DEB0036441MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 11. Juli 1955 Bekanntgemacht am 8. November 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

B36441 VI/5a

ist als Erfinder genannt worden

Brühl (Bez. Köln)

Die Erfindung betrifft mit Druckluft oder Druckgas betriebene Schlagbohreinrichtungen, welche insbesondere für Tiefbohrungen Verwendung finden sollen. Es ist hierbei bekannt, derartige Bohreinrichtungen in der Weise auszubilden und zur Anwendung zu bringen, daß sie ins Bohrloch eingeführt, werden und das Bohrwerkzeug unmittelbar vor der Bohrlochsohle schlagend oder rammend antreiben. Die Erfindung hat sich insbesondere zum . Ziel gesetzt, Bohreinrichtungen dieser Art zu schaffen, welche in der Lage sind, schwerste Bohrarbeit zu leisten, mit hohen Drücken betrieben werden können und dabei auch einen hohen Auspuffgegendruck überwinden können, so daß sie auch tief unter einer Wasser- oder Schlammsäule im Bohrloch noch große Schlagleistungen abgeben können. Weiterhin hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, eine derartige Bohreinrichtung möglichst einfach und weitgehend unempfindlich gegen Verschmutzen, auszubilden. Die Zufuhr der Druckluft kann dabei über ein Hohlgestänge oder auch durch einen Hochdruckschlauch, der neben einem Tragseil mit ins Bohrloch eingelassen wird, erfolgen. Auf der anderen Seite ist es auch möglich, bei Verwendung eines Hohlgestänge« für die Druckluftzufuhr dieses gleichzeitig für ein Umsetzen des Bohrwerkzeuges zu benutzen oder regelrecht drehend anzutreiben.

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Im einzelnen geht die Erfindung von bekannten Bohreinrichtungen dieser Art aus, welche in Form eines innerhalb eines Zylinders angeordneten Schlagkorbens in das Bohrloch einführbar sind, und besteht im, wesentlichen darin, daß der Zylinderraum des Schlagkolbens mit einem Windkessel über ein von einem gewissen Höchstdruck im Windkessel gesteuerten Abschlußorgan in Verbindung steht. Eine derartige Bohreinrichtung kann

ίο insbesondere zur Erzeugung von sehr starken Einzelschlägen auf das Bohrwerkzeug, z. B. beim Zertrümmern von großen Kiesel- oder Geröllstücken Venvendung finden, so daß sie also beispielsweise als Hilfseinrichtung zur Anwendung gebracht wird,, wenn ein anderes ,Bohrwerkzeug infolge Auftretens großer Geröllstücke versagt. Auf der anderen Seite ist es auch möglich, die Einrichtung nach der Erfindung zur Niederbringung ganzer Bohrungen zu benützen.

Im einzelnen kann bei der Einrichtung nach der Erfindung das Abschlußorgan vorteilhaft am oberen Ende des Schlagkolbens angeordnet sein und beispielsweise die Form eines selbstlidernden Stopfens aus elastischem Material, wie Gummi oder Kunststoff, besitzen oder auch als selbstlidernde Nutringmanschette ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen das Steuerorgan magnetisch oder elektromagnetisch ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist. In der zeichnerischen Darstellung sind in Fig. 1 bis 6 sechs verschiedene Ausführungsbeispiele einer Bohreinrichtung nach der Erfindung im Längsschnitt schematisch veranschaulicht.

Die Bohreinrichtung nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Zylinderkörper 1, welcher beispielsweise an das übliehe Bohrgestänge angeschlossen ist. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Windkessel 2 angeordnet, der durch eine düsenartige Bohrung 3 über die Druckluftzuleitung 4 langsam mit Druckluft gefüllt werden kann. Am unteren Ende des Windkessels 2 befindet sich eine nach Fig. 1 bis 3 durch einen konischen Gummi- oder Kunststoffstopfen 5 verschließbare Öffnung,¹ der am oberen Ende des Schlagkolbens 6 mit seinem breiten Ende eingesetzt ist. Der Schlagkolben 6 ist innerhalb des Zylinders 7 beweglich und steht unter der Wirkung der Rückholfeder 8. Mit 9 ist in Fig. 1 das Einsteckende des Bohrmeißels bezeichnet, welches mit dem Arbeitszylinder 7 zweckmäßig durch eine Schleppkupplung 10 verbunden ist.

Der Gummistopfen 5 ist selbstlidernd, d. h. durch den Druck im Windkessel 2 wird seine obere Fläche eingedrückt, der Gummi verformt sich elastisch und legt sich fest an die Halswand der ihn umgebenden Bohrung an und sorgt für einen hermetischen Abschluß des Windkessels. Ist beim Einströmen von Druckluft durch die Düse 3 im Windkessel 2 ein bestimmter Druck erreicht, dann wird der Stopfen 5 sehr plötzlich aus seiner Bohrung herausgedrückt, öffnet schlagartig den Windkessel 2 nach dem Arbeitszylinder 7, und die im Windkessel 2 gespeicherte Luftenergie wird auf die ganze Fläche des Schlagkolbens 6 wirksam. Der Druck, bei dem der Stopfen 5 öffnet, wird durch die Schließkraft der Rückholfeder 8 und die Liderungseigenschaften des Stopfens 5 sowie seinen Flächenquersohnitt bestimmt. Dieser Drück kann auf sehr große Werte, z.B. 50 bis 150 atü, eingestellt werden. Im Verein mit einem entsprechenden Windkesselinhalt können in dieser Weise Energien auf den Schlagkolben ausgeübt werden, welche an Geschoßenergien heranreichen, so daß auch große Geröllstücke mit einem oder wenigen Schlagen gespalten oder zertrümmert werden können. Der Kolben 6 dichtet gegen die Wand des Arbeitszylinders 7 erfindungsgemäß nicht vollständig ab, sondern ist im Zylinder 7 mit etwas Spiel geführt und miteingedrehtenLabyrinthrillenii ausgestattet. Das Labyrinth und die Düse 3 sind derart aufeinander abgestimmt, daß nicht so viel Luft durch die Düse nachströmen kann, wie das Labyrinth durchläßt. Die Rückholfeder 8 ist infolgedessen in der Lage, den Kolben 6 mit Stopfen 5 nach erfolgtem Schlaghub sicher wieder in seine obere Abschlußlage zu führen und den Windkessel wieder gewissermaßen zuzukorken. g₀ Dieser füllt sich darauf wieder mit Druckluft, und das Spiel wiederholt sich. Bei der dargestellten Einrichtung ist also der Auspuff nicht. besonders gesteuert, sondern die Auspuff luft geht an dem Labyrinth 11 vorbei' und tritt durch eine Bohrung 12 in das Bohrloch. Erfindungsgemäß kann aber der Arbeitszylinder auch in seinem unteren Teil etwas konisch erweitert sein, um den Auspuff zu be-, schleunigen. Auch besondere Austrittslöcher können im unteren Teil des Arbeitszylinders 7 angeordnet sein.

Bei einer Einrichtung nach der Erfindung können kleine Hochdruckverdichter für die Erzeugung der Druckluft verwendet werden, und es können sehr hohe Schlagenergien erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, die Einrichtung nach der Erfindung in der Weise zu verwirklichen, daß hochgespannte Druckluft dem Arbeitszylinder aus einer Stahlflasche über den Windkessel zugeführt wird. Auch andere Gase als Luft sind im Rahmen der Erfin- n₀ dung verwendbar, z. B. Kohlensäure oder Stickstoff. ■ .

In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei dem der Schlagkolben 6 selbst an seinem Ende mit einem meißelartigen Bohrwerkzeug 13 versehen ist.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei welchem zwecks Vermeidung eines Hochdruckschlauches oder einer Druck- oder Gaszuführung durch ein Gestänge feste Kohlensäure in einem schlanken, abgeschlossenen Hochdruckbehälter 14 unmittelbar am Hammergehäuse angeordnet ist. Die feste Füllung des Hochdruckbehälters 14 verwandelt sich nach Maßgabe der einströmenden Wärme in Druckgas und wird über die Düse 3 dem Windkessel 2 zugeführt.

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Ein Standrohr 15 verhindert, daß flüssige Kohlensäure in den Windkessel gelangt.

Es ist auch möglich, die Erfindung mit Hilfe einer schlanken Hochdruckgasflasche zu verwirk-¹ licten, welche zugleich als Schwerstange dient und die von einem Kompressor über Tage aufgefüllt' wird, indem man eine derartige Hochdruckgasflasdhe über einem Hammer anordnet.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der" Erfindung veranschaulicht, bei welchem der Abschluß des Windkessels 2 gegen den Arbeitszylinder 7 mit Hilfe einer Nutringmanschette 16 erfolgt. Der Arbeitskolben 6 ist mit einem entsprechenden zapfenartigen Ansatz 17 versehen.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Ernn^: dung veranschaulicht, bei welchem der Windkessel 2 innerhalb des Schlagkolbens 6 angeordnet ist. Zwecks Erreichung höherer Schlagzaihlen ist es hierbei auch möglich, die Einströmung der Druck-

.20 luft in den Windkessel 2 zwangläufig zu steuern.' Zu diesem Zweck kann nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem Zapfen 18 ein Liderungsring 19 gegen die Wirkung einer Feder 20 verschiebbar angeordnet sein, welcher Einströmbohrungen 21 im Zapfen 18 steuert. Erst wenn der-Ring 19, welcher gleichzeitig den Arbeitsraum des Arbeitszylinders 7 gegen den Windkessel 2 abschließt, beim Rückhub des Kolbens 6 auf dem Zapfen 18 so weit hochgeschoben ist, daß die Bohrungen 21 frei werden, strömt der Windkessel voll. Ist ein bestimmter Höchstdruck im Windkessel· 2 erreicht und der Schlaghub eingeleitet, schiebt die Feder 20 den Ring 19 wieder über die Bohrungen

21 und schließt damit den Zutritt zur Druckluft.

. 35 In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei dem der untere Verschluß des Windkessels 2 mit Hilfe eines Magneten

22 erreicht wird, dessen Haftkraft durch den Druck im Windkessel überwunden werden muß, um diesen nach dem Arbeitsraum des Zylinders 7 zu öffnen: Eine Topfmanschette 23 im Kolben 6 übernimmt die Abdichtung. Der Magnet 22 ist zweckmäßig als Permanentmagnet ausgebildet.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Mit Druckluft oder Druckgas angetriebene Sohlagbohreinrichtung, insbesondere für Tiefbohrungen, welche in Form eines mit einem Schlagkolben ausgestatteten Zylinders in das Bohrloch einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum des Schlagkolbens mit einem Windkessel über ein vom Druck im Windkessel gesteuertes Abschlußorgan in Verbindung steht.
2. 2. Bohreinriclhtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan am oberen Ende des Schlagkolbens angeordnet ist und der Kolben unter der Wirkung einer Rückholfeder steht. '";.:.
3. 3. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan aus einem selbstlidernden Stopfen aus elastischem Material besteht.
4. 4. Bohreinridhtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscihlußorgan mit Hilfe einer selbstlidernden Nutringmanschette abgedichtet ist.
5. 5. Bohreinridhtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan des Windkessels einen Magneten aufweist, der den mit einer Dichtungsmanschette versehenen Kolben oberteil so lange gegen die untere Ausströmöffnung des Windkessels drückt, bis der Druck im Windkessel die Haftkraft überwindet, worauf eine¹ schlagartige Öffnung des Windkessels erfolgt. ■ . . ■
6. 6. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schlagkolben und der Wandung seines Zylinders ein Spalt oder Labyrinthrillen vorgesehen sind, durch die mehr Luft oder Gas hindurchströmen kann als durch die den Windkessel speisende Einströmöffnung..
7. 7. Bohreinriclhtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkessel im oberen, hohl ausgebildeten Teil des Schlagkolbens angeordnet ist.
8. 8. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzufuhr zum Windkessel zwangläufig gesteuert ist, indem das Steuerungsorgan aus einem auf ■ einem Zapfen gegen die Wirkung einer Feder ' verschiebbaren.Liderungsring besteht, welcher Lufteintrittsöffnungen auf dem Zapfen steuert und an seiner Außenseite den Arbeitsraum des Zylinders gegen'den Windkessel als Abscihlußorgan abschließt. .-.
9. 9. Bohreinridhtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, -daß über dem Harnmerwerkzeug eine zugleich als Schwerstange dienende, gefüllte: Druckgasflasche angeordnet ist. '.'·'..
10. 10. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zugleich als Schwerstange dienender, geschlossener, mit Trockeneis gefüllter Hochdruckbehälter über dem Hammer angeordnet ist, der über ein Standrohr mit Düse mit dem Windkessel in Verbindung steht. ' '110,

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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