CH423676A - Device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines - Google Patents

Device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines

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Publication number
CH423676A
CH423676A CH3364A CH3364A CH423676A CH 423676 A CH423676 A CH 423676A CH 3364 A CH3364 A CH 3364A CH 3364 A CH3364 A CH 3364A CH 423676 A CH423676 A CH 423676A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
drilling tool
pressure
feed motor
intermediate piece
control element
Prior art date
Application number
CH3364A
Other languages
German (de)
Inventor
Hausherr Herbert
Depmer Otto
Meding Siegfried
Original Assignee
Hausherr & Soehne Rudolf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E21B44/02Automatic control of the tool feed

Description

  

  Vorrichtung     zur    selbsttätigen Regelung des     Andruckes    von Gesteinsbohrmaschinen    Die     Erfindung    betrifft eine Vorrichtung zur  selbsttätigen Regelung des Andruckes von Gesteins  bohrmaschinen, insbesondere mit     Tieflochschlagge-          rät.     



  Zur Erzielung eines optimalen .Bohrfortschrittes  ist ein bestimmter Andrucks des     Bohrwerkzeuges    er  forderlich, dessen Einhaltung jedoch mit erheblichen  Schwierigkeiten verbunden ist, da mit tiefer werden  der Bohrung ein Ausgleich des     Gestängegewichtes     stattfinden muss. Ein derartiger Ausgleich lässt sich  z. B. mittels Federn oder Differentialkolben errei  chen, jedoch ist es bei beiden Lösungen erforderlich,  dass die Anzahl bzw. das Gewicht der verwendeten  Bohrstangen eingestellt werden muss, so dass eine  Abhängigkeit des Betriebes vom Bedienungsmann  mit den     damit    verbundenen Fehlerquellen gegeben  ist.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine  Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des     Andruk-          kes    von Gesteinsbohrmaschinen zu schaffen, welche  in einfacher Weise herzustellen ist und unabhängig  vom Bedienungsmann einen bestimmten Andruck  gewährleistet, so dass ein optimaler Bohrfortschritt  gegeben ist.  



  Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht,  dass dem Bohrwerkzeug ein Regelelement zugeordnet  ist, welches in Abhängigkeit von der     jeweiligen     Grösse des Andruckes des     Bohrwerkzeuges    die Ener  giezufuhr des     Verschubmotors    im Sinne einer Aus  gleichung der Regelabweichung beeinflusst. Auf diese  Weise wird bei steigendem Andruck der Vorschub  motor selbsttätig gedrosselt, gegebenenfalls bis zum  Stillstand, so dass sich das Bohrwerkzeug     freibohren     kann. Bei weichem Gestein hingegen wird der Vor  schubmotor voll     beaufschlagt,    so dass ein entspre  chender Bohrfortschritt erzielt wird.

      Vorteilhaft ist das Regelelement in einem am  Bohrgestänge befestigten Zwischenstück angeordnet,  welches mit dem Bohrwerkzeug derart gekoppelt ist,  dass eine Längsverschiebung des     Bohrwerkzeuges     gegenüber dem Zwischenstück und damit gegenüber  dem Regelelement möglich ist.  



  Das Regelelement kann aus einem unter Feder  druck stehenden, im Zwischenstück längsverschieb  bar gelagerten Kolben o. dgl. bestehen, welcher einen  die Energiezufuhr des     Vorschubmotors        beeinflussen-          den    Zapfen besitzt. Die Verstellung des Kolbens des  Regelelementes kann entgegen der Wirkung seiner  Druckfeder mittel- oder unmittelbar durch die Längs  verschiebung des Bohrwerkzeuges gegenüber dem  Zwischenstück erfolgen, wobei die Grösse der Längs  verschiebung ein Mass für die entsprechende Beein  flussung des     Vorschubmotors    darstellt.  



  Die Energie zum     Vorschubmotor    und gegebenen  falls zum Schlaggerät kann über     Doppelrohrbohr-          stangen    zugeführt werden. Das am Bohrgestänge be  festigte Zwischenstück kann hierbei derart ausgebil  det sein, dass eine Verbindung zwischen Aussen- und  Innenkanal der Energiezufuhr besteht, wobei diese  Verbindung vorzugsweise als Ventilsitz für den Zap  fen des Kolbens des Regelelementes gestaltet ist.  



  Der Kolben und sein die Energiezufuhr zum Vor  schubmotor beeinflussender Zapfen können mit Boh  rungen für die Energiezufuhr zum     Tieflochschlagge-          rät    und für die Zufuhr von Druckmittel zum Beseiti  gen des     Bohrkleins    versehen sein.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an  hand der Zeichnungen näher erläutert, und zwar zei  gen:       Fig.    1 den oberen Teil der Bohrmaschine teil  weise im Schnitt,           Fig.    2 den unteren Teil der Bohrmaschine teil  weise im Schnitt,       Fig.    3 die     teilweise    geschnittene Darstellung der       Fig.    1 in     vergrösserter    Form,       Fig.    4 die teilweise geschnittene Darstellung der       Fig.    2 in vergrösserter Form,       Fig.    5 einen Schnitt gemäss der Linie     A-A    nach       Fig.    3,

         Fig.    6 einen     Schnitt    gemäss der Linie     B-B    nach       Fig.    3,       Fig.    7 einen Schnitt gemäss der Linie     C-C    nach       Fig.    3.,       Fig.    8 einen Schnitt gemäss der Linie     E-E    nach       Fig.    4 und       Fig.    9 einen Schnitt gemäss der Linie     F-F    nach       Fig.    4.  



       Mit    1 ist der Bohrmotor bezeichnet, welcher be  liebiger     Energieart    sein kann und an dem Rahmen 2  der     verfahrbaren    Lafette 3 verschiebbar gelagert ist.  Die Lafette 3 ist nur teilweise dargestellt. Der Bohr  motor 1 ist über ein Anschlussstück 4 für die Zufuhr  von Druckmittel mit dem Bohrgestänge 5 verbunden.  Das Bohrgestänge 5 ist als Doppelrohr ausgebildet,  so dass ein Aussenkanal 6 und Innenkanal 7 gebildet  werden. Die     Druckmittelzufuhr    erfolgt über die Ein  trittsöffnung 8 des Anschlussstückes, welche mit dem  Aussenkanal 6 in Verbindung steht. Die Austritts  bohrung 9 des Anschlussstückes ist über eine nicht  weiter dargestellte Leitung mit dem     Vorschubmotor     10 verbunden.  



  Wie insbesondere in     Fig.    2 und 4 dargestellt, ist  an dem Bohrgestänge 5 ein Zwischenstück 11 befe  stigt, welches an seinem anderen Ende mit dem Tief  schlagbohrhammer 12 längs verschiebbar aber     un-          drehbar    in Verbindung steht, wie bei 13 angedeutet  ist. In dem Zwischenstück 11 ist bei 14 eine Verbin  dung zwischen dem Aussenkanal 6 und dem Innen  kanal 7 geschaffen, wobei der     Innenkanal    7 als Ven  tilsitz 15 ausgebildet ist. In dem Zwischenstück 11 ist  der Kolben 16 verschiebbar angeordnet, welcher un  ter der Einwirkung der Druckfeder 17 steht und  einen Zapfen 18 besitzt und je nach Verschiebung  des Kolbens 16 mit dem Ventilsitz 15 zusammen  wirkt.

   Im Kolben 16 und Zapfen 18 sind Bohrungen  19 vorgesehen, welche zur     Druckmittelzufuhr    zum  Schlaggerät und zur Beseitigung des     Bohrkleins    beim  Werkzeug 20 dienen.  



  Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:  Das über die Bohrung 8 des     Anschlussstückes    4       eintretende    Druckmittel durchströmt den Aussenka  nal 6 in die Verbindung 14 und gelangt von hier ein  mal durch den     Innenkanal    7 und die Austrittsöffnung  9 über nicht weiter dargestellte Verbindungsleitungen  zum     Verschubmotor    10 und zum anderen über die       Kanäle    19 zum Schlaggerät 12     und    Bohrwerkzeug  20.

   Bei einer Vergrösserung des Andruckes über ein       bestimmtes    Mass erfolgt eine Längsverschiebung des  Werkzeuges gegenüber dem Zwischenstück, was eine  Verschiebung des Kolbens 16 entgegen der Wirkung  seiner Druckfeder 17 zur Folge hat. Bei einer Ver-         schiebung    des Kolbens 16 nähert sich der Zapfen 18  dem Ventilsitz 15, so dass eine Beeinflussung der       Druckmittelzufuhr    für den     Vorschubmotor    10 statt  findet, d. h.

   die     Druckmittelzufuhr    wird gedrosselt  und entsprechend wird der Andruck     verringert.    Bei  Berührung des Zapfens 18 mit dem Ventilsitz 15       wird    eine vollständige Unterbrechung des Vorschu  bes erreicht, so dass sich das Bohrwerkzeug 20 zu  nächst     freibohren    kann, woraufhin unter der     Wirkung     des Gewichtes des Bohrwerkzeuges und der Druckfe  der 17 die     Druckmittelzufuhr    zum     Vorschubmotor    10  wieder freigegeben wird.  



  Mit     Hilfe    der     erfindungsgemässen        Vorrichtung    ist  eine genaue selbsttätige Einstellung des Andruckes  möglich, so dass ein optimaler     Bohrfortschritt    erzielt  werden kann, ohne dass es der Bedienung einer be  sonderen Einrichtung zum Ausgleich des Gestänge  gewichtes bedarf.  



  Die Erfindung ist auf die dargestellte und be  schriebene Ausführungsform nicht beschränkt. So ist  es z. B. möglich, das über den Innenkanal 7 geführte  Druckmittel nicht zum Antrieb des     Vorschubmotors     sondern lediglich zu dessen Steuerung zu verwenden.  Weiterhin besteht die Möglichkeit, zwischen Bohr  werkzeug 20 und Schlaggerät 12 einerseits und dem  Zwischenstück 11 mit Regelelement 16, 17, 18 ande  rerseits eine oder mehrere Bohrstangen einzuschal  ten, so dass sich das Zwischenstück gegebenenfalls  ausserhalb des Bohrloches befindet.



  Device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines The invention relates to a device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines, in particular with a deep hole hammer.



  To achieve optimal drilling progress, a certain pressure on the drilling tool is required, but compliance with this is associated with considerable difficulties, since the weight of the rods must be balanced as the drilling becomes deeper. Such a compensation can be z. B. errei chen by means of springs or differential pistons, but it is necessary for both solutions that the number or weight of the boring bars used must be set so that the operation is dependent on the operator and the associated sources of error.



  The invention is based on the object of creating a device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines, which is simple to manufacture and ensures a certain pressure independently of the operator, so that an optimal drilling progress is given.



  According to the invention, this is achieved in that the drilling tool is assigned a control element which, depending on the respective amount of pressure of the drilling tool, influences the energy supply of the displacement motor in the sense of compensating for the control deviation. In this way, when the pressure increases, the feed motor is automatically throttled, if necessary to a standstill, so that the drilling tool can drill freely. In the case of soft rock, on the other hand, the feed motor is fully pressurized so that a corresponding drilling progress is achieved.

      The regulating element is advantageously arranged in an intermediate piece which is fastened to the drill rod and which is coupled to the drilling tool in such a way that a longitudinal displacement of the drilling tool relative to the intermediate piece and thus relative to the regulating element is possible.



  The control element can consist of a piston or the like which is under spring pressure and is mounted in the intermediate piece for longitudinal displacement and which has a pin which influences the energy supply of the feed motor. The adjustment of the piston of the control element can take place against the action of its compression spring indirectly or directly by the longitudinal displacement of the drilling tool relative to the intermediate piece, the size of the longitudinal displacement being a measure of the corresponding influence on the feed motor.



  The energy to the feed motor and, if necessary, to the impact device can be supplied via double tubular boring bars. The intermediate piece attached to the drill rod can be designed in such a way that there is a connection between the outer and inner channels of the energy supply, this connection preferably being designed as a valve seat for the pin of the piston of the control element.



  The piston and its pin influencing the supply of energy to the feed motor can be provided with bores for supplying energy to the deep hole impact device and for supplying pressure medium to remove the cuttings.



  An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, namely show: Fig. 1 the upper part of the drill partly in section, Fig. 2 the lower part of the drill partly in section, Fig. 3 is the partially sectional view 1 in enlarged form, FIG. 4 the partially sectioned illustration of FIG. 2 in enlarged form, FIG. 5 a section along the line AA according to FIG. 3,

         6 shows a section according to line BB according to FIG. 3, FIG. 7 shows a section according to line CC according to FIG. 3, FIG. 8 shows a section according to line EE according to FIG. 4 and FIG. 9 shows a section according to FIG Line FF according to FIG. 4.



       1 with the drill motor is referred to, which can be any kind of energy and is slidably mounted on the frame 2 of the movable mount 3. The mount 3 is only partially shown. The drilling motor 1 is connected to the drill rod 5 via a connection piece 4 for the supply of pressure medium. The drill rod 5 is designed as a double tube, so that an outer channel 6 and an inner channel 7 are formed. The pressure medium is supplied via the inlet opening 8 of the connector, which is connected to the outer channel 6. The outlet bore 9 of the connection piece is connected to the feed motor 10 via a line not shown further.



  As shown in particular in FIGS. 2 and 4, an intermediate piece 11 is attached to the drill rod 5, which is connected at its other end to the deep percussion drill 12 so as to be longitudinally displaceable but non-rotatable, as is indicated at 13. In the intermediate piece 11 a connec tion between the outer channel 6 and the inner channel 7 is created at 14, wherein the inner channel 7 is designed as a Ven tilsitz 15. Der inner channel 7 In the intermediate piece 11, the piston 16 is slidably disposed, which is un ter the action of the compression spring 17 and has a pin 18 and depending on the displacement of the piston 16 with the valve seat 15 cooperates.

   Bores 19 are provided in the piston 16 and pin 18, which are used to supply pressure medium to the impact device and to remove the cuttings from the tool 20.



  The mode of operation of the arrangement is as follows: The pressure medium entering via the bore 8 of the connection piece 4 flows through the outer channel 6 into the connection 14 and from here passes once through the inner channel 7 and the outlet opening 9 via connecting lines not shown to the displacement motor 10 and on the other hand via the channels 19 to the impact device 12 and drilling tool 20.

   When the pressure is increased by a certain amount, the tool is longitudinally displaced in relation to the intermediate piece, which results in a displacement of the piston 16 against the action of its compression spring 17. When the piston 16 is displaced, the pin 18 approaches the valve seat 15 so that the pressure medium supply for the feed motor 10 is influenced, ie. H.

   the pressure medium supply is throttled and the pressure is reduced accordingly. When the pin 18 comes into contact with the valve seat 15, a complete interruption of the feed is achieved so that the drilling tool 20 can first drill freely, whereupon the pressure medium supply to the feed motor 10 is released again under the effect of the weight of the drilling tool and the pressure spring 17 .



  With the aid of the device according to the invention, a precise automatic adjustment of the pressure is possible, so that optimal drilling progress can be achieved without the need to operate a special device for balancing the rod weight.



  The invention is not limited to the illustrated and described embodiment. So it is e.g. B. possible not to use the pressure medium guided through the inner channel 7 to drive the feed motor but only to control it. It is also possible to switch one or more drill rods between the drilling tool 20 and impact device 12 on the one hand and the intermediate piece 11 with control element 16, 17, 18 on the other hand, so that the intermediate piece is possibly outside the borehole.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des An druckes von Gesteinsbohrmaschinen, insbesondere mit Tieflochschlaggerät, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bohrwerkzeug (12, 20) ein Regelelement (16, 17, 18) zugeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Grösse des Andruckes des Bohr werkzeuges (20) die Energiezufuhr des Vorschubmo- tors (10) im Sinne einer Ausgleichung der Regelab weichung beeinflusst. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines, in particular with a deep hole percussion device, characterized in that the drilling tool (12, 20) is assigned a control element (16, 17, 18) which depends on the respective size of the pressure of the drilling tool (20) influences the energy supply of the feed motor (10) in the sense of compensating for the control deviation. SUBCLAIMS 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelelement (16, 17, 18) in einem am Bohrgestänge (5) befestigten Zwischen stück (11) angeordnet ist, welches mit dem Bohr werkzeug (12, 20) derart gekoppelt ist, dass eine Längsverschiebung des Bohrwerkzeuges (12, 20) ge genüber dem Zwischenstück (11) möglich ist. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelelement (16, 17, 18) aus einem unter Federdruck (17) stehenden, im Zwi schenstück (11) längs verschiebbar gelagerten Kolben (16) besteht, welcher einen die Energiezufuhr des Vorschubmotors (10) beeinflussenden Zapfen (18) besitzt. 3. Device according to patent claim, characterized in that the control element (16, 17, 18) is arranged in an intermediate piece (11) which is fastened to the drill rod (5) and which is coupled to the drilling tool (12, 20) in such a way that a longitudinal displacement of the drilling tool (12, 20) ge compared to the intermediate piece (11) is possible. 2. Device according to claim, characterized in that the control element (16, 17, 18) consists of a spring pressure (17) standing in the inter mediate piece (11) longitudinally displaceably mounted piston (16), which is the energy supply of the feed motor ( 10) has influencing pin (18). 3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Kolbens (16) des Regelelementes entgegen der Wirkung seiner Druckfeder (17) mittel- oder unmittelbar durch die Längsverschiebung des Bohrwerkzeuges (12, 20) ge genüber dem Zwischenstück (11) erfolgt. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zum Vorschubmotor (10) und gegebenenfalls zum Schlaggerät (12) über Doppelrohrstangen zuge führt wird. 5. Device according to patent claim, characterized in that the adjustment of the piston (16) of the control element against the action of its compression spring (17) takes place directly or indirectly through the longitudinal displacement of the drilling tool (12, 20) compared to the intermediate piece (11). 4. Device according to claim and sub-claims 1-3, characterized in that the energy to the feed motor (10) and optionally to the impact device (12) is supplied via double pipe rods. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1-4., dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenstück (11) eine als Ventilsitz (15) ausgebil dete Verbindung (14) zwischen Aussen- (6) und In nenkanal (7) besteht. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben und sein die Energiezufuhr zum Vorschub motor (10) beeinflussender Zapfen (18) mit Bohrun gen (19) für die Energiezufuhr zum Tieflochschlagge- rät (12) versehen sind. Device according to patent claim and sub-claims 1-4., Characterized in that in the intermediate piece (11) there is a connection (14) designed as a valve seat (15) between the outer (6) and inner channel (7). 6. Device according to patent claim and sub-claims 1-3, characterized in that the piston and its pin (18) influencing the energy supply to the feed motor (10) are provided with bores (19) for supplying energy to the deep hole percussion device (12) are.
CH3364A 1963-01-11 1964-01-06 Device for the automatic control of the pressure of rock drilling machines CH423676A (en)

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