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Pumpenanlage zur Erzeugung eines stufenweise unterschiedlichen Spülmittelstromes
an Tieflochbohrmaschinen Bei den bekannten Tieflochbohrmaschinen wird zur Entfernung
der Späne aus dem Sackloch ein Spülmittelstrom benutzt, der durch einen Kanal im
Bohrerschaft bis zur Arbeitsstelle vorgeführt wird, dort austritt und die Späne
durch einen zwischen dem Schaft und der Bohrungswand gebildeten Abzugskanal zur
Bohrungsmündlung zurückfördert. Der von der Spülmittelpumpe erzeugte Druck muß so
bemessen sein, daß an der Arbeitsstelle die zur Spanförderung nötige Flüssigkeitsmenge
zur Verfügung steht.
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Bei derartigen Maschinen wechselt der Bohrungsdurchmesser und infolgedessen
auch der Durchmesser des Zuführungskanals in weiten Grenzen. Es ist daher bei -einem
Wechsel von großem auf kleinen Kanaldurchmesser unmöglich, mit der gleichen Pumpe
die notwendige Spülmittelmenge an die Arbeitsstelle zu fördern, weil der Druck in
dem engen Zuführkanal sehr stark abfällt. Verwendet man beispielsweise eine Pumpe,
die einen Druck von 2o atü erzeugt und bei einem Bohrungsdurchmesser von 25mm die
zum Fortspülen der Späne nötige Spülmittelmenge von 4ol/min liefert, so -würde dieser
Druck nicht ausreichen, um bei einem Bohrungsdurchmesser von 8mm auch nur eine etwa
halb so große Menge zur Arbeitsstelle zu fördern.
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Es handelt sich also hier um die Aufgabe, je nach den Bedürfnissen
einmal eine größere Spülmittelmenge bei verhältnismäßig kleinem Druck und das andere
Mal eine kleinere Spülmittelm#enge bei verhältnismäßig hohem Druck von derselben
Kraftquelle aus zu fördern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kann man Pumpen von veränderlicher Leistung
verwenden. Diese sind aber bekanntlich teuer und außerdem nicht so betriebssicher
wie die Räderpumpen von gleichbleibender Leistung.
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Man hat daher bereits die letzteren verwendet und die Leistung durch
Änderung der
Drehzahl dem Wechsel des Bohrungsdurchmessers angepaßt,
indem man zum Antrieb einen polumschaltbaren Motor benutzte. Dieser mußte so bemessen
sein, daß er bei de@ kleineren Drehzahl die bei kleinerem Kanal querschnitt, also
hohem Gegendruck, erforderliche Spülmittelmenge förderte, wobei dass zum Schutze
der Pumpe stets vorhandene Überdruckventil auf den entsprechend hoben Druck eingestellt
wurde. Wenn dann bei Umstellung 'auf große Bohrer- und Kanalquerschnitte eine größere
Flüssigkeitsmenge bei kleinerem Druck nötig -wurde, mußte man den Motor mit der
hohen Drehzahl laufen, lassen, zugleich aber das Überdruckventil auf einen kleinen
Druck umstellen, weil sonst Überlastung des Antriebsmotors und unzulässig hohe Erwärmung
des Spülmittels eintraten. Diese Umstellung wurde zuweilen vergessen.
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An sich ist es auch bereits bekannt, zum Wechsel zwischen hohem Druck
und großer Menge bei der Förderung eines Treibmittels mehrere Pumpen von gleichbleibender
Förderung zu verwenden, die im :ersten Falle in Reihe, im zweiten Falle parallel
geschaltet werden. So ist ein Druckflüssigkeitsantrieb bekannt, bei dem die zum
Antrieb der Leer-und Arbeitsgänge von Werkzeugmaschinen nötige Druckflüssigkeit
durch mehrere Pumpen gefördert wird,- die durch den beim Einsetzen des Arbeitsganges
ansteigenden Druck selbsttätig in Reihe und den im anderen Falle abfallenden Druck
selbsttätig parallel geschaltet werden. Abgesehen davon, daß die bekannte Anordnung
für einen anderen Zweck gedacht war, hat sie mehrere Nachteile, die sie für den
vorliegenden Zweck ungeeignet, erscheinen lassen. Denn einmal tritt an dem durch
die Druckveränderung bewegten Schieber leicht ein Flattern ein, -wenn sich der Druck
gerade in dem Bereiche befindet -, in dem ein selbsttätiges Umsteuern stattfinden
soll. Außerdem treten unerwünschte Leistungsänderungen ein -, wenn der durch den
Druck belastete selbsttätige Steuerschieber in einer Stellung stehenbleibt, in der
er die Umsteuerkanäle für die eine Schaltung teilweise verschließt und die Kanäle
für die andere Schaltung teilweise öffnet. Endlich sind derartige Schieber sehr
empfindlich gegen Verharzung durch fette öle, wie sie bei Tieflochbohrmaschinen
zum Zwecke der besten Schneidwirkung vorzugsweise verwendet -werden.
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Es ist auch bekannt, mehrere Pumpen, z. B. für Feuerspritzen, mit
Hilfe eines Dreiweghahnes so miteinander zu verbinden, daß sie wahlweise parallel
oder in Reihe geschaltet werden können. Man hat bei solcher Anordnung der Pumpen
auch schon Rückschlagventile in der Saugleitung der zweiten und folgenden Pumpe
vorgesehen, die sich selbsttätig schließen, wenn bei Reihenschaltung die eine Pumpe
in das Saugrohr der nächsten Erfindung besteht in der Verwendung dieser bekannten
Grundgedanken für das Gebiet des Tieflochbohrens von Metall. Auf diesem Gebiet werden
dadurch Vorteile gegenüber dem bisher dort üblichen erreicht. Es kommt sonach weder
der Anordnung noch den baulichen Einzelheiten ein Schutz zu sondern lediglich der
Verwendung des be-
kannten Gedankens auf dem genannten Ge-
biet, auf
dem dadurch die bisherigen Übelstände beseitigt und zugleich die Bedienung vereinfacht
wird.
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Erfindungsgemäß werden zur Erzeugung eines stufenweise unterschiedlichen
Spülmittelstromes an Tieflochbohrmaschinen zwei oder mehr Pumpen gleichbleibender
Leistung verwendet, die dadurch parallel oder hintereinander geschaltet werden können.,
daß das Druckrohr der ersten Pumpe durch ein Ventil, z. B. einen Dreiweghahn, entweder
an eine in das Druckrohr der nächsten Pumpe einmündende Zweigleitung oder an das
ein Rückschlagventil entbaltende Saugrohr dieser nächsten Pumpe angeschlossen wird.
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Man kann also mittels des Dreiweghahnes die Pumpen in Reihe schalten,
wobei die erste Pumpe die Flüssigkeit ans einem Sammelbehälter ansaugt und sie mit
erhöhtem Druck zum Saugrohr der zweiten Pumpe fördert, die ihrerseits den Druck
der von der ersten Pumpe geförderten Menge erhöht. Man kann aber mittels des Dreiweghahnes
die Pumpen auch parallel schalten, wobei die erste Pumpe über die Umgehungsleitung
in das Druckrohr der zweiten fördert und die zweite Pump-, die Flüssigkeit durch
das vor ihr liegende zweite Saugrohr unmittelbar aus dem Sammelbehälter entnimmt,
weil sich das Rückschlagventil. in diesem Falle selbsttätig ;öffnet.
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Zweckmäßig -wird hinter jeder Pumpe ein Überdruckventil angeordnet-,
wobei jedes auf den Gesamtdruck der vor ihm liegenden Pumpen eingestellt wird. Diese
Ventile verbleiben im Gegensatz zu der oben beschriebenen bekannten Anordnung in
ihrer Einstellung unabhängig davon, ob die Pumpen hinteremander oder parallel geschaltet
sind. Vcrstellt wird vielmehr nur der Dreiweghalin, und -selbst wenn diese Verstellung
einmal vergessen wird, tritt, wie weiter unten beschrieben, eine überlastung des
Motors nicht ein.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in Abb. i für
zwei Pumpen, in Abb. 2 für drei Pumpen schematisch dargestellt.
Die
Abb. i zeigt die beiden Pumpen i und 6 in Reihenschaltung. Die Pumpe i saugt durch
das Rohr 2 aus dem Sammelbehälter 3 die Spülflüssigkeit an und fördert eine
Menge von beispielsweise 2o l/min durch das Verbindungsrohr 4, wenn der Dreiweghahn
5 in der gezeichneten Stellung steht, zur Saugseite' der zweiten Pumpe
6. Das Überdruckventil 7
wird auf den Druck von beispielsweise etwas
über 20 atü eingestellt, mit dem das Spülmittel die erste Pumpe verlassen soll..
Die zweite Pumpe erzeugt ihrerseits einen zusätzlichen Druck von ebenfalls 2o atü,
so daß die Spülmittelmenge von 2o l/min im Rohr 8 mit einem Druck von etwa 4o atü
zum Bohrer strömt. Dabei ist das hinter der zweiten Pumpe befindliche Überdruckventil
9 auf den Gesamtdruck von 4o atü eingestellt. Die Pumpen können jede für sich oder
von einem gemeinsamen Motor angetrieben sein und fördern in dieser Schaltung die
bei kleinerem Bohrerdurchmesser nötige Spülmittelmenge von beispielsweise 2o l/min
bei dem infolge des engen Kanalquerschnitts nötigen hohen Druck von 40 atü.
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Wird nun ein Bohrer von sehr großem Durchmesser verwendet, so wird
der Dreiweghahn 5 im Sinne des Pfeiles i o um 9o° gedreht. Hierdurch wird die Verbindung
zwischen den beiden Pumpen unterbrochen. Die Pumpe i fördert ihre Spülmittelmenge
von 2o 1 durch den Hahn 5 und die Umgehungsleitung i i in das Druckrohr
8; die Pumpe 6
saugt eine gleich große Menge durch das Saugrohr 12
und das sich in diesem Falle öffnende Rückschlagventil 13 aus dem Sammelbehälter
3 und fördert sie ebenfalls zum Druckrohr 8. Die Pumpen fördern also
in dieser Schaltung die bei großem Bohrerdurchmesser nötige Menge von 40 l/min bei
dem infolge des größeren Kanalquerschnitts kleineren Druck von 2o atü zum Bohrer.
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Das Überdrückventil 9 bleibt auch bei Parallelschaltung der Pumpen
auf 4o atü eingestellt, denn eine Überlastung der Pumpe 6
kann nicht eintreten,
weil ein Druckanstieg über 2o atü von der Arbeitsstelle her über die Umgehungsleitung
i i das Überdruckventil 7 zum Ansprechen bringen würde. Auch wenn zufällig vergessen
werden würde, den Hahn 5 umzustellen, kann keine Überlastung eintreten, weil bei
Hintereinanderschaltung der Pumpen, aber großem Kanalquerschnitt, weder der hohe
Druck noch die erforderliche Spülmittelmenge erreicht -wird und weil bei Parallelschaltung,
aber kleinem Kanalquerschnitt, der erforderliche hohe Druck von den Pumpen gar nicht
erzeugt werden kann.
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Die Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die drei Pumpen
Ioo, IoI, Io2 durch die beiden Leitungen i o3 und 104 verbunden sind. In diesen
Leitungen befinden sich wieder je ein Überdruckventil 105, Io6, ferner je ein Dreiweghahn
107, 108 mit anschließenden Umgehungsleitungen Io9, i i o und endlich
je ein Saugrohr i i i, i 12 mit je einem Rückschlagventil 113, 1 14.
Auch in der Förderleitung i 15 befindet sich hinter der Pumpe Io2 ein Überdruckventil
116. Die Wirkungsweise der Anordnung ist die gleiche wie oben beschrieben. Durch
die Anwendung von drei Pumpen hat man es in der Hand, sich den jeweils durch die
Bohrerdurchmesser gegebenen Verhältnissen noch besser anzupassen.