DE533932C - Device for balancing the load on rotary drills - Google Patents

Description

Bei Tiefbohrapparaten mit . drehender Hauptbewegung ist es bekanntlich von allergrößter Wichtigkeit, daß das eigentliche Bohrwerkzeug, z. B. der Fischschwanzmeißel, dauernd unter bestimmtem Drucke mit dem Gebirge in Berührung bleibt. Dabei geht man zweckmäßig so weit, als es die Festigkeit des Meißels und des Gestänges, an welchem dieser gedreht wird, zuläßt. Steigt nun infolge von Klemmungen, harten Einschlüssen im Gebirge u. dgl. der Widerstand des= Gebirges plötzlich an, so liegt die Gefahr eines Gerätebruches mit seinen unangenehmen und zeitraubenden Folgen nahe. Bei den üblichen, sogenannten Rotary-Apparaten bleibt es zumeist der Bedienungsmannschaft überlassen, die zweckmäßigen Grenzen einzuhalten. J ede Unachtsamkeit wird dabei entweder durch zu geringen Bohrfortschritt oder durch Unfälle am Geräte gestraft. Da diese letzteren die unangenehmeren Folgen haben, bleibt man mit Vorliebe weit unter der Leistungshöchstgrenze. Das Material wird zwar dabei geschont, doch auch der Bohrfortschritt bleibt weit unter dem zu erzielenden.With deep drilling rigs with. It is known that it is of the greatest possible turning motion Importance that the actual drilling tool, e.g. B. the fishtail chisel, constantly under certain pressure with the Mountains remain in contact. It is advisable to go as far as the strength the chisel and the rod on which it is rotated, allows. Now increases as a result of jamming, hard inclusions in the mountains and the like, the resistance of the = Mountains suddenly, there is the risk of a device breakage with its unpleasant and close to time-consuming consequences. It mostly stays with the usual, so-called rotary devices leave the operating team to comply with the appropriate limits. Every Carelessness is either due to insufficient drilling progress or accidents punished on the device. Since these latter have the more unpleasant consequences, one stays preferably far below the maximum performance limit. The material is spared, but the drilling progress also remains far below that which can be achieved.

Um den geschilderten Umständen abzuhelfen, sind verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen und zum Teil auch ausgeführt worden, bei welchen das Nachlassen des Bohrgestänges von dem Drehmoment an dem seiben abhängig gemacht wird bzw. das Gestänge gezogen wird, sobald das Drehmoment eine gegebene Grenze erreicht. Im großen und ganzen handelt es sich dabei um versehiedenartigangeordneteDifrerenzialgetriebe, die einerseits unter dem Einfluß des Antriebsmomentes für den Drehtisch, anderseits unter demjenigen des Gestängegewichtes stehen. Sie haben gemeinsam den Nachteil, daß wegen des mit der Teufe stetig anwachsenden Gestängegewichtes das Antriebsmoment für den Drehtisch ebenfalls stetig ansteigen müßte. Um das gestörte Gleichgewicht wiederherzustellen, werden Wechselräder, Getriebe u. dgl. eingeschaltet und dadurch das VerhältnisIn order to remedy the circumstances described, various devices are proposed and in some cases it has also been carried out, in which the slackening of the drill pipe of the torque on which it is made dependent or the linkage is pulled as soon as the torque reaches a given limit. By and large, these are differentially arranged differential gears, on the one hand under the influence of the drive torque for the turntable, on the other hand under that of the weight of the linkage. They have the common disadvantage that because of the weight of the boom, which steadily increases with the depth the drive torque for the turntable would also have to increase steadily. To restore the disturbed equilibrium, change gears, gears and the like are switched on and thereby the ratio

— Antriebsmoment des Drehtisches zu vom Gestängegewicht herrührenden Drehmoment- Drive torque of the turntable to the torque resulting from the weight of the rod

— stufenweise veränderlich gemacht. Die Stufen geben jedoch auch nur eine grobe Annäherung an das richtige Verhältnis, so daß das Drehmoment an dem Bohrgestänge nur jeweils knapp vor der Stufenänderung seinen zulässigen Höchstwert erreicht, sonst dauernd darunter bleiben muß.- made gradually changeable. However, the levels only give a rough approximation to the correct ratio so that the torque on the drill pipe only reached its maximum permissible value just before the level change, otherwise continuously must stay below.

Weiter sind Vorrichtungen bekannt geworden, bei welchen die Änderung des Dampf-Devices have also become known in which the change in the steam

druckes an" der -Antriebsmaschine beim Bohren dazu .benutzt wird, die Ein- oder Ausschaltung des Windwerkes -einzuleiten. Doch erreichen auch diese Vorrichtungen nicht eine vollkommene Unabhängigkeit des Steuervorganges von dem Gestängegewicht und ein genügend gleichmäßiges Drehmoment.pressure on "the drive machine when drilling is used to initiate the activation or deactivation of the winch. Indeed even these devices do not achieve complete independence of the control process of the weight of the linkage and a sufficiently uniform torque.

Demgegenüber stellt vorliegende Erfindung eine Lösung der Aufgabe, die Leistung stets auf dem zulässigen Höchstmaße zu halten, jeder Steigerung jedoch sofort Einhalt zu bieten, dar, welcher die Mängel der bekannten Vorrichtungen nicht anhaften. Es wird erfindungsgemäß einerseits das Antriebs-¹S moment des Drehtisches durch eine dynamometerähnliche Vorrichtung aufs genaueste bewertet, anderseits die Einstellung der Dynamometervorrichtung zur Steuerung der Nachlaß- bzw. der Hubvorrichtung herangezogen. Auf diese Weise wird, da die Vorrichtung nur die Steuerung zu übernehmen hat, leichte, empfindliche Konstruktion und vollkommene Unabhängigkeit der Einstellung von dem Gestängegewicht erreicht. In beiliegenden Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise in zwei Ausführungen dargestellt. Bei der Ausführung laut Abb. ι und 2 wird das Antriebsmoment des Drehtisches an der Spannung einer Antriefoskette bewertet, bei der zweiten, laut Abb. 3, an dem Verdrehungswinkel einer Antriebswelle, wobei in zweckmäßiger Weise die Winkelbewegung durch Einschalten einer Schraube in Längsbewegung umgewandelt wird.In contrast, the present invention provides a solution to the problem of always keeping the performance at the maximum permissible level, but immediately stopping any increase, which does not adhere to the shortcomings of the known devices. It is according to the invention on the one hand the drive ¹ S moment of the turntable by a dynamometer similar device rated most accurately, used on the other hand the setting of the dynamometer apparatus for controlling the inheritance or the lifting device. In this way, since the device only has to take over the control, a light, sensitive construction and complete independence of the adjustment from the weight of the linkage is achieved. In the accompanying drawings, the subject matter of the invention is shown, for example, in two versions. In the embodiment according to Fig. 1 and 2, the drive torque of the turntable is evaluated on the tension of a drive chain, in the second, according to Fig. 3, on the angle of rotation of a drive shaft, the angular movement being converted into longitudinal movement by switching on a screw .

Abb. ι ist eine Vorderansicht, Abb.- 2 ein Grundriß der ersten Ausführungsform. Es bedeutet A den Drehtisch, welcher, wie üblich, durch (nicht dargestellte) Kegelräder über das Kettenrad B, Kette D von dem Kettenrade C angetrieben wird. Das ziehende Trum der Kette D wird durch Rolle E gespannt. Diese ist auf einem Hebel F und letzterer in G verlagert und am freien Ende durch Gewichte H belastet. Hebel F ist mit der Steuerwelle/ verkeilt; diese trägt an ihrem anderen Ende zwei Daumen oder Nocken /, /, welche die Kupplungsmuffe K wechselweise gegen die Kegelräder M, M bewegen. Letztere werden durch das Kegelrad N über Kettenrad O, Kette R von dem Kettenrad P angetrieben, welches auf derselben Wellet wie auch C sitzt, können jedoch selbstverständlich in beliebiger anderer Weise angetrieben werden. Kegelräder M, M laufen auf Welle L leer, nehmen sie jedoch mit, wenn die Muffe K an dem einen oder dem anderen anliegt. Welle L endet in einer (nicht dargestellten) Schnecke, die in das Schneckenrad T eingreift. Letzteres wird bei Bedarf vermittels einer Klauenkupplung W mit der Trommelwelle und somit auch mit der Fördertrommel V gekuppelt. Auf der Fördertrommel ist das Seil, welches das Gestänge trägt, aufgewickelt.Fig. Ι is a front view, Fig. 2 is a plan view of the first embodiment. It means the A turntable, which, as usual, (not shown) by means of bevel gears on the chain wheel B, D chain of the Kettenrade C is driven. The pulling strand of the chain D is tensioned by pulley E. This is shifted on a lever F and the latter in G and loaded by weights H at the free end. Lever F is keyed to the control shaft /; this has two thumbs or cams /, / at its other end, which move the coupling sleeve K against the bevel gears M, M alternately. The latter are driven by the bevel gear N via chain wheel O, chain R from chain wheel P , which sits on the same shaft as C , but can of course be driven in any other way. Bevel gears M, M run empty on shaft L , but take them with them when the sleeve K rests against one or the other. Shaft L ends in a worm (not shown) that engages worm wheel T. If necessary, the latter is coupled to the drum shaft and thus also to the conveyor drum V by means of a claw coupling W. The rope that carries the linkage is wound onto the conveyor drum.

Bei normalem Betriebe, also solange das Antriebsmöment des Drehtisches in den zulässigen Grenzen bleibt, hält die Spannung der Kette D Rolle E und somit auch Muffe K in der dargestellten Mittelstellung. Hat sich nun der Meißel freigebohrt, so sinkt das Antriebsmoment des Tisches, somit auch die Kettenspannung. Unter dem Einflüsse der Gewichte H schwingt die Rolle E in Richtung des Pfeiles II aus, und wird die Muffe K gegen das rechte Kegelrad M gedrückt. Nun wird Welle L mitgenommen und dreht über das Schneckenrad T die Trommel V so weit herum, bis genügend Seil abgewickelt ist, um wieder normale Verhältnisse herzustellen. Steigt umgekehrt aus irgendeinem Grunde das Antriebsmoment an, so wird Rolle E in Richtung des Pfeiles I ausschwingen, und damit wird K an das linke Kegelrad M gedrückt. Welle L wird abermals angetrieben, jedoch in umgekehrter Richtung, und nun so viel Seil aufgewickelt, als nötig ist, um den Meißel zu befreien.In normal operation, so as long as the drive power of the turntable remains within the permissible limits, the tension of the chain D, roller E and thus also the sleeve K , holds in the center position shown. If the chisel has now drilled free, the drive torque of the table drops, and so does the chain tension. Under the influence of the weights H, the roller E swings out in the direction of the arrow II, and the sleeve K is pressed against the right bevel gear M. Now shaft L is taken along and rotates drum V via worm wheel T until enough rope has been unwound to restore normal conditions. Conversely, if the drive torque increases for whatever reason, roller E will swing out in the direction of arrow I, and K is thus pressed against the left bevel gear M. Shaft L is driven again, but in the opposite direction, and now as much rope is wound up as is necessary to free the chisel.

Wird nun das Gewicht veränderlich, Kettenrad O austauschbar gemacht, so hat man die Möglichkeit, die Vorrichtung den verschiedensten Betriebsverhältnissen anzupassen.' Die geschilderte Antriebsart der Fördertrommel ist vollkommen willkürlich gewählt. Will man eine besonders feine Steuerung des _ Nachlassens bzw. des Lüftens erzielen, so wind man die Trommel durch einen Hilfsmotor (Elektro- oder Druckluftmotor, Dampfmaschine), welcher klein und raschlaufend gewählt wenden kann, antreiben und diesen Hilfsmotor durch die Vorrichtung steuern. Auch wind es zweckmäßig sein, Hebel F mit einem Schwingungsdämpfer beliebiger Bauart auszurüsten. Schließlich kann man die Gewichte H durch Druckluftzylinder o. dgl. bzw., wie das in der Ausführung laut Abb. 3 geschehen ist, durch Federkraft ersetzen. If the weight is now variable, and the chain wheel O is made replaceable, it is possible to adapt the device to the most varied of operating conditions. The described type of drive of the conveyor drum is chosen completely arbitrarily. If you want to achieve a particularly fine control of the release or ventilation, you wind the drum by an auxiliary motor (electric or compressed air motor, steam engine), which can turn small and fast, and control this auxiliary motor through the device. It is also useful to equip lever F with a vibration damper of any type. Finally, the weights H can be replaced by compressed air cylinders or the like or, as was done in the embodiment shown in Fig. 3, by spring force.

In der zweiten Ausführungsform (Abb. 3) entspricht Welle 1 etwa Welle 5" in Abb. 2, dient also zum Antrieb des Drehtisches. Welle ι trägt ein Steilgewinde 2, welches in das Gegengewinde der Muffe 3 eingreift. Letztere treibt am Vierkant Welle 4 und weiter in beliebiger Weise denDrehtisch an. Gegen die Muffe 3 legt sich, unter dem Drucke der Feder 8, Scheibe 5 an; diese schwingt am Arme 6 um den Zapfen 7, welcher G in Abb. ι entspricht und mit der Steuerwelle verbunden ist. Zwischen 3 und 5 schaltet man zweckmäßig eine Kugellagerung ein. Wird nun Welle 1 angetrieben, so hat Muffe 3 das Bestreben, im Sinne des Pfeiles I zu wandern.In the second embodiment (Fig. 3), shaft 1 corresponds approximately to shaft 5 ″ in Fig. 2, so it serves to drive the turntable. Shaft ι carries a coarse thread 2, which engages in the mating thread of sleeve 3. The latter drives the square shaft 4 Against the sleeve 3, under the pressure of the spring 8, the washer 5 rests against it; this swings on the arm 6 around the pin 7, which corresponds to G in Fig. A ball bearing is expediently switched on between 3 and 5. If shaft 1 is now driven, sleeve 3 tends to move in the direction of arrow I.

Diesem Bestreben widersetzt sich Feder 8, welche vermittels der Handschraube 9 die nötige Vorspannung erhalten hat, und wird in einer bestimmten Lage den in der Muffe 3 wirkenden Kräften das Gleichgewicht halten. Die Gleichgewichtslage wird sich nun dem jeweiligen Antriebsmomente entsprechend ändern, wobei die Bewegungen der Muffe 3 im Sinne der Pfeile I oder II entsprechende Schwingungen des Armes 6 zur Folge haben. Diese werden nun über 7 zur Steuerung der Trommel oder eines anderen die Höhenlage des Gestänges beeinflussenden Teiles herangezogen, wie oben angegeben. Selbstverständlieh kann in beiden Ausführungsformen auch die Drehgeschwindigkeit des Drehtisches gesteuert werden. Auch kann man, um zu vermeiden, daß bei einem etwaigen Gestängebruch, wobei das Antriebsmoment annähernd Null wird, die Steuerung einsetzt und das Gestänge zu weit nachläßt, in der entsprechenden Endstellung der Hebel 6 (Abb. 3) oder F (Abb. 1 und 2) einen Anschlag anordnen, welcher in bekannter Weise ein FaIlgewicht auslöst, das die Steuerung im Fallen sperrt bzw. in die Mittelstellung bringt. Ein zweiter Anschlag, in der anderen Endstellung angeordnet, wird zweckmäßig den Antrieb des Drehtisches stillsetzen. Dabei werden die Anschläge derart angeordnet, daß sie von Hand ausgeschaltet werden können, jedoch, etwa unter dem Einflüsse eines Gewichtes, das Bestreben haben, von selbst in die Betriebsstellung zu kommen.This endeavor resists spring 8, which has received the necessary pretension by means of the hand screw 9, and will keep the forces acting in the sleeve 3 in a certain position in equilibrium. The equilibrium position will now change according to the respective drive torque, the movements of the sleeve 3 in the direction of the arrows I or II result in corresponding vibrations of the arm 6. These are now used via 7 to control the drum or another part influencing the height of the rod, as indicated above. Of course, the speed of rotation of the turntable can also be controlled in both embodiments. In order to avoid that in the event of a linkage breakage, whereby the drive torque becomes almost zero, the control system starts and the linkage slackens too far, in the corresponding end position of the lever 6 (Fig. 3) or F (Fig. 1 and 2) Arrange a stop which, in a known manner, triggers a falling weight that locks the control in the event of a fall or brings it into the middle position. A second stop, arranged in the other end position, will expediently stop the drive of the turntable. The stops are arranged in such a way that they can be switched off by hand, however, under the influence of a weight, for example, they tend to come into the operating position by themselves.

Obige Ausfuhrungsformen sind selbstverständlich nicht die allein möglichen und zweckmäßigen. Jeder das Antriebsmoment des Drehtisches übertragende Teil kann, soweit die entsprechenden Spannungen ausgewertet werden können, zur Steuerung herangezogen werden. Um ein weiteres Beispiel anzudeuten, kann eine der in Frage kommenden Wellen unterbrochen und die Unterbrechung durch ein Differenzialgetriebe überbrückt werden. Ein Teil des Getriebes, z. B. das Planeträdersystem, wird dabei durch Federn o. dgl. belastet und nimmt je nach dem herrschenden Zahndruck, entsprechend dem jeweiligen· Antriebsmoment, verschiedene Stellungen ein und steuert dadurch die Trommel o. dgl.The above embodiments are of course not the only possible ones expedient. Any part that transmits the drive torque of the turntable can, as far as the corresponding voltages can be evaluated, used for control will. To suggest another example, one of the waves in question can be interrupted and the interruption be bridged by a differential gear. Part of the transmission, e.g. B. the planetary gear system, is done by springs or the like is loaded and depending on the prevailing tooth pressure, according to the respective drive torque, takes different Positions and thereby controls the drum o.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Ausgleich der Belastung von Drehbohrern, bei der ein Anheben bzw. Nachlassen des Bohrers in Abhängigkeit vom Bohrwiderstand in der Weise erfolgt, daß ein bei normalem Bohrwiderstand infolge passender BeIastung eine unwirksame Mittelstellung einnehmender, von dem mit der Teufe zunehmenden Gewicht des Bohrgestänges unbeeinflußter Energiemesser vorgesehen ist, derart, daß derselbe eine Einrichtung für Vor- und Rückwärtsgang der Winde umschalten 'kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiemesser an einem das Antriebsmoment auf den Drehtisch übertragenden Teil vorgesehen ist.1. Device for balancing the load on rotary drills that require lifting or slackening of the drill depending on the drilling resistance takes place in such a way that a normal Drilling resistance as a result of a suitable load occupying an ineffective middle position, provided by the energy meter unaffected by the increasing weight of the drill string with the depth is in such a way that the same device can switch over a device for forward and reverse gear of the winch, characterized in that that the energy meter on a transferring the drive torque to the turntable Part is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der das Antriebsmoment des Drehtisches übertragende Teil eine Antriebs-2. Apparatus according to claim 1, wherein the the drive torque of the turntable transmitting part a drive ■ kette (D), die dynamometerähnliche Vorrichtung eine belastete Spannrolle (E) ist.■ chain (D), the dynamometer-like device is a loaded tension pulley (E) . 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmoment des Drehtisches über eine mit Gewinde versehene Welle (1) und eine mit Gegengewinde versehene Muffe (3) geleitet wird und die von letzterer unter Belastung eingenommene jeweilige Gleichgewichtsstellung zur Steuerung herangezogen wird.3. Apparatus according to claim 1, wherein the drive torque of the turntable is about one threaded shaft (1) and one counter-threaded Sleeve (3) is passed and the respective occupied by the latter under load Equilibrium position is used for control. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmoment des Drehtisches über ein Differenzialgetriebe geleitet wird, von welchem ein Teil, z. B. das Planetenrädersystem, unter Belastung steht und sich dem jeweiligen Zahndruck entsprechend einstellen kann. g₀ 4. The device according to claim 1, wherein the drive torque of the turntable is passed via a differential gear, of which a part, for. B. the planetary gear system is under load and can adjust to the respective tooth pressure. g ₀ 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, wobei die-dynamometerähnliche Vorrichtung in ihren Endstellungen Fallgewichte o. dgl. auslöst und damit die Seilwinden-Steuervorrichtung oder den Drehtischantrieb ausschaltet.5. Device according to claim 1 to 4, wherein the dynamometer-like device in their end positions drop weights or the like. Triggers and thus the cable winch control device or switch off the turntable drive. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings