DE34976C - Bohrmaschine für festes Gestein - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 5: Bergbau.

Auf beiliegender Zeichnung ist:

Fig. ι ein Verticalschnitt durch die Maschine,

Fig. 2 die vordere Ansicht derselben mit einem Schnitt nach der Linie x-x der Fig. 1,

Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie y-y der Fig. 1,

Fig. 4 ein Querschnitt nach der Linie %-% der Fig. 1,

Fig. ς die Ansicht des oberen Theiles des Gestelles, von oben gesehen,

Fig. 6 ein Verticalschnitt durch den oberen Theil der Maschine, in gröfserem Mafsstabe wie Fig. i,

Fig. 7 ein Querschnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 6, und

Fig. 8 ein Theil des Querschnittes, Fig. 4, nach der Linie \-\, in demselben Mafsstabe wie Fig. 6 und 7.

Fig. 9 zeigt einen Verticalschnitt durch einen Theil des Cylinders mit veränderter Emrichtung zum Drehen des Kolbens.

Fig. 10 und 11 sind Ansichten der Schalträder der Einrichtung Fig. 9, und

Fig. 12 und 13 stellen die Ansichten des Schiebers von der Seite und von vorn' dar.

A ist der Bohrcylinder, in welchen ein Kolben B eingepafst ist, dessen Stange B¹ an ihrem Ende einen Bohrkopf B² hat, in welchem der Bohrer B^s befestigt ist.

An dem Cylinder sind Längsflantschen a a, Fig. 3 und 4, angebracht, welche in die Gleitbahnen α¹ α¹ der Sohlplatte A¹ eingeschliffen sind.'

Der Bohrcylinder A nebst den zugehörigen Theilen kann vermittelst der Spindel C, welche durch die Kurbel C¹ gedreht wird, gehoben und gesenkt und gegen die Sohlplatte verstellt werden. Die Schraube C geht durch die in den Cylinder eingelassene Mutter a¹ und ist durch den an der Sohlplatte befestigten Träger α³, Fig. 1, verhindert, sich der Länge nach zu verschieben.

Auf der Sohlplatte A¹ springt nach rückwärts der hohle Zapfen A^ vor, welcher in den aufgeschlitzten, den oberen Theil des Gestelles bildenden Klemmring A^s pafst. Zum Zusammenziehen dieses Ringes dient die Mutter λ⁶; Fig. 1, 2 und 5 zeigen die Construction des Gestelles.

Der Klemmring A³ ist mit Zapfen versehen, welche in Zapfenlager a^l der Schenkelstücke A^ des Gestelles eingreifen. Infolge dessen kann der Klemmring und die Sohlplatte des Bohrcylinders, sowie der Bohrcylinder selbst sich in einer mit den Schenkelstücken parallelen und zwischen denselben liegenden Ebene um die Achse der Zapfen des Klemmringes drehen.

Der Cylinder kann aber auch vermittelst des im Klemmring steckenden Zapfens A² der Sohlplatte um diesen Zapfen und mithin in einer Ebene gedreht werden, welche vertical auf der parallel mit den Schenkelstücken gelegten Ebene steht.

Durch die Drehung um den Zapfen A² der Sohlplatte einerseits und um die Zapfen des Klemmringes andererseits kann die Maschine genau eingestellt werden und in dieser Stellung durch Anziehen der Muttern a⁶ und a⁶ unverrückbar gehalten werden. Das Anziehen der Muttern a⁵ bewirkt die Feststellung der Zapfen des Klemmringes in den Zapfenlagern λ⁴ der Schenkelstücke, während durch das Anziehen

der Mutter α^β die Feststellung des Zapfens A² der Sohlplatte in dem Klemmring bewirkt wird.

Zwischen den hinteren Enden der beiden Schenkelstücke A* ist das Bein A⁵ angeordnet. Dasselbe läfst sich in einer zwischen den Schenkelstücken gelegenen und mit denselben parallelen Ebene drehen und vermittelst Anziehens der Muttern a¹ fest einstellen.

An den entgegengesetzten vorderen Enden der Schenkelstücke sind die Beine A⁶ des Dreifufses so befestigt, dafs sie in Ebenen gedreht werden können, welche senkrecht auf die Drehungsebene des hinteren Beines A⁵ gerichtet sind. Durch Anziehen der Muttern a^s werden die Beine A⁶ festgestellt.

Die Enden der Beine sind zugespitzt, wie bei α⁹, um besseren Halt für die Maschine auf dem zu bohrenden Gestein zu haben. Gewichte a¹⁰ dienen dazu, der Maschine gröfsere Stabilität zu geben.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Beine mit viereckigen, zur Unterstützung der Gewichte dienenden Schultern a^u versehen.

Das untere Cylinderende ist vermittelst des Deckels A¹ uiid das obere durch den Deckel A^e geschlossen. Letzterer besteht aus einer in den Ring A⁹ eihgepäfsten Metallscheibe. Der Ring A⁹ ist durch drei Bolzen auf den Cylinder geschraubt.

Die M'etallscheibe Ä^s wird durch die beiden Bolzen b und die Feder i>² gehalten. Diese Feder kann aus einem einzigen oder mehreren Blättern bestehen und ist so gebogen, dafs sie in ihrer Mitte auf die Scheibe A* drückt. Die Bolzen b gehen durch den unteren Deckel hindurch, sowie durch den Ring A⁰ Und die Enden der Feder #² und sind oberhalb der letzteren mit Muttern b¹ versehen. Durch Verstellen dieser Muttern läfst sich die Spannung der Feder beliebig ändern.

Im Falle der Kolben am Ende des Hubes gegen den oberen oder Unteren Cylinderdeckel äristöfst, kann kein Bruch stattfinden, weil beide Deckel durch die Feder b'² und die Bolzen 'b so mit dem Bohrcylinder A verbunden sind, dafs sie in der Richtung der Achse des Cylinders ausweichen können, sobald nur die Spannung der Feder 'b'¹ durch die Muttern ^' regulirt ist.

Der Kolben ist mit passender Liderung versehen und hat eine hohle, cylindrische Verlängerung Bⁱ , welche zur Aufnahme einer Spindel!) dient, welche mit äufserem, mehrgängigem, sehr steilem Schraubengewinde versehen ist. Letzteres pafst in das innere "Gewinde der Mutter δ³, welche in dem oberen Ende der Kolbenverlängerung Bⁱ eingeschraubt oder auf andere Weise befestigt ist. Auf dem Umfange der 'Kolbenverlängerung sind Längsnuthen s eingeschnitten, welche durch Kanäle s^l mit der inneren Höhlung, in welcher sich die Spindel D befindet, communiciren.

Das treibende Fluidum strömt durch die Nuthen s und prefst auf die obere Fläche des Kolbens, es strömt aber gleichzeitig durch die Kanäle s¹ in das Innere der Kolbenverlängerung und drückt auf den Boden der Aushöhlung.

Hierdurch wird die ganze Querschnittsfläche des Kolbens beim Arbeitshub oder dem Niedergang des Kolbens durch die treibende Kraft belastet und wirksam gemacht.

Am Cylinder ist ein Ventilkasten A¹⁰ angegossen, in welchem das Ventil E sitzt, durch dessen Bewegung das treibende Fluidum nach dem einen oder dem entgegengesetzten Ende des Cylinders geleitet wird.

In dem Ventilkasten befinden sich die Ventilsitze c und c¹, welche vermittelst der Kanäle c² und c³ mit dem Cylinder A auf beiden entgegengesetzten Seiten des Kolbens B communiciren.

Das Ventil E besteht aus zwei sich kreuzenden Rippen, wie in Fig. 12 und 13, welche durch Scheiben d d¹ mit einander verbunden sind. Diese Scheiben springen ringsum über den Rand der beiden Sitze c c¹ vor, wenn sie auf denselben aufliegen, und haben Ausschnitte d* in diesem vorspringenden Theil des Scheibenumfanges.

Die Gröfse der. hin- und hergehenden Bewegung des Ventils E ist sehr gering; es schliefst dabei abwechselnd mit der einen oder der anderen Scheibe d oder d¹ auf dem Sitz c oder c¹ und läfst dadurch das treibende Fluidum abwechselnd über oder unter dem Kolben einströmen. Dasselbe gelangt durch das Rohr c* in den Ventilkasten A¹⁰,

■e ist ein ringförmiger Ausströmungskanal, welcher in der inneren Wand des Cylinders A angebracht ist und über welchen sich ,der Kolben bei jedem Hub hin- und herbewegt.

In Fig. ι und 6 ruht das Ventil JE mit der Scheibe d auf dem Sitz c, während der Sitz c^l und mithin auch der Zugang aus dem inneren Ventilkasten in den ringförmigen Kanal c³ ■offen ist.

Das treibende Fluidum dringt durch die Einschnitte d* in der.Scheibe d und sucht das Ventil von dem Sitz c zu heben, indem es auf den vorstehenden Rand der Scheibe d drückt. Da jedoch der entgegengesetzte Druck auf die ganze Fläche der Scheibe d¹ gröfser ist, so hält er das Ventil dicht schliefsend auf dem Sitz c.

Das treibende Fluidum gelangt bei dieser Ventilstellung durch die Oeffnung im Sitz c¹ in den ringförmigen Kanal c³ und aus diesem durch die Längsnuthen 5 und Kanäle s¹ über und in den Kolben B. Letzterer bewegt sich durch den Druck des treibenden Fluidums mit

rasch zunehmender Geschwindiglceit nach untgn, so dafs das, treibende Fluidum nicht schnell genug durch die Oeffnung e¹ hindurchdringen kann, damit das Druckmaximum, über. d§rn Kolben während des abwärts gehenden Hubes erhalten bleibt.

Der Druck auf die Fläche d^l des Ventils nimmt infolge dessen so ab, dafs der in der entgegengesetzten Richtung auf den über den Sitz c vorstehenden Rand der. Scheibe d ausgeübte Druck im Stande ist, das Ventil auf den Sitz c¹ zu pressen.

Das treibende Fluidum kann nun nicht mehr nach dem Kanal c³ strömen; es nimmt seinen Weg durch den geöffneten Sitz c und den Kanal c² in dem Cylinder auf der unteren Seite des Kolbens, denselben nach aufwärts drückend.

Die zu einer Ventilbewegung nöthige, Zeitdauer ist abhängig von dem Flächeninhalt des über den Sitz c vorspringenden Randes der Scheibe d oder von der Differenz des Flächeninhalts der Scheibe d und dem Sitz c.

Je kleiner diese Differenz und je .gröfser die Fläche des vorspringenden Randes der Ventilscheibe d ist, um so schneller wechseln die hin- und hergehenden Bewegungen des Ventils; je kleiner dagegen die Randfläche gemacht wird, um so viel länger beharr.t das Ventil in der Stellung, Fig. ι und 6.

Will man demnach die Zeitdauer der Eröffnung des Ventils verlängern, so dafs der Kolben den gröfseren Theil seines Hubes zurücklegt, ehe das Ventil gegen den Sitz c¹ geworfen und die Zuströmung des treibenden Fiuidums abgeschlossen wird, so braucht man nur die Ausschnitte d* gröfser zu machen oder die vorspringende Randfläche der Scheibe zu vermindern.

Umgekehrt wird die Zeitdauer der Einwirkung des treibenden Fiuidums um ,so kleiner, je kleiner die Ausschnitte d* gemacht werden.

•Beim Anfang jeder Kolbenbewegung ist der Zugang zu dem ringförmigen Ausströmungskanal e offen; sobald aber der Kolben einen Theil seines Weges zurückgelegt hat, verschliefst er diesen Kanal. Um zu verhindern, dafs sich im unteren Ende des Cylinders ein Theil des treibenden Fiuidums anhäufe und, von der Ausströmung abgeschlossen, durch Gegendruck die Kraft des Arbeitshubes oder des Niederganges des Kolbens abschwäche und . die .Leistung . der Maschine vermindere, ist ein zweites Ventil angebracht, vermittelst dessen das treibende Fluidum unter dem Kolben auch dann noch entweichen kann, wenn der Zugang zum ringförmigen Ausströmungskanal e durch den Kolben abgeschlossen ist.

Durch genanntes Ventil wird eine directe „Communication, des unter dem Kolben befindi liehen Raumes mit der Ausströmung bewirkt, und zwar durch folgende, in Fig. 2, 4 und. 8 dargestellte Einrichtung.

In, dem Gufsstück des Cylinders unterhalb des Ventilkastens. beöndet sich die Kammer e¹ für ein kleines Ventil e³ mit einem cylindrischen Stiel, welcher in die cylindrische Ausbohrung e⁴' eingelegt ist. Die Ventilscheibe ist mit dem cylindrischen Stiel durch einen gerippten Theil verbunden, welcher das treibende Fluidum durchlassen kann, während der cylindrische Stiel so in die cylindrische Ausbohrung e⁴ eingepafst ist, dafs er das treibende Fluidum nicht durchläfst. Das äufsere Ende der Ausbohrung e* ist durch die Schraube e² geschlossen; von dem inneren Ende der Ausbohrung führt der Kanal e⁵ zu dem ringförmigen Einströmungskanal c³. '.■■■'

Das Innere der Kammer e¹ communicirt durch den Kanal e⁶ mit dem unteren Einströmungskanal c², wie in Fig. 4 und 8 gezeigt ist.

Sobald nun das Ventil E den Sitz c geschlossen hat, wie in Fig. 1 und 6, strömt das treibende Fluidum, wie schon erwähnt, über den Kolben; ein Theil dieses Fiuidums erfüllt den Kanal e⁵ und preist auf das cylindrische Ende des Ventils e³, dasselbe nach aufseh schiebend, so dafs die Scheibe des Ventils sich von ihrem Sitz hebt. Hierdurch wird aber eine Communication zwischen dem Kanal c² durch die Kammer e¹, an dem Ventil e² vorbei, durch die Ausbohrung eⁱ und den Kanal e⁷ nach der Ausströmung e eröffnet. Es wird folglich, nachdem der Kolben bei seinem abwärtsgehenden Hub fäen ringförmigen Ausströmungskanal e geschlossen, die Ausströmung des Fiuidums unter dem Kolben trotzdem durch den Kanal c² und das Ventil e³ vermittelt.

Wenn der Kolben seinen Niedergang vollendet hat und das Ventil E den Sitz c verlassen , strömt das treibende Fluidum durch diesen Sitz, den Kanal c² und den Kanal e^e in die Ventilkammer e^l und prefst das Ventile³ fest auf seinen Sitz, wodurch die Communication zwischen der Ausströmung und dem unteren Theil des Cylinders abgeschlossen wird.

Aus vorstehendem ergiebt sich, dafs das Ventil e³ geöffnet bleibt, während der Kolben seinen abwärts gerichteten oder Arbeitshub macht; dafs es dagegen geschlossen ist, wenn der Kolben seinen aufwärts gerichteten Hub macht oder zurückgeht.

Die Einrichtung zum Drehen des Kolbens und der Bohrstange ist in Fig. 6 und 7 dargestellt und besteht in folgendem:

Die Spindel D hat oben einen Knopf D¹, welcher von der Hülse F umschlossen ist, welche letztere dicht schliefsend in das obere Ende des Cylinders A eingepafst ist. Gegen den Knopf D' und die Hülse F wird die Deckelscheibe ^4⁸ vermittelst der Feder b² an-

geprefst. Die Hülse jF sitzt auf einem Ring/", welcher leicht in die Bohrung des Cylinders hineinpafst und auf einer Schulter desselben aufliegt. Durch diesen Ring geht die Spindel D hindurch.

Der innere Umfang der Hülse F ist mit Zähnen/¹, Fig. 3 und 7, versehen, während im Kopf Z)¹ der Spindel die verschiebbaren federnden Sperrklötze F¹ excentrisch eingelegt sind.

Dieselben bestehen aus Metallstücken, die in den Gleitbahnen /² des Spindelkopfes eingepafst sind und auf deren cylindrische Stiele/³ die Schraubenfedern /⁴ drücken, um die Sperrklötze in Eingriff mit den Zähnen f¹ der Hülse F zu bringen.

Bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens im Cylinder wird durch die die Spindel D umschliefsende Mutter b³ des Kolbens eine Drehung der Spindel um ihre Achse erstrebt. Beim Arbeitshub oder dem Niedergang des Kolbens sucht sich die Spindel D mit dem Kopf D¹ durch die Einwirkung der Mutter auf die Gänge der Spindel nach der Richtung der Pfeile in Fig. 3 und 7 zu drehen. Die Spindel kann sich nach dieser Richtung drehen, weil die Sperrklötze F¹ leicht über die Spitzen der Zähne/¹ hinweggleiten, ohne sich in die Zahnlücken einzustemmen.

Beim Arbeitshub dreht sich mithin die Spindel mit den Sperrklötzen, während der Kolben und die Bohrstange sich nicht mitdrehen. Anders ist es aber beim Rückgang oder Aufgang des Kolbens,; hier sucht die Mutter b³ des Kolbens die Spindel und den Spindelkopf mit dessen Sperrzähnen nach einer den Pfeilen entgegengesetzten Richtung zu drehen. Da aber die Sperrklötze F¹ nun nicht mehr über die Spitzen der Zähne /' hinweggleiten können, sondern fest in die Zahnlücken eingeprefst sind, so mufs der Kolben nebst Bohrstange sich um die Spindel drehen, während letztere ihre relative Lage gegen den Cylinder nicht verändert.

Die Hülse F wird nur durch die Spannung der gegen die Deckelscheibe A^s pressenden Feder i>² in dem Cylinder festgehalten; mithin wird auch, wenn z. B. der Bohrer sich in einem Felsenspalt fängt oder durch andere Ursachen seiner Drehung ein grofser Widerstand entgegengesetzt wird, der durch den Druck der Feder b² erzeugte Reibungswiderstand zwischen Deckelscheibe A^e und Hülse F überwunden und eine Drehung der letzteren in dem Cylinder erfolgen, ohne dafs ein Bruch einzelner. Theile stattfinden kann.

Diesen Vortheil erreicht man, wie aus Obigem hervorgeht, dadurch, dafs ein Theil der zum Drehen dienenden Einrichtung nur durch Reibung in dem Cylinder festgehalten wird. Dieser Theil ist beispielsweise bei der beschriebenen Maschine die gezahnte oder Sperrhülse F, welche bei der gewöhnlichen Bohrarbeit fest und unverrückbar im Cylinder ist und sich nur in besonderen Fällen, wenn ein starker Druck auf dieselbe ausgeübt wird, mit der Spindel dreht.

Anstatt dafs die Sperrklötze F¹ im Spindelkopf angebracht sind, können dieselben auch in der Hülse F liegen, und die Sperrzähne f¹ springen in diesem Falle aus dem Umfang des Spindelkopfes heraus. Die Hülse F ist nur durch Reibungswiderstand unbeweglich mit dem Cylinder verbunden und dreht sich unter gewissen Umständen mit der Spindel.

Anstatt einer Sperrhülse, deren Zähne nach der Länge des Cylinders hin gerichtet und im Eingriff mit Sperrklötzen sind, läfst sich der Mechanismus zum Drehen des Bohrers durch zwei mit Sperrzähnen versehene und in einander greifende Ringe herstellen, von welchen einer durch Reibung in dem Cylinder festgehalten wird, während der andere fest mit dem Spindelkopf verbunden ist und mit seinen Zähnen die Stelle der Sperrklötze versieht.

Diese veränderte Construction ist in Fig. 9, ι ο und 11 dargestellt.

Bei dieser Einrichtung ist der eine Zahnring F in die Deckelscheibe A⁸ eingelassen und durch den durch die Spannung der Feder b² auf die Deckelscheibe verursachten Druck mit dem Cylinder verbunden, während der andere Zahnring F'¹ an dem Spindelkopf D¹ der Spin-· del D vermittelst der Zapfen /⁵, welche in Einschnitte/⁰ des Spindelkopfes einpassen, unverrückbar befestigt ist, wie Fig. 10 zeigt. Auch hier ist ein Ring/ in den Cylinder eingelassen , zwischen welchem und dem Zahnring F² die ringförmige Feder/⁷ eingelegt ist, welche dazu dient, den Zahnring F² gegen den Zahnring F zu drücken. Auf ihren gegen einander zugekehrten Flächen sind beide Ringe mit Sperrzähnen/¹, wie in Fig. 10 und 11, versehen. Dieselben sind so gestaltet, dafs sich der Ring F² leicht auf dem Ring F in einer gewissen Richtung drehen kann, während er, nach der entgegengesetzten Richtung gedreht, mit seinen Zähnen fest in die Zähne des Ringes F eingreift, so dafs sich kein Ring ohne den anderen drehen kann.

Bei dem abwärts gehenden oder Arbeitshub des Kolbens dreht sich die Spindel D in der Mutter b³ des Kolbens, und der am Spindelkopf befestigte federnde Ring F² gleitet mit seinen Zähnen leicht über die Zähne des Ringes F.

Beim aufwärts gehenden Hub oder Rückgang des Kolbens sucht die Mutter b³ die Spindel mit dem Spindelkopf und den an demselben sitzenden Zahnring F'² nach der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Da aber die Zähne der beiden Ringe nun in einander

greifen, so bleibt die Spindel unbeweglich, und es mufs sich daher der Kolben um letztere drehen.

Sobald ein aufsergewöhnlicher Widerstand bei der Drehung des Bohrers stattfindet, ist die durch die Spindel und die Zähne des Zahnringes F² ausgeübte Kraft hinreichend, um den Druck zu überwinden, durch welchen der andere Ring F im Cylinder festgehalten wird. Mithin dreht sich in solchem Falle der Ring F mit der Spindel, und ein Bruch von Maschinentheilen ist unmöglich gemacht.

Claims (6)

Patent-Ansprüche: An der in Fig. ι bis 13 dargestellten Bohrmaschine für hartes Gestein, charakterisirt durch einen vermittelst eines treibenden Fluidums in einem Cylinder hin- und herbewegten Kolben, an dessen Kolbenstange der sich nur beim Rückgang des Kolbens drehende Bohrer sitzt:

1. Das durch die Druckdifferenz des treibenden Fluidums auf die beiden Seiten der Endscheiben d d^L zwischen den Sitzen c c¹ selbstthätig hin- und herbewegte, die Vertheilung dieses Fluidums über und unter den Kolben bewirkende Ventil E, dessen Bewegung durch Vergrößerung der Einschnitte d* regulirt wird.

2. Das mit dem Ventil E zusammenwirkende Ventil e³, welches selbstthätig beim Arbeitshub des Kolbens eine Communication des Kanals c² mit der Ausströmung e herstellt, dieselbe beim Rückgang des Kolbens aber abschliefst.

3· Der Cylinder und Kolben, sowie die in einer Mutter des Kolbens eingepafste Spindel in Combination mit einer Einrichtung zum Drehen des Kolbens, bestehend aus zwei zusammenwirkenden Theilen (entweder Zahnringe oder Sperrklötze und Sperrhülse), von welchen der eine Theil nur durph Reibung im Cylinder festgehalten, der andere aber an der Spindel befestigt ist.

4. Der Cylinder, der Kolben und die Spindel in Combination mit dem Mechanismus zum Drehen des Bohrers, bestehend aus der mit Sperrzähnen^¹ versehenen Hülse F, welche durch Reibung in dem Cylinder festgehalten wird, und aus Sperrklötzen F¹, welche im Spindelkopf angebracht und mit den Zähnen der Hülse in Eingriff sind.

5. Das den Cylinder tragende Gestell j bestehend aus den Beinen A^h A^e A^e und den am oberen Ende derselben so mit denselben verbundenen, einen drehbaren Klemmring A³ zwischen sich tragenden Schenkelstücken Λ⁴, dafs sich das Hinterbein A^s parallel mit den Schenkelstücken, die beiden Vorderbeine A^e aber senkrecht zu den Schenkelstücken drehen lassen.

6. Der Cylinder A und die in demselben angeordnete Spindel D in Combination mit dem verlängerten Kolben BB*, in dessen Aushöhlung die Spindel hineinragt und welcher mit Kanälen s¹ versehen ist, durch welche das treibende Fluidum in das Innere des Kolbens eindringen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.