AT143594B

AT143594B - Vorrichtung zum Messen und/oder Gleichhalten des auf drehend arbeitende Tiefbohrgeräte ausgeübten Drehmomentes.

Info

Publication number: AT143594B
Authority: AT
Inventors: Friedrich Ing Mueller
Original assignee: Friedrich Ing Mueller
Priority date: 1934-03-06
Filing date: 1934-03-06
Publication date: 1935-11-25

Description

Vorrichtung zum Messen und/oder Gleichhalten des auf drehend arbeitende Tietbohrgeräte aus- geübten Drehmomentes.

Es ist bekannt, das während der Bohrarbeit auf das Bohrgerät ausgeübte Drehmoment mittels Messvorrichtungen zu bestimmen und die Schwankungen des Drehmomentes zur Steuerung selbsttätig wirkender Nachlassvorrichtungen für das Bohrwerkzeug auszunutzen, um das Drehmoment gleichzuhalten und dadurch eine grosse Bohrleistung zu erzielen. Die zu diesem Zweck bisher verwendeten Vorrichtungen waren zumeist Dynamometer, die in ein Getriebe des Bohrkranes oder der Drehbohrvorriehtung eingefügt wurden, aus Hebeln und Gelenken oder schwingenden Zahnrädern oder Planetengetrieben, aber auch aus Kettentrieben und schwingenden Rollen usw. bestanden und während der Bohrarbeit die Leistung der Kraftmaschine auf die Drehbohrvorriehtung übertrugen.

Die Art der Beanspruchung brachte es mit sich, dass die einzelnen Teile dieser Dynamometer entsprechend kräftig ausgeführt werden mussten und einem Verschleiss unterlagen. Diese Dynamonieter haben überdies den Nachteil eines ständigen Arbeitsverlustes, u. zw. auch dann. wenn bei gleichbleibendem Drehmoment die zur Steuerung der Nachlassvorrichtung dienenden Teile sich nicht bewegen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Getriebedynamometer ist. dass sie nur in solchen Fällen verwendet werden können, wo eine Drehbewegung übertragen wird, nicht jedoch auch zum Messen des Drehmomentes dienen können, das auf einen bei der Arbeit unbewegt bleibenden Teil der Bohranlage ausgeübt wird. Letzteres ist z.

B. der Fall, wenn das Bohrwerkzeug von einem im Bohrloch befindlichen, meist Elektro- oder Druckwassermotor betätigt wird, und das gegen eine Verdrehung festgehaltene Bohrgestänge lediglich zur Aufnahme des Rückdruckes des Bohrwerkzeuges und zur Zuführung der Spülflüssigkeit dient. Es sind auch Drehbohrvor-
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gestänge übertragen wird, sondern von einem im Bohlgerüst am Flaschenzug hängenden Motor. Auch in solchen Fällen kann die Verwendung von Getriebedynamometern unerwünscht oder unmöglich sein.

Erfindungsgemäss werden die geschilderten Mängel der bisher zum Messen und/oder Gleichhalten des auf das Bohrgerät ausgeübten Drehmomentes verwendeten Dynamometer dadurch behoben, dass nicht unmittelbar das ausgeübte Drehmoment gemessen und ausgenutzt wird. sondern der Rückdruck, den ein mit dem Tiefbohrgerät verbundener, ihm gegenüber um die Bohrlochachse verschwenkbarer Teil der Drehbohrvorrichtung ausübt, und Mittel zur Messung dieses Rückdruckes vorgesehen sind, wobei gegebenenfalls der Bewegungsausschlag des verschwenkbaren Teiles der Drehbohrvorrichtung zum Gleichhalten des Drehmomentes, zweckmässig durch Veränderung des Arbeitsdrucks des Bohrwerkzeuges, dient.

Die Einrichtung kann so getroffen sein. dass die Drehbohrvorrichtung statt auf einem fest-
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sie um die Achse des Bohrloches herum eine Sehwenkbewegung ausführen kann.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand durch Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Fig. 1 stellt im Aufriss und Fig. 2 im Grundriss eine durch einen Elektromotor betätigte Drehbohrvorrichtung dar, wobei der Elektromotor auf einem verschwenkbaren Teil der Drehbohrvorrichtung gelagert ist. In den Fig. 3 und 4 ist eine Drehbohrvorrichtung gezeigt, die von einem feststehenden Motor angetrieben wird, während die Fig. 5 und 6 ein Ausführungsbeispiel veranschaulichen, bei welchem die Drehbohrvorrichtung durch einen im Bohrloch befindlichen Motor angetrieben wird.

Die Drehbohrvorrichtung ruht nach Fig. 1 und 2 in einem auf zwei Träger 1 gesetzten Lagerstuhl 2 und kann sich auf einem Kugellager 3 um die Achse des Bohrloches drehen. Die Einsatzbüehse 4 stützt sich durch ein Kugellager 5 auf das drehbare Gehäuse 6, das mit einem Deckel 7 abgeschlossen ist. Die

an einer nicht gezeichneten Haltevorriehtung hängende Stange 8, an welcher das Bohrgestänge und das
Bohrwerkzeug angeschraubt sind, wird mit Hilfe der Büchse 4 durch in sie eingefügte nicht dargestellte
Einsätze bekannter Bauart gedreht, sobald die Büchse 4 von einem am Gehäuse 6 befestigten Elektro- motor 9 durch Stirnräder 10, 11 und 12 angetrieben wird.

Um bei Arbeiten, bei welchen ein Zug oder a Druck nach oben entsteht, ein Herausheben der Vorrichtung aus ihren Lagern zu verhindern, sind zwei
Muttern 13 an der Büchse 4 vorgesehen. Am Gehäuse 6 ist ein Arm 14 befestigt, der in einen auf der
Teilung 15 spielenden Zeiger 16 auslauf. Der Arm 14 wirkt auf eine Stange 17, an deren einem Ende ein Tauchkolben 18 und an deren anderm Ende ein Scheibenkolben 19 angebracht ist. Ersterer gleitet in einem Druckmittelzylinder 20 mit dem Windkessel 21 und dient zum Messen des Drehmomentes ; letzterer wirkt mit einem Zylinder 23 zusammen als Flüssigkeitsbremse, um Stösse aufzunehmen. Das
Gehäuse 6 ist mit einer Nase 24 versehen, deren Sehwenkbewegung durch zwei Stellschrauben 26 in zwei
Ansätzen 25 am Teil 2 begrenzt wird.

Zwei aufklappbare Deckel 27 dienen zum Niederhalten der nicht
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Wird der Motor 9 in Betrieb gesetzt, so übt er auf die Stange ein Drehmoment aus, welches sie im Sinne des Pfeiles in Fig. 2 verdrehen will. Da aber das Gehäuse 6 selbst verdrehbar ist. so wurde es sich infolge des Zahnrückdruckes im entgegengesetzten Drehsinn bewegen. Diesem Bestreben wirkt der
Kolben 18 entgegen. Der auf ihn ausgeübte Druck mal dem Abstand der Zylinderaehse von der Achse der Stange 8 ist gleich dem ausgeübten Drehmoment. Dieses kann ausser am Druckmesser 22 und an der Teilung 15 auch noch am Bohrkran selbst an einer Anzeigevorrichtung abgelesen werden, die mit dem Zylinder 20 durch eine Leitung 28 verbunden ist. Der Windkessel 21 am Zylinder 20 ist mit einem zusammendrückbaren Mittel, z. B.

Druckluft, gefüllt, die eine Bewegung des Kolbens 18 ermöglicht. Diese
Bewegung kann zur Betätigung anderer Vorrichtungen, z. B. zum Steuern einer Naehlassvorrichtung, verwendet werden.

Bei der dargestellten Vorrichtung wird nur jenes Drehmoment gemessen. das bei einer Drehung beim Bohren oder beim Zusammenschrauben von Gestängen oder Bohrrohren im Sinne des Uhrzeigers
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doppelwirkend auszubilden.

Nach Fig. 3 und 4 wird die Drehbohrvorrichtung von einem feststehenden Motor angetrieben.

Damit aber trotzdem ein Verschwenken des unter dem Einfluss des Rückdruckes stehenden Teiles der
Vorrichtung möglich ist, sind zwischen der Antriebswelle 30 und der in Kugellagern 81 laufenden. im
Bett 32 drehbar gelagerten Bohrvorrichtung 88 zwei rniversalgelenke. 34, 35 od. dgl. und zwei ineinander verschiebbare Wellen 36,37 eingefügt. Wie bei dem früheren Ausführungsbeispiel ist am schwenkbaren
Teil der Vorrichtung 33 ein Arm 33'vorgesehen, der auf eine Hülse 39 wirkt, in welcher sich eine durch eine Schraubenspindel 36'einstellbare Feder befindet. Der Hebel 33'und damit der verschwenkbare
Teil 38 der Vorrichtung können durch einen Stift 37'in einer bestimmten Lage festgehalten werden, z. B. für das An-und Abschrauben von Gestängen.

Der Ausschlag der Drehbohrvorrichtung wird unmittelbar durch einen Arm 38 und eine Stange 40 auf eine selbsttätig wirkende Nachlassvorrichtung übertragen.

Die Vorrichtung nach Fig. 5 und 6 ist für Drehbohranlagen bestimmt, bei welchen das Drehbohr- werkzeug durch einen Motor im Bohrloch, zumeist einen Elektromotor oder eine Turbine, betätigt wird.
Sie verhindert auch das Bohrgestänge am Mitdrehen und ermöglicht das Ziehen und Einbauen der Ge- stänge und der Bohrrohre und das An-und Abschrauben. Die Vorrichtung besteht aus einem im Gehäuse 45 auf Kugellagern 46 gebetteten Einsatzzylinder 47, dessen lichte Weite genügend gross ist, um die Bohr- geräte und die Bohrrohre durch den Zylinder hindurch in das Bohrloch einbringen zu können. Die
Bohrung des Zylinders ist zur Aufnahme einer Festhaltevorrichtung für die beim Bohren benutzte quadratische Bohrstange 48 oder zur Aufnahme der Fangvorrichtungen für das Bohrgestänge und für die
Bohrrohre ausgebildet.

Der Zylinder 47 ist mittels eines auf ihn aufgekeilten Schneckenrades 49 und einer Schnecke 50 mit der Welle 51 verbunden, die beim Bohren durch die Klinke 55 festgehalten wird. Die Schnecke 50. die auf der Welle 51 in Feder und Nut längsverschiebbar ist, wirkt durch einen Mitnehmerarm 52 auf eine Feder 53, deren Spannung durch eine Schraubenspindel 54 verändert werden kann. Während des
Bohrens pflanzt sich das vom Drehbohrwerkzeug herrührende Drehmoment durch das Bohrgestänge auf die Stange 48 fort und übt auf die Schnecke einen axialen Druck aus, der von der Feder 53 aufge- nommen wird. Das Produkt aus Zahndruek und Halbmesser des Schneckenradteilkreises ist gleich dem ausgeübten Drehmoment. Steigt das Drehmoment, so wird die Feder mehr zusammengepresst.

Die
Bewegung des Federtellers kann durch eine nicht dargestellte Stange od. dgl. zur Betätigung einer das
Drehmoment regelnden Naehlassvorriehtung verwendet werden, sie kann auch auf eine Anzeigevorrich-
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Claims

PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zum Messen und/oder Gleichhalten des auf drehend arbeitende Tiefbohrgeräte ausgeübten Drehmomentes, gekennzeichnet durch Mittel zur Messung des Rückdruckes, den ein mit dem Tiefbohrgerät verbundener, ihm gegenüber um die Bohrlochachse verschwenkbarer Teil (6 bzw. 33 oder 49) der Drehbohrvorrichtung ausübt, wobei gegebenenfalls der Bewegungsausschlag des verschwenkbaren Teiles der Drehbohrvorrichtung zum Gleichhalten des Drehmomentes dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbohrvorrichtung (38) als solche in bezug auf das Bohrloch verdrehbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 für feststehende Bohrgestänge, dadurch gekennzeichnet, dass der verschwenkbare Teil (47, 49) der Drehbohrvorrichtung durch Zahneingriff feststellbar ist, wobei der Zahndruck zur Bestimmung und gegebenenfalls zum Gleichhalten des Drehmomentes dient (Fig. 5 und 6).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Zahngetriebe, von welchem der eine Teil (49) mit dem verschwenkbaren Teil (47) der Drehbohrvorrichtung verbunden ist und der andere Teil (, axial verschiebbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein selbsthemmendes Getriebe, insbesondere ein Schneckenradgetriebe (49, 50) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegung des verschwenkbaren Teiles der Drehbohrvorrichtung durch eine mit dem andern Teil verbundene Messvorrichtung entgegengewirkt ist. wobei der Ausschlag der Messvorrichtung zum Gleichhalten des Drehmomentes dient.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verschwenkbare Teil und der feststehende Teil der Drehbohrvorrichtung miteinander durch elastische Glieder, zweckmässig Federn, verbunden sind und dass die auf die elastischen Glieder wirkenden Kräfte zum Messen des Drehmomentes dienen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbohrvorrichtung von einer Kraftmaschine (9) angetrieben wird, welche in bezug auf die Achse des Bohrloches exzentrisch angeordnet ist und welche mit dem verschwenkbaren Teil der Drehbohrvorrichtung verbunden ist und dessen Bewegung um die Bohrlochachse mitmacht (Fig. 1, 2).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung für das Drehmoment als Abfangvorrichtung und Haltevorrichtung für das Bohrgestänge oder Haltevorrichtung für die Bohrrohre oder für beides ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (49, 50) in der Drehrichtung umkehrbar ausgebildet ist, so dass es zum maschinellen An-und Abschrauben von Rohren und Bohrgeräten verschiedener Art dienen kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Werkzeuges von einer feststehenden Kraftquelle (Motor od. dgl.) abgeleitet wird, die mit dem verschwenkbaren Teil der Drehbohrvorrichtung derart nachgiebig verbunden ist, dass dieser Teil seine Schwenkbewegung trotz des feststehenden Antriebes ausführen kann (Fig. 3).