DE1119527B

DE1119527B - Durchflussmengenmessgeraet, insbesondere fuer Bohrspuelungen

Info

Publication number: DE1119527B
Application number: DED25202A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Priebe
Original assignee: Deutsche Schachtbau und Tiefbohr GmbH
Current assignee: Thyssen Schachtbau GmbH
Priority date: 1957-03-20
Filing date: 1957-03-20
Publication date: 1961-12-14

Description

Durchflußmengenmeßgerät, insbesondere für Bohrspülungen Bei der Herstellung von Tiefbohrungen ist es zwecks genauer Überwachung des Bohrvorganges notwendig, sich fortlaufend Kenntnis über die Menge des wirksamen Spülstromes zu verschaffen. Dies gilt sowohl für das Turbobohren als auch für das Rotarybohren. Handelsübliche Durchflußmengenmesser haben sich für diesen besonderen Zweck als ungeeignet erwiesen. Sie sind den hohen statischen Drücken, dem wechselnden spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und dem rauhen Betrieb an der Bohrstelle in der Regel nicht gewachsen. Dabei ist zu bedenken, daß das Gerät Drücken bis zu 300 atü gewachsen sein und Meßbereiche von 0 bis zu 5000 1/min beherrschen muß.
Die Erfindung sucht ein den genannten Anforderungen besser entsprechendes Gerät zu schaffen und besteht im wesentlichen darin, die Strömung auf Schaufeln wirken zu lassen, die gegen Federkraft um eine zur Strömung parallele Achse drehbar sind. Der Drehwinkel der Schaufeln, der sich unter dem dynamischen Druck der Strömung im Gleichgewicht mit der Federkraft einstellt, dient dabei als Maß für die Durchflußmenge.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sitzen die Schaufeln an dem freien Ende eines einseitig eingespannten Torsionsstabes und sind mit einem gleichachsig dazu angeordneten, frei drehbaren, nach außen geführten Stab verbunden, der das Anzeigegerät betätigt, und zwar entweder unmittelbar mittels Zeiger und Skala oder über einen elektrischen Fernsender.
Bei großer Einfachheit im Aufbau zeichnet sich das Gerät nach der Erfindung vor allem dadurch aus, daß die Anzeige vom statischen Druck der strömenden Flüssigkeit unabhängig ist. Sie wird vielmehr nahezu ausschließlich durch den dynamischen Druck bestimmt.
Um ein und dasselbe Gerät innerhalb sehr weiter Grenzen der Durchflußmenge verwenden zu können, sieht die Erfindung ferner eine Änderung des Meßbereiches in der Weise vor, daß der Federkraft eine weitere Federkraft zuschaltbar ist. Besteht die Feder wie in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem Torsionsstab, so wird zweckmäßig zur Erhöhung des Meßbereiches ein weiterer Torsionsstab mit dem freien Ende des ersten Stabes verbunden. Damit dies in einfacher Weise geschehen kann, wird einer der Stäbe, zweckmäßig der erste, als Hohlstab ausgebildet, in dessen Innerem die frei drehbare, zur Übertragung der Schaufeldrehung nach außen dienende Welle angeordnet ist.
Vor und unter Umständen auch hinter den dreh- baren Schaufeln können mit Vorteil Leitflächen angeordnet werden, die die eintretende Strömung von Turbulenz befreien und dadurch Meßfehler beseitigen.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt durch das Meßgerät. Die eigentlichen Meßorgane des gezeichneten Gerätes sind im Inneren eines länglichen zylindrischen Gehäuses 1 angeordnet, das beiderseits durch Deckel2 abgeschlossen ist. In das Gehäuse münden unter spitzen Winkeln zur Gehäuseachse ein Stutzen 3 und 4 für den Eintritt und Austritt der durchströmenden Flüssigkeit. Am rechten Abschlußdeckel 2 ist bei 5 ein Hohlstab 6 fest eingespannt, der an seinem freien Ende 7 eine Büchse 8 trägt, die sich rückwärts über den Stab 6 erstreckt und auf ihrer Außenfläche schraubenförmig gewundene Schaufeln 9 trägt. Die Büchse 8 ist mit einem Gummilager 10 auf dem abgesetzten Ende 11 eines Rohres 12 drehbar, das den Stab 6 umschließt und wie dieser am rechten Deckel 2 bei 13 dicht schließend befestigt ist. Am freien Ende 7 ist der Stab 6 durch einen Deckel 14 geschlossen, der zugleich zur Befestigung einer konzentrisch zumHohlstab 6 angeordneten Welle 15 dient, der bei 16 durch den rechten Deckel 2 des Gehäuses nach außen geführt ist. Der Hohlstab 6 mit den Teilen 12 und 15 ragt in ein Rohr 17 von gleichem Durchmesser wie das Rohr 12, so daß zwischen der Wandung des Gehäuses 1 und den Rohren 12 und 17 ein strömungstechnisch einwandfreier Ringraum für die in Richtung der gezeichneten Pfeile durch das Gehäuse strömende Flüssigkeit geschaffen ist.
Im Betrieb erzeugt der dynamische Druck der Flüssigkeit an den Schaufeln 9 ein Drehmoment, durch das die Büchse 8 unter Spannung des Hohlstabes 6 so weit gedreht wird, bis die Torsionsspannung dem Drehmoment das Gleichgewicht hält. Der Drehwinkel der Schaufel 9 ist daher ein Maß für die durchtretende Flüssigkeitsmenge. Dieser Winkel wird durch die Welle 15 über ein Hebel- und Zahngetriebe 18 auf eine Skalenscheibe 19 übertragen, die mittels einer geeigneten festen Marke abgelesen werden kann.
Die Skala kann in Mengen pro Zeiteinheit oder aber auch in Einheiten der Geschwindigkeit geteilt sein, wenn das Gerät dazu dienen soll, beim Bohren des Loches die Ringraumaufstiegsgeschwindigkeit bei konstantem Bohrlochdurchmesser anzuzeigen. Die unmittelbare Anzeige dieser Geschwindigkeit ist von wesentlicher Bedeutung, da sie ein Maß für die Austragsfähigkeit der Spülung ist. An die Stelle unmittelbarer Anzeige gemäß der Zeichnung kann aber auch Fernübertragung gesetzt werden, etwa in der Form eines von der Welle 15 betätigten Widerstandsgebers.
In die Anzeige geht das spezifische Gewicht der strömenden Flüssigkeit, das je nach den Umständen zwischen 1 und etwa 2 kg(dm8 wechselt, als linearer Faktor ein. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, daß man die Skala, an der die Menge pro Zeiteinheit, die Strömungsgeschwindigkeit oder die Ringraumaufstiegsgeschwindigkeit abgelesen wird, mit mehreren Teilungen versieht, von denen jede für einen bestimmten Wert des spezifischen Gewichtes gilt.
In das Rohr 17 kann durch den Deckel 2 ein weiterer Torsionsstab 20 eingesetzt werden, der als Vollstab ausgebildet ist und einen Flansch 21 zur Befestigung und Abdichtung trägt. Das freie Ende dieses Stabes, das mit Zähnen 22 versehen ist, greift in ent- sprechende Ausnehmungen 23 am Ende der Büchse 8.
Die Stäbe 6 und 20 sind dann als Drehfedern einander parallel geschaltet, so daß die Drehung der Schaufeln pro Einheit der Durchflußmenge herabgesetzt und der Meßbereich vergrößert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Durchflußmengenmeßgerät, insbesondere als Spülstrommesser für Bohrspülungen, mit einem in der Strömung gegen Federkraft beweglichen, von der Strömung beaufschlagten Körper, dessen Verstellung als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit dient, dadurch gekennzeichnet, daß der axial unbeweglich und drehbar gelagerte, unter der Wirkung einer Drehfeder (6) stehende Körper (10) mit schraubenförmig verlaufenden Schaufeln (9) versehen ist, an denen die Strömung ein der Drehfeder (6) entgegengesetztes Drehmoment erzeugt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schaufeln (9) tragende Körper (10) am freien Ende eines einseitig eingespannten Torsionsrohres (6) befestigt und mit einer in diesem Rohr gleichachsig angeordneten, nach außen geführten Welle (15) verbunden ist, welche den Anzeigemechanismus (18, 192betätigt.
3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mit dem freien Ende des Torsionsrohres (6) verbindbaren, von außen einsetzbaren Torsionsstab (20) zur Vergrößerung des Meßbereiches.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 919506.