeitsschlag-Vorrichtung hat folgende Arbeitsweise.

Die Zeichnung zeigt die Flüssigkeits-Schlagvorrichtung in dem Zustand, bei welchem die Schlagmasse 2 aufgezogen und zum Beschleunigen bereit ist.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird für den Fall ihres senkrechten Einsatzes, wie dies in Zeichnung gezeigt und beispielsweise beim Bohren von seigeren Bohrlöchern der Fall ist, beschrieben.

In der Ausgangslage befindet sich der Kolben 9 am Anschlag 8 der Stange 3; die öffnungen 15 sind geschlossen, und der Hohlraum 10 des Gehäuses 1 ist von dem Hohlraum 11 isoliert Die Flüssigkeit gelangt von S der (in der Zeichnung nicht gezeigten) Hochdruckquelle in den Innenraum 4 der Stange 3 und dann weiter durch die öffnungen 14 in den Hohlraum 11 des Gehäuses 1. Dadurch steigt der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Hohlraumes 11 an. so da3 sich das Gehäuse 1

ίο und die Schlagmasse 2 nach oben bewegen. Die Schlagmasse 2 wird somit hochgezogen. Um die gleiche Zeit wird die im Hohlraum 10 des Gehäuses 1 befindliche Flüssigkeit durch die Kanäle 17 der Schlagmasse 2 in das Bohrloch abgelassen. Während der Verschiebung des Gehäuses 1 wird das fest mit der Schlagmasse 2 verbundene Begrenzungsrohr 16 mit bewegt. Das Begrenzungsrohr 16 kommt mit der Stirnfläche des Kolbens 9 in Berührung und verschiebt diesen etwas, wodurch sich die öffnungen 13 und 15 öffnen und sich demzufolge der Kolben 9 an den Anschlag 7 rapide zu verlagern beginnt Durch die öffnungen 13 kommt die Flüssigkeit in den ringförmigen Raum 12, wodurch der Kolben 9 am Anschlag 7 während der Beschleunigung der S 'ilagmasse 2 gehalten wird. Hierbei strömt die

Flüssigkeit durch die öffnungen 15 aus dem Hohlraum 11 in den Hohlraum 10, so daß der Druck innerhalb der Hohlräume 11 und 10 gleich wird und die Schlagmasse 2 unter der Einwirkung ihres Gewichts und des Drukkes der Betriebsflüssigkeit innerhalb des Beschleunigungsraumes 6 beschleunigt wird, indem ein Schlag auf das Gestein ausgeübt wird. Kurz nach dem Schlag der Schlagmasse 2 gegen das Gestein fliegt die Hülse 18 auf Grund ihrer Tätigkeit ungehindert nach unten und schlägt gegen die Stirnfläche des Kolbens 9, der da-

durch wieder in seine Ausgangslage gebracht wird. Danach wiederholt sich der Zyklus erneut

Die Wirkungsweise der Vorrichtung in geneigter bzw. söhliger Stellung unterscheidet sich von der in seigerer Stellung praktisch nicht, es sei denn, daß für das

Beschleunigen der Schlagmasse 2 eine etwas größere Kraft notwendig ist, weil die durch das Gewicht der Schlagmasse 2 bewirkte Komponente teilweise oder sogar völlig fehlt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absenkbare Flüssigkeits-Schiagvorrichtung, bestehend aus einem beweglichen Gehäuse, welches zur Bewegung einer Schlagmasse ausgebildet ist, einer innerhalb des Gehäuses vorgesehenen und mit ihrem Innenraum an eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossenen hohlen Stange, einem auf dieser Stange angebrachten Kolben und einem mit dem Innenraum der Stange verbundenen Hohlraum zwischen Stange und Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Gehäuse (1) mit der Schlagmasse (2) fest verbunden ist, daß der Kolben <9) längs der Achse der Stange (3) zwischen zwei an der Stange (3) befestigten Anschlägen (7,8) verschiebbar ist und daß das Gehäuse (1) durch den Kolben (9) in zwei Hohlräume (10,11) unterteilt ist, in deren einem, der Schlagmasse zugewandtem Hohlraum (10) koaxial eine feste Hülse (16) und in derem anderen, mit der Stange (3) verbundenen Hohlraum (U) eine koaxial angeordnete und längs der Wandung des Hohlraumes (11) verschiebbare Hülse (18) angeordnet sind.

2. Flüssigkeits-Schiagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckflüssigkeitsquelle und dem Innenraum (4) der Stange (3) ein Hydrospeicher (5) vorgesehen ist.

3. Flüssigkeits-Schlagvornchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) aus zwei koaxial angeordneten Hohlzylindern (19, 20) besteht, die auf der dem Gehäuseboden zugewandten Seite miteinander verbunden sind, wobei der äußere Zylinder (20) den inneren Zylinder (19) an Länge überragt.