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Drehbohrmaschine für geologische Untersuchungen u. ähnl. Zwecke
Der Antrieb von Drehbohrmaschinen für geologische Untersuchungen, für das Vortreiben von Schächten u. ähnl. Zwecke wird in der Regel von einemAntriebsmotor'über einVorgelege unter allfälligem Einreihen von Kupplungen vorgenommen. Die Regelung des Vorschubes des Bohrwerkzeuges in Eingriff wird von Hand oder hydraulisch durchgeführt und es hängt von den Erfahrungen und der Sorgfältigkeit des Bedienenden ab, welche Wirkung das Bohraggregat erzielt und wie weit dabei allfälligen Störungen bei Überschreitung der gestatteten Beanspruchung vorgebeugt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Drehbohrmaschine, deren Antrieb, z. B. ein hydraulischer Motor, zwecks Übertragung des Drehmomentes auf das Bohrwerkzeug direkt im Bohrkopf angeordnet ist, wobei dieses Bohrwerkzeug an einem Bohrgestänge befestigt ist, dass durch die Hohlwelle des Antriebsmotors führt, dessen Drehzahl kontinuierlich einstellbar ist. Gleichzeitig ist es möglich auch den Vorschub des Bohrers in Eingriff hydraulisch zu steuern und durchgeeignete Kupplung beider Bewegungen einenselbsttätigen Betrieb bei höchstem Wirkungsgrad zu erzielen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, wo die Fig. l und 2 Aufriss und Grundriss der ganzen Anordnung und Fig. 3 ein Schaltungsbild der einzelne ! ! Antrieb-und Regelelemente darstellen.
Das Bohraggregat besitzt einen Antriebsmotor 1, z. B. einen Elektromotor, der über ein Getriebe 2 zwei Pumpen 21 und 22 antreibt. Die Pumpe 21, welche die Hauptpumpe ist, liefert in erster Linie Druckflüssigkeit für den hydraulischen Motor 31, welcher direkt im Bohrkopf 3 vorgesehen ist ; ausserdem kann sie auch den hydraulischen Motor 42 der Winde 4 speisen.
Die zweite Hilfspumpe 22 speist einerseits den hy- draulischen Motor 53 für den Antrieb der Schnecke und des Schneckenrades 44, welche den Vorschub des Werkzeuges in Eingriff steuern, liefert Druckflüssigkeit für die Zylinder 32, durch welche das Werkzeug gegen die Bohrlochsohle gedrückt wird, und speist schliesslich den hydraulischen Zylinder 7, durch welchen der Vorschub des ganzen Aggregates in Schlitten 71 gesteuert wird, falls verschiedene Manipulationen mit dem Bohrwerkzeug oder der Auskleidung des Bohrloches vorgenommen werden. Die Pumpen 21, 22 sind mi dem Motor 1 über ein Getriebe und eine Gelenkwelle verbunden.
Der hydraulische Motor 31 besitzt eine Hohlwelle, durch welche die Drehstange für den Antrieb des Bohrwerkzeuges führt, welcher zusammen mit den schon erwähnten hydraulischen Zylindern 32 für das An-
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lich ist, auch schräge Bohrungen vorzunehmen.
Die Winde 4 besitzt eine Seiltrommel 41, auf welcher das Einhängeseil für das Bohrgestänge bzw. die Auskleidung aufgewickelt ist, ferner einen hydraulischen Motor 42, der in erster Linie zum Heben des Bohr- gestänges bzw. der Auskleidung mit einer kontinuierlich einstellbaren Geschwindigkeit je nach dem auger: - blicklichen Gewicht dieses Gestänges bzw. der Auskleidung bestimmt ist, ferner eine Bandbremse 43 uae eine Schnecke mit Schneckenrad 44 für den gesteuerten Feinvorschub des Bohrwerkzeuges ins Bohrloch, die durch einen hydraulischen Motor 53 angetrieben werden.
Im Austrittskreis der Hauptpumpe 21 sind ein Sicherheitsventil 68 und ein Verteilerventil 61 vorgesehen, mittels welcher man entweder den Motor 31 für das Drehen der Drehstange des Bohrwerkzeuges
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oder den Motor 42 zum Antrieb der Windentrcmmel 41 swecko Heben des Bohrwerkzeuges einschalten kann.
Die Drehzahl der Mitnehmerstange und dadurch auch des Bohrwerkzeuges bzw. die Drehzahl der Windentrommel 41 können kontinuierlich durch eine mechanische oder hydraulische Vorrichtung 66 zum Einstellen der Exzentrizität der Pumpe 21 eingestellt werden.
Ein ähnliches Ventil 62 mit Sicherheitsventil 68 ist in den Austritt der Hilfspumpe 22 eingeschaltet und ermöglicht, entweder den Motor 53 für selbsttätigen Vorschub des Bohrwerkzeuges oder den Motor 42 zum Antrieb der Winde 4 zwecks Heben des Bohrwerkzeuges einzuschalten.
In den Kreis der Hilfspumpe 22 ist ferner ein Ventil 65 eingeschaltet, welches die selbsttätige Regelung des Vorschubes des Werkzeuges in Eingriff mittels des Regelventiles 51 bewirkt und ferner das Ventil 63, welches die Zufuhr der Druckflüssigkeit in die Andrückzylinder 32 und in den Zylinder 7 für Abstellung des Aggregates von der Bohrachse auf dem Schlitten 71 beherrscht.
Ausserdem sind in allen Kreisen Nachfüllventil 69 vorgesehen, über welche mittels einer Zahnradpumpe 72 aus dem Ölvorratsbehälter 73 die Volumenverlust der einzelnen hydraulischen Kreise ersetzt werden.
Damit der hydraulische Motor 31, welcher dem Bohrwerkzeug die Drehbewegung erteilt, wirtschaftlich mit dem maximalen Drehmoment bei Übergang in verschiedene Schichten ohne Eingriff des Bedienenden arbeitet, wird eine selbsttätige Regelvorrichtung 51 zum Steuern des Zwangsvorschubes des Bohrwerkzeuges gegen die Bohrlochsohle verwendet.
Das selbsttätige Regelventil 51 bekannter Bauart z. B. mit einem Verteilerschieber, bekommt bei einer Druckänderung in der Zufuhrleitung des Bohrmctors 31 einen Impuls zur Vorschubregelung. Falls sich der Bohrwiderstand und dadurch auch das Drehmoment des Motors vergrössern, steigt der Öldruck in dieser Ölzufuhrleitung, was eine Verstellung des Schiebers des Regelventiles 51 und dadurch auch eine Änderung der Exzentrizität der Hilfspumpe 22 verursacht, welche eine kleinere Menge von Drucköl in den Motor 53 für Vorschub des Bohrwerkzeuges in Eingriff zu liefern beginnt und so die Vorschubgeschwindigkeit dieses Werkzeuges im Bohrloch herabsetzt.
Falls das Drehmoment am Bohrgestänge den maximal zulässigen Wert überschreitet, verstellt die selbsttätige Regelvorrichtung 5 die Exzentrizität der Pumpe 22 über die Nullage hinweg, der Motor 53 ändert dabei seinen Drehsinn und das Bohrwerkzeug wird bis zu dem Augenblick gehoben, bis das Drehmoment sinkt. Die selbsttätige Regelvorrichtung 5 verstellt die Exzentrizität wieder in die ursprüngliche Lage und leitet von neuem den Vorschub des Bohrwerkzeuges im Bohrloch ein.
Falls sich das Drehmoment verkleinert, sinkt der Druck in der Speiseleitung des Motors 31 und das selbsttätige Regelventil 51 gibt Anlass zur Verstellung der Exzentrizität der Hilfspumpe 22, um eine grö- ssere Menge von Druckflüssigkeit zu liefern und so die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrwerkzeuges in Eingriff zu erhöhen.
Die höchste Vorschubgeschwindigkeit ist durch die maximale Menge der Druckflüssigkeit gegeben, welche durch die Hilfspumpe 22 geliefert wird. Die Übertragung des Antriebs vom Motor 53 auf das Bohrwerkzeug geschieht über ein Schneckengetriebe, welches für das maximale Gewicht des Bohrgestänges dimensioniert ist. Die Pumpe 22 ist mit einer Regelvorrichtung 52 versehen, durch welche die maximal zulässige Exzentrizität der Pumpe eingestellt werden kann und so die Vorschubgeschwindigkeit je nach der Beschaffenheit des gebohrten Gesteins begrenzt werden kann.
Mittels des Ventiles 65, durch welches die selbsttätige Regelung der Pumpe 22 eingeschaltet werden kann, kann nach Abschalten der selbsttätigen Regelung die Vorschubgeschwindigkeit von Hand dadurch betätigt werden, dass beide Seiten der Regelvorrichtung 52 der Pumpe mit dem Ölbehälter 73 verbunden werden.
Der Bedienende kann somit nach Beginn des Bohrens und nach Einstellen des maximal zulässigen Drehmomentes die ganze Vorrichtung auf selbsttätige Regelung des Vorschubes in Eingriff umschalten, um bei verschiedenen Widerständen des Gesteins die Anordnung auf die wirtschaftlichste Weise auszunützen. Falls das Drehmoment ansteigt, sinkt selbsttätig die Vorschubgeschwindigkeit und umgekehrt. Falls das Drehmoment den maximal zulässigen Wert überschreitet, wird der Vorschub eingestellt bzw. das Bohrwerkzeug wird gehoben. Es wird somit unangenehmen Defekten des Bohrwerkzeuges vorgebeugt und dessen vollkommene Ausnützung gesichert.
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