DE4185C - Rotations-Freifallbohrer mit Vorrichtung zum , Erweitern des Bohrloches und automatischer Hubregulirung. j - Google Patents

Description

1878.

Klasse 5.

AMADOR VILLAR υ CASTROPOL in MADRID.

Rotations-Freifall-Bohrer mit Vorrichtung zum Erweitern des Bohrloches und automatischer Hubregulirung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom I. Mai 1878 ab.

Der vorliegende Bohrapparat ist aus folgenden Haupttheilen zusammengesetzt:

1. das in dem Schacht befindliche Bohrgestell und die Armatur, welche die Mechanismen zur Hervorbringung des freien Falls nebst der Rotation des Bohrapparates aufnimmt;

2. die verticale Bohrstange;

3. der Bohrcylinder zur Aufnahme des beim Bohren losgelösten Materials; derselbe trägt an seinem unteren Ende die Vorrichtungen zum Bohren und Erweitern des Bohrlochs etc.;

4. der Regulator;

5. die Vorrichtungen zum Betriebe des Bohrapparates.

i. Das Bohrgestell.

Dasselbe besteht, wie Fig. 1 und 2 veranschaulicht, aus den vier verticalen Stangen a a a' a', welche oben durch den Fallkegel b, unten durch die Scheibe q und in der Mitte durch die Scheibe q' mit einander verbunden sind; die beiden Scheiben q und q' dienen zur Führung der verticalen Bohrstange E, deren Construction später beschrieben wird.

Die beiden Stangen α α endigen oben in passende Haken α", welche zur Aufnahme der Sicherheitstaue dienen.

Am unteren Theil des Gestelles sind die beiden Hebel L L mittelst der Frösche e" drehbar an den Stangen α α befestigt; dieselben werden durch die Federn v' v' mit ihrem oberen Ende stets an die Bohrstange E gedrückt, welche sie mittelst Lappen L' L' theilweise umfassen. Die beiden anderen Stangen a' a' sind mit den Knaggen 0000 versehen, welche zur Führung der Stange ν dienen, die, wie später beschrieben, den Regulator in Bewegung setzt.

In der Scheibe q ist das Sperrrad D, Fig. 4, Si 6,7, gelagert, dessen Zapfen mit einer ringförmigen Nuth versehen ist, in welche die an der Spitze abgerundeten Schrauben ttt greifen.

Das Rad D ruht nicht direct auf der Scheibe, sondern auf drei Rollen p f ρ, Fig. 7 im Querschnitt, um die Reibung zu vermindern; es wird durch die beiden Sperrhebel d gedreht, welche ihrerseits von dem unteren Ende der Hebel L L gefafst werden, Fig. 4. Durch die Bewegung der Hebel, welche mit ihren Enden auf der Bohrstange E gleiten, wird das Sperrrad um ein gewisses vorgedreht, an welcher Drehung die Bohrstange E theilnimmt.

2. Die Bohrstange.

Dieselbe besteht aus zwei getrennten Theilen. Der obere Theil E' geht durch den Fallkegel b und trägt die Greifer T. Das obere Ende der Stange ist mit einem Kopf C und Oese versehen, welche zur Aufnahme des Hakens, Fig. 15, dient, an welchen das Hauptseil befestigt ist, welches den ganzen Apparat trägt. Der untere Theil der Stange ist oben mit einem Kegel U versehen, der immer oberhalb der Scheibe q' bleibt; der darauf folgende Theil ist cylindrisch und endet in einen Kegel U', in welchen die im Querschnitt sechseckige Stange E" mit oberem cylindrischen Ende eingeschraubt ist; an dieser ist der eigentliche Bohrcylinder mittelst des Stückes H, Fig. 11 und 12, befestigt.

.- 3. Der Bohrcylinder.

Der Bohrcylinder, Fig. 13 und 14, besteht aus Gufseisen, und richtet sich sein Durchmesser nach der Weite des zu bohrenden Loches.

Der obere Theil des Cylinders wird durch die Scheibe M, Fig. 8 und 9, gebildet, welche zu dem später zu beschreibenden Regulator gehört.

Der Cylinder ist mittelst des vierflügeligen Theiles H mit der Bohrstange E" verbunden und besitzt eine Thür P, Fig. 13, welche zum Entfernen des in dem Apparat angesammelten losgelösten Materials dient.

Im Innern verengt er sich nach unten hin in Form eines Rotations-Hyperbolo'ids, das an seiner engsten Stelle durch ein Kugelventil Q geschlossen ist.

Der eigentliche Bohrapparat besteht aus den beiden diametralen Schneidmessern R R und den vier concentrischen Messern r\ r¹ r¹ r' (s. Grundrifs Fig. 14) von verschiedenen Radien, welche zusammen verbunden und in die untere Fläche des Cylinders eingelassen sind (Fig. 14a detaillirt gezeichnet). Die zur Erweiterung des Bohrloches dienenden Messer eeee sind mittelst

kleiner Zapfen drehbar in entsprechenden Aussparungen gelagert, welche durch mit Schrauben befestigte Scheiben <?'<;', Fig. 13a, in ihrer Lage erhalten werden.

Wie Fig. 13 zeigt, sind die Messer e e mit halbkugeligen Gegengewichten p'p' versehen, welche sich in passende Vertiefungen legen können und die Messer in die geeignete Lage bringen, wenn der Apparat sich senkt. Die unteren Kanten der Schneidemesser R R und r¹ r' r' r' liegen, wie Fig. 13 strichpunktirt andeutet, in einer Kugelcalottenoberfläche, während die Schneidkante der Messer e etwas tiefer liegt, als die Oberfläche der anderen Messer.

4. und 5. Der Regulator und die Vorrichtungen zum Betriebe des Bohrapparates.

Die Verbindung des Regulators mit dem Bohrwerkzeug erfolgt durch die Scheibe M, Fig. 9 und 10, welche an den Theil H des Bohrcylinders durch vier Schrauben befestigt ist, Fig. 11. Derselbe ist mit einer kreisförmigen Nuth S versehen, in welcher die Enden der gekröpften Stangen υ mittelst zweier Rollen laufen. Die Stangen υ ν führen sich, wie schon erwähnt, in den an den Stangen a' a! befestigten Knaggen 0000 und sind oben mit einer Oese zur Aufnahme eines zu Tage führenden Taues versehen. Es ist klar, dafs die Stangen ν ν an der Verticalbewegung des Bohrcylinders theilnehmen, während der letztere ungehindert passiren kann.

Diese Verticalbewegung überträgt sich mittelst der genannten Taue K, welche die Fortsetzung der Stangen 0 bilden, auf den Regulator. Wie Fig. 16 zeigt, wird das Kabel K" durch den Kopf des Hebels N geführt, der zum Heben des Bohrwerkzeuges dient, und geht über die Rollen 1, 2, 3, 4, 5, 6 nach der Trommel D". Die vier ersten Rollen sind in dem festen Gerüst gelagert, die beiden Rollen 5 und 6 in dem Ende des Sperrhebels J. Das mit der Bohrstange E" verbundene Tau K geht über das Kreissegment M, die Rollen aß etc. und wird auf die Trommel D, die beiden Sicherheitstaue K¹, welche das Bohrgestell tragen, werden direct auf die beiden Trommeln D' gewunden.

Sämmtliche Trommeln besitzen denselben Durchmesser und sind mit gleich grofsen Sperrrädern CCC" versehen; die Sperrhebel FF'F" sind sämmtlich durch Seile mit einander verbunden, welche nach dem Sperrhebel J führen, so dafs die Hebel von diesem bewegt werden.

Der von einer Dampfmaschine oder, einem beliebigen anderen Motor in schwingende Bewegung zu versetzende Hebel N ist an seinem kürzeren Ende mit dem Kreissegment M versehen, das durch eine Strebe Q abgesteift und in dem Gerüst gelagert ist. Das Bohrgestellgerüst etc. nebst den entsprechenden Tauen wird durch ein verschiebbares Gegengewicht P ausbalancirt, je nach dem bei der Arbeit entstehenden Widerstand.

Der Apparat functionirt wie folgt:

Die schwingende Bewegung des Hebels 'N überträgt sich mittelst des Taues K auf die Bohrstange E', wobei der Haken, Fig. 15, ein Verdrehen des'Taues unschädlich macht. Beim Heben des Taues K nebst Stange E' wird die Stange E nebst Bohrcylinder mitgenommen, bis die Rollen u u des Greifers T an den Fallkegel b stofsen, sich öffnen und den Kegel U loslassen, worauf der Bohrcylinder durch sein eigenes Gewicht herunterfällt; zugleich wird der Konus U' am Ende des Hubes die oberen Enden der Hebel L aus einander treiben, wodurch das Sperrrad D, Fig. 4, und somit auch die Bohrspindel E um ein gewisses sich verdrehen wird.

Bei der Abwärtsbewegung des Taues K wird die Zange T mit ihren Rollen u' u' wieder hinter den Konus greifen, um denselben nebst dem Bohrcylinder beim nächsten Hub mitnehmen zu können.

Es wird also bei jedem Hub der Bohrcylinder eine kleine Rotationsbewegung annehmen, was bei jeder rationellen Bohrarbeit nothwendig ist.

Das losgelöste Material, dessen einzelne Stücke in der Gröfse höchstens gleich ¹J_{1 0} der Gröfse des Kugelventils sind, wird frei in den Cylinder eintreten können, während die Kugel ein Zurücktreten des Materials verhindert.

Wie schon vorhin erwähnt, nehmen die mit dem Regulator in Verbindung stehenden Stangen ν ν an der Bewegung des Bohrcylinders theil, jedoch wird dieselbe bis zu einem ge^ wissen Punkte auf den Hebel J ohne Einflufs sein. TJeberschreitet der Fall des Bohrcylinders jedoch eine gewisse Grenze, so wird das Tau K", dessen Abwicklung von der Trommel D" durch den Sperrhebel F" verhindert wird, das Ende des Hebels J heben, der mittelst der erwähnten Taue GG' G" sämmtliche anderen Sperrhebel FF' F" ausrückt, so dafs sämmtliche Trommeln D D' D" die betreffenden Taue um eine gewisse Länge abwickeln, wodurch sowohl das Haupttau länger wird, als auch die das Bohrgestell tragenden Hülfstaue um ein entsprechendes länger werden. Da alle Trommeln von gleichem Durchmesser sind, so werden auch alle Taue um dieselbe Länge sich abwickeln, wodurch eine gleichmäfsige Senkung des ganzen Apparates hervorgerufen wird.

Diese Senkung erfolgt vollständig automatisch und wird dadurch ein durchaus sicheres Functioniren des Apparates hervorgerufen.

Es ist klar, dafs, wenn der Bohrapparat gröfsere Tiefen erreicht, das Gewicht P um ein bestimmtes nach aufsen verschoben werden mufs, da alsdann eine gröfsere Kabelmenge auszubalanciren ist.

Hat sich der Bohrcylinder um so viel gesenkt, dafs seine Kammer mit dem losgelösten Material vollgefüllt ist, so hält man mit der Bewegung der Dampfmaschine an und befördert

Claims (1)

1. den ganzen Apparat zu Tage, wobei wieder sämmtliche Trommeln zugleich ihre betreffenden Taue aufwinden müssen. Ist der Bohrcylinder oben angelangt, so öffnet man die Thür P, entleert die Kammer, schmiert die beweglichen Theile etc. und läfst den ganzen Apparat wieder herab.

   Das Herablassen etc. wird nun bedeutend dadurch erleichtert, dafs das Bohrloch gröfser ist wie der Bohrcylinder; die Gröfse der Messer e e und ihre Lagerung kann ferner so beschaffen sein, dafs, selbst wenn der Bohrcylinder noch mit einer Verkleidung versehen werden mufs, der Bohrapparat willig in das Bohrloch eingebracht werden kann.

   Die von dem Apparat hervorgebrachte Arbeitsleistung ist die denkbar höchste, weil der Bohrcylinder bei seinem Fall durch nichts gehemmt wird, und auch die Verkleidung nicht hinderlich wird, sie ist unabhängig von der Tiefe.

   Im Vergleich mit allen bisher angewendeten Bohrapparaten bietet der vorliegende bedeutende Vortheile.

   Trifft man z. B. eine Schicht sandigen, schlammigen oder lockeren Bodens, so mufs man sofort die Verkleidung des gebohrten Brunnens vornehmen, und war es bisher nöthig, den Durchmesser des Bohrgeräths zu . verkleinern, da das früher angewendete in einem Loch von geringerem Durchmesser nicht mehr arbeiten kann.

   Hieraus resultiren aber bedeutende Nachtheile.

   Wenn man die Arbeit mit Werkzeug von geringerem Durchmesser fortsetzt, so wird auch die Verkleidung abgesetzt werden müssen, und wird das Bohrloch daher keinen Cylinder von gleichem Durchmesser bilden.

   Der Auftrieb des Wassers wird dann leicht die Verkleidung in Unordnung bringen und ein reguläres Arbeiten unmöglich machen.

   Mittelst des vorliegenden Apparates kann man aber sehr leicht ein Bohrloch herstellen, das um genau so viel gröfser ist, als für die Verkleidung erforderlich ist, so dafs der Bohrcylinder bequem innerhalb der Verkleidung sich bewegen kann. Auf diese Weise erhält das Bohrloch trotz Verkleidung keine Absätze etc.

   Ein fernerer Vorzug ist die Combination des freien Falls mit der automatischen Rotation, welche durch äufserst einfache Mechanismen erreicht wird, sowie die selbsttätige Aufnahme des losgelösten Materials, welches auf diese Weise dem weiteren Bohren nicht hinderlich ist.

   Der Bruch des Taues bringt in diesem System nicht die Uebelstände mit sich, wie der einer Verbindungsstange oder Kette, da die Sicherheitstaue vollkommen hinreichend sind, um den ganzen Apparat an die Oberfläche zu befördern. Ferner gewährt die Anwendung des Hebels und des Regulators die Sicherheit, dafs der Apparat immer mit der gröfsten Arbeitsersparnifs arbeitet.

   Für zunehmende Bohrtiefen ist eine verhältnifsmäfsig geringe Vermehrung der Kraft erforderlich. Der Regulator macht schliefslich ein intelligentes und zahlreiches Arbeiterpersonal zur Bedienung unnöthig. Infolge der leichten Handhabung dieses Bohrers, seiner Einfachheit etc. läfst sich der beschriebene Bohrapparat bei allen einschlagenden Arbeiten verwenden, als zur Herstellung von Bohrlöchern jeder Gattung und jedem Zweck, Ausbeutung von Salzbergwerken, Aufsuchen von Mineralien, geologische Erforschungen, Anlegung von Baufundamenten, Bewässerungen etc.

   Patent-Ansρrüche:

   Der vorbeschriebene und durch Zeichnung erklärte Bohrapparat in seiner ganzen Zusammensetzung, insbesondere:

   i. Die Construction des Schneidapparates, bestehend aus den Messern R Rr' r' r' r' und den drehbar gelagerten Erweiterungsmessern e e e e.

   i. Die Lagerung der letzteren an der unteren Fläche des Bohrcylinders derart, dafs sie beim Senken um ein gewisses über den Umfang des Cylinders hinausragen, sowie die Benutzung der halbkugeligen Klappen/'/' als Gegengewicht für die Messer e e e e.

   3. Die Anwendung eines im übrigen bekannten hohlen Bohrcylinders zur Aufnahme des losgelösten Materials, in Combination mit dem beschriebenen Schneidapparat und einem Kugelventil.

   4. Die Verbindung des Bohrcylinders mit einem Regulator, insbesondere die Combination der Platte M mit Nuth S, Stangen ν ν, Tau K", Hebel J, Trommel D, zu dem Zweck wie beschrieben.

   5. Die Construction des Bohrgestelles, bestehend aus Stangen α α α¹ α', Fallkegel b und Scheiben q q'.

   6. Der Mechanismus zur Hervorbringung der Rotationsbewegung des Bohrcylinders, und zwar der Konus U' der Stange E, Hebel L, Federn v', Sperrhebel d, Sperrrad D mit Nuth c, Rollen /, wie beschrieben.

   7. Die Construction des Hebels N nebst Aufhängung des Haupttaues k mittelst Segmentes M, welches durch Strebe Q versteift wird, Rolle aß etc.

   8. Die Combination der Taue KK' K", Trommeln DD¹D'¹, Sperrräder CC C", Sperrhebel FF' F", welche durch Taue mit dem Hebel J verbunden sind und gleichzeitig von diesem derart bewegt werden, dafs sich alle Taue K K' K" um gleiche Längen von ihren Trommeln abwickeln.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.