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Durch hydraulischen Leitungsdruckstoß angetriebener Gesteinbohrhammer.
Die Erfindung bezieht sich auf Gesteinbohr, -hämmer, die durch hydraulischen Leitungsdruckstoß
angetrieben werden, und besteht darin, daß der Hammerkörper zwischen Flüssigkeitssäulen,
die den Druckschwankungen ausgesetzt sind, hin und her schwingt und aus der einen
Flüssigkeitshaltung mit seinem abgedichteten Schlagende hervortritt. Dabei erfolgt
der Antrieb durch eine Druckpumpe, die periodische Druckschwankungen, also gewissermaßen
eine Wellenbewegung, erzeugt und wie sie, in dem englischen Patent go29 vom Jahre
1913 heschrieben ist. Bei dem Gegenstand der Erfindung werden metallische Federn
weggelassen und der Bohrstahl erhält durch die Leitungsdruckstöße sowohl eine Drehbewegung
als auch eine Schlagbewegung. Ein besonderer, durch die den periodischen Druckschwankungen
ausgesetzte Flüssigkeit angetriebener Motor, der von der Zuleitung aus bedient wird,
dient zur Herbeiführung der umlaufenden Bewegung desBohrers. Zum Wegspülen der Gesteinsteile
ist in bekannter Weise eine Leitung angeordnet, durch welche ein Wasserstrom durch
den Bohrer hindurchfließen kann.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung,
und zwar ist Abb. i ein Längsschnitt durch einen Bohrer gemäß der Erfindung; Abb.
2 ist ein Grundriß von Abb. i im Schnitt; Abb. 3 ist ein Querschnitt durch Abb.
i in der Richtung der Linie 3-3, Abb.4 ein solcher Schnitt in Richtung der Linie
4-4, Abb. 5 ein solcher in Richtung der Linie 5-5 in Abb. i.
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In den Z@-ichnungen bezeichnet i den Körper des Bohrers, welcher vorzugsweise
gegossen oder geschmiedet ist und einen Hohlraum C enthält. In diesem Hohlraum ist
der hin und her bewegliche Hammerkolben 2 gehalten, dessen vorderes Ende 3 auf den
Bohrstahl 4 einwirkt, während das hintere Ende 5 der Wirkung des Druckmittels ausgesetzt
ist, welches durch den Hahn 7 gesteuert durch die Einlaßöffnung 6 zuströmt.
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Das vordere Ende 3 des Hammers 2 ist bei 8 abgedichtet. Der Raum C
ist mit einem Luftventil 9 versehen, durch welches die Luft aus dem Raum C vor dem
Anlassen abgesaugt wird. Die Anordnung muß so getroffen werden, daß der größte,
mittlere und kleinste Druck in dem Hohlraum C dem gr-ßten. mittleren und kleinsten
Druck in der D: uckleitung entspricht.
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Die Wirkungsweise des Hammers ist folgende Die Leitung 6 ist mit einem
Generator verbunden, welcher in der Flüssigkeit periodisch Druckschwankungen erzeugt,
also gcwisserrnaßen eine Wellenbewegung hervorbringt, und in seiner Arbeitsweise
an sich bekannt ist. Wenn die Leitung 6 geöffnet ist, so wird der Druck der zugeführten
Flüssigkeit auf den Querschnitt A einwirken und den Hammer 2 in den Raum C hineindrücken,
wodurch der Druck in dem Hohlraum C auf den größten Betrag steigt, da die in dem
allseitig geschlossenen Raum C enthaltene Flüssigkeit zusammengedrückt wird. Sobald
der Druck in der Leitung unter den mittleren- Druck sinkt, bewirkt der hohe Druck,
der in dem Hohlraum C auf den Hammert-=il, und zwar auf den Ringquerschnitt, welcher
den Unterschied zwischen dem Querschnitt A und dem Querschnitt B darstellt, lastet
die Rückwärtsbewegung des Hammers, rachd( m er den Schlag ausgeführt hat. Die infolge
des mittleren Druckes in der Druckleitung auf den Querschnitt A ausgeübte Kraft
gleicht derjenigen Kraft, welche bei höchstem Druck in den Hohlraum C auf den ringförmigen
Querschnitt A-B ausgeübt wird. Es folgt daraus, daß der Hammer :z an sich seine
Schlagstellung, d. h. seine weiteste Vorwärtsstellung, erreichen kann, wenn sich
der Druck in der Leitung von dem geringsten Druck nur zu dem mittleren Druck vergrößert.
Dadurch aber, daß sich der Druck in der Leitung schnell noch von mittlerer Höhe
auf die größte Höhe hebt, kommt die Schlagwirkung zustande. Der Hammer bleibt in
der vordersten Stellung, bis der Leitungsdruck wieder auf die mittlere Höhe zurückgegangen
ist. Wenn jedoch der Druck in der Leitung unter den mittleren Druck sinkt, wirkt
der Höchstdruck in dem Hohlraum C auf den Ringquerschnitt A-B urd bringt den Hammer
2 in seine Anfangsstellung zurück. Die angegebene Wirkung tritt bei jeder Druckwelle.
ein, so daß bei einer Wellenzahl von 2 3oo in der Minute der Hammer 2
300 mal zurückgezogen wird und 2 300 Schläge ausführt.
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Die gezeichnete Vergrößerung des Querschnittes B nach dem Kolben 2
hin hat keine besondere Wirkung für die Erfindung. E,;
handelt sich
lediglich um eine Abrundung, damit kein zu schroffer Übergang von dem stärkeren
Stangenquerschnitt auf den schwächeren Querschnitt erfolgt. Der im Raum C herrschende
Druck soll an dem dem Hammerteil 3 zugekehrten Kolbenansatz angreifen, wenn der
Druck in der Leitung 6 vor dem Kolbenhals nachläßt. Die Abrundung bzw. Verdickung
des Kolbenhalses spielt aber hierbei keine Rolle, denn die Abdichtung des Kolbenhalses
findet erst hinter der Verdickung, also an einer Stelle statt, wo der Hals bereits
seinen engsten Querschnitt hat und der oberhalb der Dichtung liegende Teil, der
dem Raum C gegenüber nicht abgedichtet ist, bildet gewissermaßen einen Teil des
Raumes C. Es kommt dann gar nicht darauf an, in welcher Weise vom Kolbenquerschnitt
auf den Querschnitt B übergegangen wird, vielmehr wirkt der Druck stets auf die
Differenz des Kolbenquerschnittes und des Querschnittes B.
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Der Bohrstahl 4. wird durch die Druckwelle in Umdrehung versetzt,
und zwar durch einen unabhängigen Wellenmotor, welcher synchron mit den Hammerschlägen
läuft und in Abb. 3 dargestellt ist. Der Bohrstahl 4 ist mit Augen oder Ansätzen
ii versehen, durch welche er mit dem umlaufenden, Sperrklinken tragenden Futter
18 verbunden ist. Die Druckwelle tritt aus der- Umführungsleitung 13 bei 6a ein
und wirkt auf den Querschnitt A 1. Sie drückt hierbei den Kolben 14 in der Pfeilrichtung
vorwärts. Durch diese Wirkung wird die Flüssigkeit in dem Hohlraum C2 verdichtet
und gleichzeitig wird der Sperring 15 gedreht. Der Höchstdruck in der Leitung fällt
also hierbei zeitlich mit dem Höchstdruck in dem Hohlraum C2 zusammen. Der Höchstdruck
in der Leitung gleicht dem Höchstdruck in dem Hohlraum C2 und söbald der Druck in
der Leitung fällt, bringt der Druck in dem Hohlraum C2 den Kolben 14 zurück und
die durch die Federn 17 gesteuerten Sperrklinken 16 gelangen in Eingriff mit dem
Sperring, und das Futter 18, welches die Sperrklinken 16 trägt, wird in Umdrehung
versetzt und dreht den Bohrstahl, mit dem es durch die Augen oder Ansätze ii in
der vorher beschriebenen Weise in Verbindung steht. Die umlaufende Bewegung des
Bohrers erfolgt während des Rückwärtshubes des Hammers.
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Zum Schmieren ist eine Öffnung ig vorgesehen, welche durch eine federbelastete
Kugel 2o abgeschlossen ist. Ferner sind Öffnungen 32, 33, 3=1 angebracht, durch
welche etwaige durch die Dichtungen 35 hindurchsickernde Flüssigkeit ablaufen kann.
Das zum Reinigen -des Bohrlochs bzw. Fortspüle-i des Bohrkleins dienende Wasser
geht von der Einlaßöffnung 6 aus durch geeignete Bohrungen 21: und 22 nach einem
Durchgang 23, welcher durch eine Abflachung des Pfropfens 24 gebildet ist und gelangt
von hier nach dem Raum 25 und von dort nach der mittleren Bohrung 26 des Rohres
27, welches durch die Mitte des Hammers hindurchgeht. Um Undichtheiten zu vermeiden,
ist eine geeignete Dichtung 28 vo-.gesehen. Ferner ist der Bohrstahl in der Längsrichtung
durchbohrt, und durch diese Bohrung kann die Flüssigkeit nach df r Bohrstelle hin
gelangen.
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Der Bohrerkörper als ganzes wird von einem ringförmigen Fuß 29 getragen,
welcher aus einem Stück mit der Hülse 3o besteht und der Vorschub des Bohrers während
des Bohrens geschieht mit Hilfe der Vorschubschraube 31,
die durch den Handgriff
32 in bekannter Weise betätigt wird.
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Eine Einzelheit von besonderer praktischer Bedeutung sind die Mittel,
die zur Einstellung der Dichtung 8 von außen her vorgesehen sind, so daß die Nachstellung
zu jeder Zeit während der Arbeit des Bohrers erfolgen kann, ohne daß man ihn auseinanderzunehmen
braucht. Diese Anordnung besteht aus einem eingeschraubten Teil 37, welcher mit
einem Schneckenkranz 38 verseben ist. Letzterer steht in Eingriff mit einer Schnecke
39, welche durch einen Handgriff oder einen Schlüssel in Umdrehung versetzt
werden kann, den man auf die Mutter 4o aufsetzt (Abb.2 und 5). Durch die Umdrehung
der Schnecke 39 wird der Teil 37 in Umdrehungen versetzt und da dieser mit
Gewinde eingesetzt ist, die Dichtung nachgestellt.