DE2401114C3

DE2401114C3 - Schlagvorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen

Info

Publication number: DE2401114C3
Application number: DE19742401114
Authority: DE
Inventors: Konstantin S. Gurkov; Vladimir I. Novosibirsk Krejmer
Original assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR; Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenija Akademii Nauk Sssr Novosibirsk
Current assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR; Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenija Akademii Nauk Sssr Novosibirsk
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2401114A1; DE2401114B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlagvorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen durch Verdrängen und Verdichten des Erdreiches, mit einem Gehäuse, in welchem ein Schlagkörper hin- und herbeweglich angeordnet ist, der aus einem verdickten Vorderteil, welcher mit dem vorderen Gehäusebereich eine vordere Arbeitskammer für den Rückhub des Schlagkörpers begrenzt, und aus einem Rückteil verringerten Durchmessers besteht, der mit der Gehäuseinnenwand einen Ringspalt bildet und dessen Rückseite von einer hinteren Arbeitskammer beaufschlagt ist und mit einer im hinteren Bereich des Gehäuses angeordneten, eine Hülse aufweisenden Steuereinrichtung für den Schlagkörper.

Aus der DE-AS 16 34 579 ist eine Schlagvorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen durch Verdrängen und Verdichten des Erdreichs dieser Art bekannt, die

ίο mittels eines von ihr nachgezogenen Druckluftschlauches mit Druckluft gespeist wird. Dafür sind entsprechend der vorgesehenen Bohrlochlänge entsprechend lange Schläuche erforderlich sowie ein geräuschverursachender Kompressor in der Nähe des Startlochs.

Aus der US-PS 18 13 513 ist ein Schlaghammer bekannt bei dem das vordere verbreiterte Teil des Schlagelements mit dem Gehäuse eine Pufferkammer bildet während der rückwärtige Teil des Schlagelementes in eine Hülse eingeführt ist und in dieser eine Brennkammer bildet die periodisch mit einer Brennstoffquelle verbunden wird, um diese mit einem Brenngemisch zu füllen, das von einer Zündkerze gezündet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlagvorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen der eingangs erwähnten Art anzugeben, die zu ihrem Betrieb keiner Druckluftspeisung über einen nachzuziehenden Schlauch bedarf und die einen einfachen, störungsunanfälligen Aufbau besitzt Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß die Hülse mit ihrem Boden die Rückwand des Gehäuses bildet und daß zwei Kanäle im Hülsenboden ausgebildet sind, von denen der eine Kanal mit einer Brennstoffquelle und der andere Kanal mit der Umgebung in Verbindung stehen, wobei die Kanäle mit der als Brennkammer ausgebildeten, von der Hülse begrenzten hinteren Arbeitskammer durch auf der Außenfläche der Hülse vorgesehene Nuten verbunden sind, welche in öffnungen münden, die durch den rückwärtigen Teil des Schlagkörpers bei dessen Rückhub überdeckt sind, wobei die Verbindung zwischen den Kanälen und der hinteren Arbeitskammer unterbrochen ist.

Vorteilhaft ist die über den Kanal mit der Brennstoffquelle verbundene Öffnung der Hülse gegen-

über der anderen öffnung, die über den Kanal mit dem umgebenden Medium in Verbindung steht, mit kleineren Abmessungen ausgeführt und weiter von dem Boden der Hülse entfernt angeordnet.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind in der

so Hülse eine Längsnut die den Ringspalt mit der Brennstoffquelle verbindet, sowie Sackschlitze ausgeführt, die mit dem Ringspalt in Verbindung stehen, wobei der Boden jedes der Sackschlitze in Höhe der dem Boden der Hülse näher liegenden Kante der

kleineren Öffnung angeordnet ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht ferner darin, daß in dem Ringspalt auf der Innenfläche des Gehäuses eine Längsnut ausgeführt ist, deren Länge die Länge des verbreiterten Teils des Schlagkörpers überschreitet, wobei die vordere, als Puffer ausgebildete Kammer beim Rückhub des Schlagkörpers periodisch mit dem Ringspalt verbindbar ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schlagvorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen im Längsschnitt, F i g. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A von

Fig. 1,

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie Hl-IlI in Fig. 1, und

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Hülse von der Seite der kleineren öffnung aus.

Die Schlagvorrichtung zum Herstellen von Bohrungen enthält ein hohles zylindrisches Gehäuse 1 (Fi g. 1), das einen zugespitzten Vorderteil aufweist. Im Hohlraum des Gehäuses sind ein hin- und herbeweglicher Schlagkörper 2, sowie eine Hülse 3 untergebracht, die mit dem hinteren Teil des Gehäuses 1 verbunden ist Im vorderen Teil des Gehäuses kann eine öffnung zur Aufnahme eines zugespitzten Stabes ausgeführt sein, welcher das Herstellen einer Bohrung im Boden begünstigt

Der hintere Teil des Gehäuses 1 weist ein Gewinde zur Verbindung mit der Hülse 3 auf, die auf der äußeren Seitenfläche 5 in Höhe ihres Bodens 6 ein Gewinde hat das dem Gewinde im Gehäuse entspricht, sowie Vorsprünge 7 besitzt, die als Begrenzung beim Hineinschrauben der Hülse 3 in das Gehäuse 1 dienen. Beim Hineinschrauben der Hülse 3 in das Gehäuse 1 bildet die Außenseite 8 (F i g. 2) des Bodens 6 der Hülse 3 die Stirnfläche des Gehäuses 1, während die dem Boden 6 entgegengesetzte Stirnfläche 9 der Hülse 3 (F i g. 1) im Hohlraum des Gehäuses Platz findet.

Das Schiagelement 2 besitzt einen vorderen, verbreiterten Teil 10 und einen rückwärtigen Teil 11, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des verbreiterten Teils 10 ist. Hierbei ist zwischen der Oberfläche des rückwärtigen Teils 11 und der Innenfläche 12 des Gehäuses, die den Hohlraum dieses Gehäuses umschließt, ein Ringspalt 13 vorhanden.

Der rückwärtige Teil 11 ist mit seiner Stirnfläche 14 in dem zur Stirnfläche 9 offenen Hohlraum 15 (F i g. 3) der Hülse 3 untergebracht. Bei der hin- und hergehenden Bewegung verschiebt sich der rückwärtige Teil 11 (F i g. 1) im Hohlraum 15 dieser Hülse. Dabei bildet sich bei der Bewegung des Schlagelementes 2 in die Hülse 3, d. h. in deren Hohlraum 15 hinein eine Brennkammer zur Verbrennung des Brennstoffes, welche den Arbeitsgang des Schlagelementes 2 bewirkt.

Diese Brennkammer ist von der Stirnfläche 14 des rückwärtigen Teils 11, von der Oberfläche 16 des Bodens 6, die der Stirnfläche 9 der Hülse zugekehrt ist, und von der inneren Seitenfläche 17 der Hülse 3 gebildet.

Der verbreiterte Teil 10 des Schlagelements hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser des Hohlraums des Gehäuses 1 gleich ist, wobei sein vorderer Teil einen konischen Abschnitt 18 aufweist, zwischen dessen Oberfläche und dem ihm entsprechenden Innenflächenabschnitt des vorderen Teils des Gehäuses 1 eine Pufferkammer 19 zur Verdichtung des Geses beim Arbeitsgang des Schlagelementes und zur Speicherung der zur Gewährleistung des Rückganges dieses Schlagelementes erforderlichen Energie gebildet wird.

Der Boden 6 der Hülse ist verdickt ausgeführt, und in ihm sind Kanäle 20 und 21 ausgebildet, wobei der Kanal 20 an der Außenseite 8 des Hülsenbodens 8, d. h. an der Stirnfläche des Gehäuses, zum Verbinden mit dem umgebenden Medium und zum Entfernen (Auslassen) der Verbrennungsprodukte dient, während der Kanal 21 über einen Stutzen 22 mit einer in der Figur nicht gezeigten Brennstoffquelle in Verbindung steht, als welche beispielsweise eine Flasche mit Preßgas verwendet werden kann. Der Stutzen 22 ist mit der Hülse 3 vermittels einer Gewindeverbindung 23 gekoppelt die entsprechend auf der Außenfläche des Stutzens 22 und im Kanal 21 ausgeführt ist

Die Kanäle 20 und 21 stehen mit der Brennkammer über Nuten 24 bzw. 25 (F i g. 1 und 3), die auf der äußeren Seitenfläche 5 der Hülse 3 ausgeführt sind, über geneigte Kanäle 26 bzw. 27 (Fig. 1), die im Hülsenboden 6 ausgeführt sind, sowie über öffnungen 28 bzw. 29 in Verbindung, welche in der Hülse ausgeführt sind und in welche die jeweiligen Nuten 24 und 25 übergehen. Die Nuten 24 und 25 bilden dabei mit der Innenfläche 12 des Gehäuses 1 Kanäle.

Bei der Verschiebung des Schlagelements 2 werden die Öffnungen 28 und 29 in der Hülse 3 durch den rückwärtigen Teil 11 des Schlagelementes periodisch überdeckt und die Kanäle 20 und 21 von der Brennkammer beim Verbrennen des Brennstoffs in derselben getrennt Die öffnung 29, die mit dem Kanal 21 und dementsprechend mit der Brennstoffquelle in Verbindung steht ist gegenüber der öffnung 28 mit kleineren Abmessungen ausgeführt und weiter von der Oberfläche 16 des Bodens 6 entfernt angebracht.

Auf der äußeren Seitenfläche 5 der Hülse 3 ist eine Nut 30 (Fig.4) ausgeführt, die mit der Innenfläche 12 (Fig. 1) des Gehäuses 1 einen Kanal bildet und einerseits in die öffnung 29 sowie andererseits in die Stirnfläche 9 der Hülse zur Verbindung des Ringspaltes 13 mit der Brennstoffquelle oder mit der Umgebung mündet.

In demselben Teil der Hülse 3 sind Sackschlitze 31 (Fig.4) eingearbeitet, welche in die Stirnfläche 9 der Hülse 3 zur Verbindung des Ringspaltes 13 mit dem Hohlraum 15 der Hülse 3 mündet. Hierbei ist der Boden 32 eines jeden Schlitzes in Höhe der Kante 33 der Öffnung 29 angeordnet, welche der Kante der Oberfläche 16 des Bodens 6 näher liegt. Diese Kante 33 der öffnung 29 ist hierbei zum Hohlraum 15 der Hülse hin abgerundet, wodurch günstige Bedingungen zum Eintritt des Brennstoffes in den Hohlraum 15 geschaffen werden.

Auf der Oberfläche 12 (F i g. 1) des Gehäuses 1 ist eine Längsnut 34 ausgeführt, die zum Ringspalt 13 hin offen ist und eine Länge hat, die die Länge des verbreiterten Teils 10 des Schlagelements 2 überschreitet, damit die Pufferkammer 19 mit dem Ringspalt 13 beim Rückgang des Schlagelements 2 periodisch verbunden wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird folgenderweise betrieben.

In Fig. 1 ist das Schlagelement 2 in der linken Stellung, d. h. im Augenblick der Ausübung eines Schlages gegen den Stab 4 und des Beginns des Rückganges dargestellt. Den Rückgang vollzieht das Schlagelement 2 unter der Einwirkung des in der Pufferkammer 19 verdichteten Gases.

Bei der Bewegung des Schlagelementes nach rechts, d. h. in den Hohlraum 15 der Hülse 3 hinein, überdeckt sein rückwärtiger Teil 11 die öffnungen 28 und 29 und bildet im Hohlraum 15 eine Brennkammer durch Isolierung eines Teils des Hohlraumes 15 von dem umgebenden Medium. Bei der weiteren Verschiebung des Schlagelementes 2 nach rechts wird der Brennstoff in der Brennkammer verdichtet, wodurch er sich erhitzt und entflammt. Hierbei nimmt das Volumen der in der Brennkammer befindlichen Gase um ein Vielfaches zu und wirkt auf den rückwärtigen Teil 11 des Schlagelementes ein, wobei dieses sich nach links verschiebt, d. h., es wird der Arbeitsgang vollzogen.

Dadurch, daß die öffnungen 28 und 29 verschieden dimensioniert und relativ zueinander versetzt sind.

werden beim Arbeitsgang des Schlagelements zuerst die öffnung 28 und dann die öffnung 29 aufgemacht. Die Verbrennungsprodukte strömen aus der Brennkammer durch die öffnung 28, die Nut 24, den geneigten Kanal 26 und den Kanal 20 in die Atmosphäre, während der Brennstoff aus dem Stutzen 22 über den Kanal 21, den geneigten Kanal 27, die Nut 25 und die öffnung 29 in den Hohlraum 15 der Hülse 3 gelangt.

Das Schlagelement 2 übt am Ende seines Arbeitsgangs einen Schlag gegen den Stab 4 aus, verdichtet das Gas in der Pufferkammer 39, und der Zyklus wiederholt sich. Vermittels der Längsnut 34, des Ringspaltes 13, der Nut 20, der Nut 24, des geneigten Kanals 26 und des Kanals 20 wird die Pufferkammer 19 mit der Umgebung oder aber über die Nut 25, den geneigten Kanal 27 und den Kanal 21 mit der Brennstoffquelle verbunden, was zur Wiederherstellung des Drucks im Hohlraum dieser Kammer 19 notwendig ist.

Durch die Sackschlitze 31 der Hülse 3 findet beim Rückgang des Schlagelements 2 ein zusätzliches Drücken von Brennstoff in den Hohlraum 15 der Hülse 3 statt. Das trägt zur Erhöhung der Konzentration des Brennstoffs im Hohlraum 15 der Hülse 3 bei und intensiviert die Arbeit der schlagend wirkenden Vorrichtung.

Das Anlassen der schlagend arbeitenden Vorrichtung wird folgenderweise bewerkstelligt.

Das Schlagelement 2 wird in die linke Stellung gebracht, wozu es ausreichend ist, das rechte Ende der Vorrichtung anzuheben. Um das Schlagelement 2 schneller nach links bringen zu können, muß man den Stab 4 aus der Gehäuseöffnung herausschlagen, wobei infolgedessen die Pufferkammer 19 sich durch diese öffnung im Gehäuse 1 mit der Atmosphäre verbindet. Hiernach wird der Hohlraum 15 der Hülse 3 beispielsweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Gebläses mit Brennstoff durchgeblasen, der mittels der abgerundeten Kanten 33 der öffnung 29 und einer Fase 35, die an der Stirnfläche 14 des rückwärtigen Teils 11 des Schlagelements 2 vorgesehen ist, in den Hohlraum 15 geleitet wird. Dann wird das Schlagelement 2 in die Zwischenstellung bewegt, bei welcher die beiden öffnungen 28 und 29 geschlossen sind und beiderseits des Schlagelements 2 sich ein Druck einstellt, welcher dem atmosphärischen ungefähr entspricht. Hiernach wird der Stab 4 in die Öffnung des Gehäuses 1 eingesetzt.

Durch längsgerichtetes Schütteln der Vorrichtung oder durch Schläge auf ihr Gehäuse wird das Schlagelement 2 in die rechte Stellung zur Erzeugung einer Energie getrieben, die zur Verdichtung und Entzündung des Brennstoffes in der Brennkammer ausreicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für andere Zwecke verwendet werden, wobei es genügt, den Stab 4 gegen ein anderes Arbeitswerkzeug auszuwechseln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlagvorrichtung zum Herstellen von Erdbohningen durch Verdrängen und Verdichten des Erdreichs, mit einem Gehäuse, in welchem ein Schlagkörper hin- und herbeweglich angeordnet ist, der aus einem verdickten Vorderteil, welcher mit dem vorderen Gehäusebereich eine vordere Arbeitskammer für den Rückhub des Schlagkörpers begrenzt, und aus einem Rückteil verringerten Durchmessers besteht, der mit der Gehäuseinnenwand einen Ringspalt bildet und dessen Rückseite von einer hinteren Arbeitskammer beaufschlagt ist, und mit einer im hinteren Bereich des Gehäuses angeordneten, eine Hülse aufweisenden Steuereinrichtung für den Schlagkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (3) mit ihrem Beden (6) die Rückwand des Gehäuses (1) bildet und daß zwei Kanäle (20, 21) im Hülsenboden (6) ausgebildet sind, von denen der eine Kanal (21) mit einer Brennstoffquelle und der andere Kanal (20) mit der Umgebung in Verbindung stehen, wobei die Kanäle (20,21) mit der als Brennkammer ausgebildeten, von der Hülse (3) begrenzten hinteren Arbeitskammer (15) durch auf der Außenfläche der Hülse (3) vorgesehene Nuten (24, 25) verbunden sind, welche in öffnungen (28,29) münden, die durch den rückwärtigen Teil (11) des Schlagkörpers (2) bei dessen Rückhub überdeckt sind, wobei die Verbindung zwischen den Kanälen (20,21) und der hinteren Arbeitskammer (15) unterbrochen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Kanal (21) mit der Brennstoffquelle verbundene öffnung (29) der Hülse (3) gegenüber der anderen öffnung (28), die über den Kanal (20) mit dem umgebenden Medium in Verbindung steht, mit kleineren Abmessungen ausgeführt und weiter von dem Boden (6) der Hülse (3) entfernt angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (3) eine Längsnut (30), die den Ringspalt (13) mit der Brennstoffquelle verbindet, sowie Sackschlitze (31) ausgeführt sind, die mit dem Ringspalt (13) in Verbindung stehen, wobei der Boden (32) jedes der Sackschlitze in Höhe der dem Boden (6) der Hülse (3) näher liegenden Kante (33) der kleineren Öffnung (29) angeordnet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringspalt (13) auf der Innenfläche des Gehäuses (12) eine Längsnut (34) ausgeführt ist, deren Länge die Länge des verbreiterten Teils (10) des Schlagkörpers (2) überschreitet, wobei die vordere, als Puffer ausgebildete Kammer (19) beim Rückhub des Schlagkörpers (2) periodisch mit dem Ringspalt (13) verbindbar ist.