DE43306C - Hydraulische Tiefbohreinrichtung mit stofsendem Werkzeug - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Tief bohreinrichtung setzt sich zusammen:

1. aus der an P angeschlossenen Kraftmaschine, welche entweder aus einer Druckpumpe allein oder einer solchen combinirt mit einem Accumulator bestehen kann,

2. aus dem Compensationsstück HP,

3. aus dem Schubklinkenmechanismus St,

4. aus dem an R angreifenden Kabel,

5. aus dem Transmissionsgestänge i k und

6. aus den hydraulischen Bohrmaschinen L bezw. F.

ι. Die Kraftmaschine. Die Druckpumpe ist entweder als einfach wirkende Pumpe mit oder ohne Druckventil construirt und dient direct zur Kraftübertragung zum Bohrmeifsel, oder sie ■ wirkt auf einen zwischengeschalteten Accumulator. Sie erhält ein nutzbares Volumen, welches gleich ist dem vom Plunger des Bohrmeifsels beschriebenen Volumen plus dem Spulvolumen während der Druckperiode, oder als schnelllaufende, doppelt wirkende Pumpe zur Speisung eines Accumulators, wobei letzterer dann durch einen ~ Steuermechanismus das Druckwasser mtermittirend in das Bohrgestänge giefst und somit direct als Kraftübertrager dient, während die Pumpe indirect arbeitet.

Letztere Einrichtung dient für weite Bohrlöcher etc. (Bohrschächte). Die einfach wirkende, ohne Druckventil arbeitende Pumpe soll einen Theil des anzusaugenden Wassers aus dem Transmissionsgestänge entnehmen, um den Plunger des Meifsels schnell zu entlasten; der übrige Theil, und zwar das Spülvolumen, wird aus einem Reservoir oder Brunnen entnommen, wobei die Saughöhe gleich der im Transmissionsgestänge gesunkenen Wassersäule sein soll; diese Wassersäulen können auch künstlich durch Drosselung der Querschnitte hergestellt werden.

2. Als Compensationsstücke HP zum Anschlufs der Pumpe oder des Accumulators an das Transmissionsgestänge können entweder starke Druckschläuche oder Gelenkrohre dienen, und zwar derartiger Construction, dafs das Transmissionsgestänge sich sowohl um die eigene Achse drehen als auch in der Richtung der Achse um eine bestimmte Länge bewegen kann.

3. Der Schubklinkenmechanismus St bezweckt das selbstthätige und sichere Umsetzen des Bohrers im Bohrloche nach jedem Schlage, und zwar um einen vorher bestimmten Winkel, wobei der ganze Bohrmechanismus an dieser Drehung theilnimmt. Die Einrichtung besteht aus der quadratischen, mit runder Bohrung versehenen oberen Röhre k, auf welche ein Sperrrad mit Knarre geschoben ist. Der Hebel der Knarre ist mittelst Zugstange ο mit der Pumpe bezw. dem Accumulator in Verbindung gebracht, so zwar, dafs, wenn die Pumpe ihre Saugperiode beginnt bezw. wenn der Plunger des Accumulators durch das Spiel der Pumpe wieder hinaufgetrieben wird, die Sperrklinke vorgeschoben und somit das Bohrgestänge um einen bestimmten Winkel gedreht wird. Zur Regulirung der Umsetzung ist der Knarreniiebel bei e mit einer Coulisse versehen. Der Schubklinkenmechanismus ruht oberhalb des Bohrloches auf einer Drehplatte p.

4. Das bei R angreifende Kabel besteht aus einem Ketten- oder Seilkabel von etwa 60 m Ketten- oder Seilfassung mit einer Tragkraft,

die der im Bohrloch hängenden Last mindestens gleichkommt. Das Kabel soll so eingerichtet sein, dafs bei 2 Centnern Mehrgewicht, als beabsichtigt wird, ein Gleiten in der Bremse desselben so lange stattfindet, bis das Uebergewicht ausgeglichen ' ist. Es soll hierdurch erreicht werden, dafs, wenn das Hängegestänge vom Bohrer abgebohrt ist und der Meifsel die Sohle nicht mehr treffen würde, das ganze Schlaggewicht der Wassersäule auf dem Plunger vom Transmissionsgestänge aufgenommen wird und dieses sich infolge dessen selbstthätig so lange senkt, bis jene Schlagwirkung gehoben ist und der Meifsel also wieder regelmäfsig vor Ort arbeitet.

5. Das Transmissionsgestänge besteht im oberen Theil aus dem quadratischen Torsionsrohre Z', an welches abwärts schmiedeiserne Röhren / mit Muffenverbindung angeschlossen sind. Im unteren Theil des Bohrloches ist das Gestänge mittelst eines Nippelstückes an die hydraulische Bohrmaschine angeschlossen. Um den Auftrieb des Spülwassers zu beschleunigen, dann aber auch namentlich, um das Gewicht des Transmissionsgestänges möglichst vollständig auszubalanciren, sollen die Rohre mit Holz- oder Korkmantel versehen sein. Die Dimensionen der Röhren richten sich nach dem Pumpendruck, der Tiefe des Bohrloches, dem vom Meifselplunger beschriebenen Volumen und der Gröfse der Spülung; im allgemeinen soll der Durchmesser möglichst grofs genommen werden.

6. Die eigentliche im Bohrloch arbeitende hydraulische Bohrmaschine L bezw. F besteht aus dem am Transmissionsgestänge ruhig hängenden Plungercylinder ä und dem durch Druckwasser beweglichen Meifselschafte b bezw.g. Der Meifselschaft im Plungercylinder ist mittelst sogenannter Rillenliderung c abgelidert. Der Meifselschaft oder der' Arbeitsplunger mit dem daran sich befindenden Meifsel kann entweder zur Vollbohrung,' wie bei L, oder zur Kernbohrung, wie bei F, eingerichtet sein.

Der Plungercylinder α ist für beide Bohrmethoden gleich, so dafs durch Einsetzen eines anderen Plungers die Bohrmethoden gewechselt werden können, ohne dafs sich in der Gesammteinrichtung etwas ändert. Zur Vermeidung des willkürlichen Drehens des Plungers in dem Cylinder ist ersterer auf seiner ganzen "Länge mit zwei diametral gestellten Nuthen versehen, in welche zwei bei ee eingesetzte Stifte greifen.

Zwischen dem Kolben c und dem Grund des Plungercylinders ist eine cylindrische Feder d gelagert, deren Tragkraft das Gewicht des Plungers und des Bohrers um ein Bestimmtes überschreitet und dabei so elastisch ist, dafs die Tragkraft innerhalb gewisser Grenzen sich wenig ändert. Die Feder kann bei tiefen Bohrlöchern auch durch die neben dem Gestänge aufsteigende schwere Wassersäule ersetzt oder doch ergänzt werden. Zur Spülung des Meifsels trägt der Plunger bei g eine Durchbohrung von solcher Gröfse, dafs bei einem bestimmten Druck auf den Plunger ein vorher bestimmtes Wasservolumen zur Spülung des Meifsels, also zur Entfernung des Bohrschlammes, zur Verwendung gelangt.

Bei der Vollbohrung gelangt der Spülstrom in kleinem Strahl durch h h bis nahe zum Meifsel/, wo er in mehrere kleine Ströme getheilt ist, um jede Meifselschneide spülen zu können; dagegen tritt er bei der Kernbohrung vom Plungerkopf in den inneren hohlen Raum, welcher die Kernbüchse bildet. Von hier aus nun spült der Spülstrom den abgebohrten Kern, tritt durch die innere Spülrille r zu dem Kernschneider, von da zu den äufseren Spülkanälen w und . steigt von da zu Tage. Der Plunger des Kernbohrapparates besteht aus dem central und axial durchbrochenen Kreuzmeifsel u, der kegelförmigen Kernbruchzone s, der Kerntiefe t, der Federhubzone x, dem Kernfedertreiber r und der oberhalb r sich fortsetzenden Kernbüchse. Der Plunger des Vollmeifsels ist aus der Zeichnung direct verständlich.

Betrieb des hydraulischen Tiefbohrapparates. -

Nachdem der Meifsel f auf der Bohrlochsohle angekommen und der Plunger b q ganz eingeschoben ist, wird das Transmissionsgestänge i k und mit ihm der Plungercylinder a und der Plunger b q nebst Meifsel f wieder so viel von der Bohrlochsohle gehoben, als der Hub des Meifsels betragen soll. Nun wird über Tage die Pumpe in Betrieb gesetzt. Beim Druck der Pumpe fliefst ein Theil des vorher angesaugten Wassers durch die kleine Bohrung g im Kopf des Plungers zur Spülung des Meifsels ab; durch das gröfsere Pumpenvolumen steigt der Wasserdruck auf dem Plunger auf eine vorher bestimmte Höhe, wodurch der Plunger und mit ihm der Meifsel auf die Bohrlochsohle geworfen wird.

Macht die Pumpe nun noch einen weiteren Weg, so wird das übrige Wasser durch ein Sicherheitsventil abgeführt. Sobald die Pumpe jetzt ihre Saugperiode beginnt, wird der Plunger b q entlastet und die . Feder α treibt denselben und mit ihm den Meifsel hoch, worauf das Spiel wieder von neuem erfolgt. In dieser Weise macht der Bohrer im Bohrloch genau dasselbe Spiel wie die Pumpe über Tage, wobei die im Bohrgestänge stehende Wassersäule als Kraft transmittirendes Glied anzusehen ist.

Bei der Vollbohrung wird auf diese Weise die ganze Bohrsohle bearbeitet, dagegen wird

bei der Kernbohrung nur ein ringförmiger Theil weggemeifselt.

Die Kernfeder t im Kernbohrer ist so construirt, dafs dieselbe innerhalb der kegelförmigen Bruchzone s bei Beginn der Bohrung noch etwas Platz hat; dringt nun der Bohrkern beim Bohren in den Meifsel ein, so bleibt Abwärtstrieb des Bohrers und die Feder t mit ihren vier Fangklauen auf dem Kopf des Kernes liegen und dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis der Kern beinahe in die Kernbüchse tritt. Von jetzt ab ist der Kern oberhalb der kegelförmigen Bruchzone länger, als der Hub des Meifsels beträgt, und nun trifft beim Niedergang des Bohrers die Brust r der Kernbüchse die Kernfeder t und treibt diese somit auf den Kern. Von jetzt ab wird mit jedem tieferen Eindringen des Bohrers die Kernfeder ί auf dem Kern mit niedergetrieben, und zwar so lange, bis die Kernbüchse vollgebohrt ist. Soll nun der Bohrer zu Tage gehoben werden, so tritt beim Anziehen des ganzen Bohrzeuges die Kernfeder t zunächst in -die kegelförmige Bruchzone s, wodurch die Klauen der Kernfeder in den Kern geprefst werden. Beim weiteren Aufziehen wird nunmehr der Kern abgesprengt und, auf dem Kernfänger ruhend, zu Tage gebracht.

Mit vorliegenden Constructionen soll erreicht werden:

ι. gröfsere Sicherheit des Gelingens der Bohrarbeit durch das während der Arbeit ruhig hängende Bohrgestänge, also Wegfall der Brüche im Gestänge, Freifall und Meifsel;

2. weniger Nachfall im Bohrloch, da das ruhig hängende Bohrgestänge die Bohrlochwandungen nicht mehr zerschlägt, aus welchem Grunde die Bohrlöcher auch kleiner genommen werden können, wodurch die Arbeit beschleunigt wird; _s>

3. Vermeidung von den so gefährlichen Fehlschlägen, die Veranlassung zu Brüchen im Gestänge und den Anhängeschrauben geben, auch die Leistung vermindern;

4. gröfsere Sicherheit beim Einlassen des Apparates in das Bohrloch, da das so gefährliche Ein- und Ausscheeren der Freifallstücke während des Einhängens beseitigt ist;

5. Beschleunigung der Bohrarbeit durch Erzielung einer bedeutend gröfseren Anzahl Hübe und Schläge;

6. präcisere Arbeit des Bohrapparates, da sämmtliche Functionen mechanisch ausgeübt werden und man nicht mehr von der Geschicklichkeit und dem Willen des Bohrmeisters und Arbeiters abhängig ist;

7. Vereinfachung der Anlage, da die Schlagmaschine nebst Balancier und Spülpumpe in einer Pumpenanlage vereinigt sind;

8. bedeutend billigere Anlage durch Wegfall der Schlagmaschine nebst Rohrleitung und Balanciere, des Rotationsapparates nebst Transmission und der theuren Diamanten, wogegen die maschinellen und baulichen Einrichtungen vereinfacht und vermindert werden;

9. viel billigere Bedienung, da die ganze Arbeit von drei Personen besorgt wird, und zwar von einem Maschinenführer und zwei Schärfschmieden; von diesen ist während des Bohrens nur der Maschinenwärter am Bohrloch thätig, während die Schmiede schärfen. Beim Ausholen und Einlassen des Apparates sind auch die Schärfschmiede am Bohrloch thätig;

10. Unbeschränktheit in der Tiefe des Bohrloches, da der Apparat eben so sicher in grofser als ,geringer Tiefe arbeitet und das Gewicht der Bohrgestänge durch Holz - oder Korkmantel entlastet werden kann, was bei dem ruhenden Gestänge auch haltbar bleibt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine hydraulische Tiefbohreinrichtung mit stofsendem Werkzeug, bei welcher der Arbeitskolben (c) zum Zweck seiner Entlastung nach dem Niedergange und zur gleichzeitigen Spülung des Bohrloches durchbohrt oder undicht gemacht ist, in Verbindung mit einer Feder (d), welche den Auftrieb des entlasteten Kolbens bewirkt.
2. 2. Bei einem solchen Apparat ein stofsender Kernbohrer (u) mit Kernfänger (t) und dem als Kernbüchse dienenden Plunger (q).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.