DE647491C - Regelvorrichtung fuer Tiefbohrantriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für Tiefbohrantriebe bei selbsttätiger Regelung der Bewegung des Bohrmeißels in Abhängigkeit vom Bohrdruck und vomDrehmoment. Bei solchen Regeleinrichtungen wird von einem Seilzugregler aus der .Auflagerdruck des Bohrmeißels auf der Bohrlochsohle während normal fortschreitendem Böhrbetrieb auf einer einstellbaren Höhe konstant gehalten und bei Unterschreiten dieses Betrages das Nachlassen oder bei eine bestimmte Grenze überschreitendem Drehmoment das Anheben des Bohrgestänges veranlaßt. Es war hierfür bisher üblich/ daß der mit dem toten Seilende oder der Hebewerkflasche in Verbindung stehende Seilzugregler bei steigendem Drehmoment über den Maschinenregler .unter höheren Druck gesetzt wird, um gleichzeitig mit dem Anheben des Bohrgestänges die Bohrseiltrommel im Drehsinn des Aufwickeins des Bohrseils in Tätigkeit zu setzen oder andererseits bei fallendem Bohrdruck durch die Bewegung des Seilzugreglerkolbens selbsttätig die Bohrseiltrommelbremse zu lüften, um das Bohrseil nachzulassen. Die Regelbarkeit war jedoch bei diesen Einrichtungen zu klein, so daß es oft z. B. schwierig war, den Bohrmeißel in der erforderlichen Weise aufzuziehen, wähnend auf der anderen Seite durch Lüften der Seiltrommelbremse eine zu große Länge am Bohrseil nachgelassen wurde.

Diese Nachteile und Schwierigkeiten werden nach der Erfindung vermieden, indem der Kolben eines Bohrdruckreglers über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe und eine Hilfsseiltrommel unter Wirkung des Gestängegewichtes und in entgegengesetzter Richtung unter der Wirkung eines vom Drehmoment abhängigen Druckes steht. Es ist hierbei das tote Seilende auf der Hilfstrommel zweckmäßig mit mehreren Windungen aufgewikkelt, und die Kolbenstange des Seüzugreglers steht mit einer Schnecke in Vierbindung, die die Bewegung des Kolbens zunächst zahnstangenartig auf das die Hilfstrommel antreibende Schneckenrad überträgt. Weiterhin sind am Zylinder des Bohrdruckreglers etwa in Höhe der beiden Endstellungen des Kolbens von diesen zu betätigende Schaltmittel vorgesehen, die über Druckmittel oder elektrischen Strom entweder die Hebewerksbremse zu lüften oder die Schnecke zum Antrieb der Hilfstrommel im Drehsinn des Aufwickeins des Bohrseiles in Umdrehung zu versetzen vermögen.

Hierdurch wird eine bessere Einstellbarkeit und eine schärfere Regelfähigkeit des Seil-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hermann Besigk in Düsseldorf-Ludenberg.

zugreglers erreicht, da nunmehr das Anheben und Nachlassen des Bohrgestänges, soweit es sich um kurze Regelvorgänge handelt, zunächst über die als Zahnstange wir_r kende Schnecke erfolgt, und erst bei größerem, lang andauerndem Regelimpuls wird vom Seilzugregler aus die Schnecke in Umdrehung versetzt oder das Lüften der Brem sen an der Hauptseiltrommel und damit ein «ο weiteres, an sich unbegrenztes Anziehen oder Nachlassen des Bohrgestänges veranlaßt. Da das Bohrseilende über die genannte Hilfstrommel auf den Reglerkolben zur Einwirkung kommt, ist es möglich, die Kräfte am Kolben zu verkleinern und damit den Seilzugregler und die im Reglerzylinder zur Einwirkung zu bringenden Drücke klein zu halten. Der liegende Seilzugreglerzylinder kann dabei unterhalb des Turmrostes untergebracht werden und ist damit den Arbeiten im Bohrturm nicht hinderlich. i\uch gestattet diese Einrichtung, die Hilfstrommel als Windwerk zu verwenden, falls das Hebewerk vorübergehend unbrauchbar sein sollte. Zwar ist bereits eine Spannungs- und Druckregelungsvorrichtung für Schachtbohranlagen bekanntgeworden, bei der die Seilwinde entsprechend den Änderungen des Druckes zwischen dem Bohrende und der Schachtsohle selbsttätig gesteuert wird, um die Spannung des das Bohrgestänge tragenden Seiles im wesentlichen konstant zu halten. Wenn auch hierbei über eine Hilfsseilwinde das Bohrseil nachgelassen und angezogen werden kann, so geht der Impuls hierzu ausschließlich vom Bohrdruck, also vom Auflagerdruck des Bohrmeißels, auf der Bohrlochsohle aus. Bei Veränderungen des Drehmomentes findet eine Regelung nicht statt. Dies ist aber in vielen Fällen wichtiger als eine ausschließliche Druckregelung, da häufig, insbesondere bei zerklüftetem Gestein, bei Überbeanspruchung des Bohrgestänges ein Bruch zu umfassenden Fangarbeiten für das im Bohrloch verbliebene Gestängetrum Veranlassung ist, wenn nicht das Bohrloch überhaupt aufgegeben werden muß.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungen der Erfindung dargestellt. Es veranschaulicht:

Abb. ι eine Regelanlage mit Druckmittel- und mechanischer Steuerung und Antrieb und Abb. 2 mit elektrischer Steuerung und Druckmittel- und elektrischem Antrieb. Mit i? ist die bekannte Relaiseinrichtung bezeichnet, an der der Regeldruck und das Drehmoment einstellbar ist, und mit O ein Membranregler mit Reduzierventil. Die Leitung N ermöglicht, vom Reglerrelais R, den jeweils im Seilzugregler 4 vor dem Kolben 14 benötigten oder gewünschten Druck, dessen Höhe am Manometer A abgelesen werden kann, zu übertragen. Das Druckmittel wird dem Behälter C entnommen, dem es durch ■die SpeiseleitungD mit seinem Höchstdruck zufließt. Der höchstmögliche Druck muß imstande sein, über den Kolben 14 das Aufwikkeln des von der Hilfstrommel 31 aufzunehmenden Bohrseilendes 5' und damit das Anheben des Bohrgestänges G mit dem Bohrmeißelt/ zu veranlassen. Das Schneckenrad 32 wird von der Schnecke 33 angetrieben, die in dem Block 34 gelagert ist und über ein Axialdrucklager 35 mit der Kolbenstange 36 des Kolbens 14 in Verbindung steht. An ihrer Verlängerung läuft die Schnecke 33 in eine Welle 37 aus, die über einem Längskeil 38 eine bewegliche Kupplung 39 oder das Antriebsrad 39" trägt. In Abb. 1 steht die Kupplungshälfte 39' mit einem Kettenrad 40 und in Abb. 2 mit dem Ritzel 40' eines Elektromotors M in Verbindung, durch welche die Schnecke 33 in Umdrehung versetzt werden kann.

Die Hauptseiltrommel 1 trägt das Bremsband B, das durch das Bremsgestänge 7 durch ein Druck- oder elektrisches Mittel oder ein Gewicht 8 in der Anzugslage gehalten wird.

An dem Regelzylinder 4 befindet sich ferner auf beiden Kolbenseiten zweckmäßig in der Höhe der Totpunktlagen des Kolbens 14 Vorrichtungen 41 und 41' oder 42 und 42', die durch Vermittlung des Kolbens 14 das Druckmittel oder den elektrischen Strom schalten, um entweder das Bremsband B an der Hauptseiltrommel ι zu lüften oder die Umdrehung der Schnecke 33 im Sinne des Aufwickeins des Bohrseilendes S' auf die Hilfstrommelwelle veranlassen zu können.

Zu diesem Zweck steht in Abb. 1 das Bremsgestänge 7 mit einem Differentialkolben 43 in Verbindung, dessen großer Kolben über die Schalteinrichtung 41 Druck erhält, während der kleine Kolben dauernd unter der Wirkung des Druckmittels steht. Die Kupplung 39 wird hierbei ebenfalls über einen Difrerentialkolben 44 betätigt, der von der Schalteinrichtung 41' beeinflußt wird. Das Kettenrad 40 wird hierbei dauernd von einer nicht gezeichneten Kraftmaschine, z. B. der Antriebsmaschine für die Spülpumpe, in Umdrehung gehalten.

In Abb. 2 wird das Lüften des Bremsbandes B durch ein Solenoid 6 veranlaßt, das beim Schließen des Stromes an der Schalteinrichtung 42 in Tätigkeit tritt. Ebenso kann dort mittels der Schalteinrichtung 42' unmittelbar oder über ein Relais der Elektromotor M oder eine sonst bekannte Kraftmaschine in Tätigkeit gesetzt werden, um die Schnecke in Umdrehung zu versetzen.

Das tote Seilende 5' erzeugt an der Trommel 31 ein Drehmoment, welches über das Schneckenrad 32 und Schnecke 33 dem Druck des Kolbens 14 entgegenwirkt. Je nach Größe des Seilzugs wird nun der unter konstantem Druck stehende Kolben 14 im Zylinder 4 sich hin und her bewegen. Wird der Seilzug zu groß, der Bohrdruck auf den Meißel also zu klein, so verschiebt die höhere Zugkraft des Seilendes S' an der Hilfswinde 31 den Kolben 14 so weit, bis er durch die Schalteinrichtung 41 (Abb. 1) oder 42 (Abb. 2) die Lüftung der Bremse des Hebewerks veranlaßt und dieses das Trommelseil nachläßt. Damit erhöht sich wieder der Meißeldruck, und der Seilzug des toten Seilendes 5'. verringert sich, so daß der konstante Druck im Zylinder auf den Kolben wieder in Wirkung kommt. Überschreitet durch irgendwelche Vorgänge im Bohrloch das Drehmoment der Antriebsmaschine des Bohrers einen eingestellten oder zulässigen Wert, so beeinflußt die Steuerung der Antriebsmaschine mittels eines Seilzuges oder einer sonstigen mechanischen Verbindung V (Abb. i) durch den Solenoid 13 (Abb. 2} bei elektrischer Betätigung das Relais R derart, daß dieses über den Membranregler O einen erhöhten Druck, der über dem eingestellten konstanten Druck liegt, auf den Kolben 14 sendet. Dadurch wird der Kolben nach der anderen Seite zu verschoben und windet damit das tote Seilende auf, wobei zunächst die Schnecke 33 wie eine Zahnstange auf ein Schneckenrad 32 wirkt. Genügt der zurückgelegte Weg des Kolbens 14 und der Schnecke 33 nicht, um das zu hohe Dreh-moment wieder herabzusetzen, so wird bei einer Bewegung des Kolbens bis ungefähr in seine Totlage ein weiteres Schaltmittel 41' oder 42' eingelegt, das die Kupplung 39 in bekannter Weise durch den Differentialkolben 44 einrückt oder eine Antriebsmaschine Al in Tätigkeit setzt, wodurch die Schnecke in Drehung kommt und nunmehr auf diese Weise das Aufwickeln des Seilendes S' so lange fortsetzt, als ein zu hohes Drehmoment auf die Antriebsmaschine des Drehtisches einwirkt. Sobald dieses Drehmoment· der Antriebsmaschine des Bohrers wieder unter die eingestellte Höchstgrenze sinkt, bewirkt das Relais R, daß der normale Druck im Zylinder wieder hergestellt wird, der Kolben kehrt um und rückt damit die Kupplung wieder aus. Nun bewegt sich der Kolben 14 wieder dem Bohrfortschritt entsprechend nach der vorderen Deckelseite des Zylinders 4 zu, bis er den Punkt erreicht, wo er gegen die Schalteinrichtung der Bremse drückt und die Bremse des Hebewerks damit zu lüften vermag.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Regelvorrichtung für Tief bohrantriebe, die bei Überschreitung eines einstellbaren Bohrerdrehmomentes das Bohrseil aufwickelt und beim Unterschreiten eines einstellbaren Bohrdruckes das Bohrseil nachläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben eines Bohrdruckreglers über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe und eine Hilfsseiltrommel unter der Wirkung des Gestängegewichtes und in entgegengesetzter Richtung unter der Wirkung eines vom Drehmoment abhängigen Druckes steht.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder des Bohrdruckreglers in Höhe der beiden Endstellungen des Kolbens von diesem zu betätigende Schaltmittel für die • Steuerung je einer Vorrichtung zum Lüften der Hebewerkbremse und zum Antrieb der Hilfsseiltrommel vorgesehen sind.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen