DE1533583B1 - Vorrichtung zum Messen des Andrucks von Tiefbohrmeisseln und Verfahren zum Tieflochbohren - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Meßgerät zum Messen der zeitlichen Spannungs-Messen des Andrucks von Tiefbohrmeißeln, die der änderung im Totseil einen maximalen Wext anzeigt, Totseilspannung proportionale Signale erzeugt und und beim weiteren Bohren die Meißelbelastung ein Verfahren zum Tieflochbohren. durch entsprechende Bremsbetätigung auf diesem

Beim Bohren ist es erforderlich, den Bohrrohr- 5 Wert gehalten.

strang oberhalb des Bohrkopfes in Spannung zu hai- Das erfindungsgemäße Bohrverfahren kann von

ten. Es ist außerdem erforderlich, den Bohrmeißel einem Bedienungsmann durchgeführt werden, der

richtig zu belasten, so daß er wirkungsvoll in das über Sichtanzeigegeräte die Meißelbelastung und die

gerade gebohrte Gefüge eindringt. Ein Maß für die zeitliche Änderung der Totseilspannung (die der Wirksamkeit des Bohrens ist das Eindringen des io Größe der zeitlichen Änderung der Meißelbelastung

Bohrmeißels, das von verschiedenen Faktoren ab- entspricht) abliest. Es kann aber auch automatisch

hängt, wie z.B. der Bohrflüssigkeit, der gewählten durchgeführt werden, indem die Meißelbelastungs-

Form, dem Zustand und der Drehzahl des Bohr- und Meißelbelastungsänderungs-Signale an eine auto-

meißels und außerdem von der Kraft, mit der der matische Steuereinrichtung weitergegeben werden.
Bohrmeißel gegen den Boden des Bohrloches ge- 15 Vorzugsweise besitzt das Gerät zum Messen der

drückt wird, d. h. der »Meißelbelastung«. Von die- zeitlichen Änderung der Totseilspannung einen Rah-

sen Faktoren ist die Meißelbelastung, die hauptsäch- men mit Seilrollen, die mit dem Totseil im Eingriff

lieh vom Bohrkopf herrührt, der kritischste Punkt. stehen, und einem Klotz, der ebenfalls mit dem Tot-

Üblicherweise wird ein Meßgerät zum Messen der seil im Eingriff steht, der aber bei Änderung der Tot-Meißelbelastung, das vom Totseil betätigt wird, vor- 20 seilspannung eine Bewegung relativ zum Rahmen

gesehen. Das Meßgerät zeigt einen Maximalwert an, ausführt. Diese Relativbewegung veranlaßt eine

wenn der Bohrmeißel frei hängt, und einen Minimal- Übertragungsvorrichtung, Signale zu erzeugen, die

wert, wenn der Bohrmeißel am Boden des Bohrlochs der zeitlichen Änderung der Totseilspannung propor-

aufliegt und im Bohrstrang keine Spannung herrscht. tional sind.

Während des Bohrens zeigt das Meßgerät einen da- 25 Bei einer anderen Ausführung besteht das Gerät zwischenliegenden Wert an. Ein Arbeiter beobachtet zum Messen der Totseilspannungsänderung aus einem das Meßgerät und betätigt dann die Bremse, die auf Hebel, der an einer Seiltrommel befestigt ist. Die die Seiltrommel des Hebewerks wirkt, um die ge- Seiltrommel, an der das Totseil verankert ist, kann wünschte Meißelbelastung zu erzielen. Wenn der eine begrenzte Drehbewegung ausführen, wenn sich Bohrmeißel in das Gefüge eindringt, betätigt der 30 die Spannung im Totseil ändert. Eine Ubertragungs-Arbeiter zwischen dem Einfügen neuer Bohrrohr- vorrichtung ist benachbart zum Hebel angeordnet, strangstücke die Bremse, um das Abwickeln des Zug- und eine solche begrenzte Drehbewegung der Seilseils zu steuern. Auf diese Weise versucht er, die trommel veranlaßt die Übertragungsvorrichtung, die richtige Meißelbelastung für ein optimales Eindrin- erforderlichen Signale zu erzeugen,
gen in das entsprechende Gefüge aufrechtzuerhalten. 35 An Hand von Zeichnungen werden nun Ausfüh-Da ein optimales Eindringen bei verschiedenen Bo- rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt dengefügen verschiedene Meißelbelastungen erfor- Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anlage dert, setzt das beschriebene Bohrverfahren viel Ge- zum Tieflochbohren,
fühl und Erfahrung des Arbeiters voraus. F i g. 2 in einem größeren Maßstab eine Seiten-

Mit der Erfindung soll die Möglichkeit geschaffen 40 ansieht eines erfindungsgemäßen Gerätes zum Meswerden, auf zuverlässigere Weise als bisher ein opti- sen der Änderung der Totseilspannung, das am Totmales Eindringen des Bohrmeißels zu erzielen. seil festgeklemmt ist und einen Ausgangssignal-

Dabei wird ausgegangen von einer Vorrichtung Stromkreis aufweist,

zum Tieflochbohren mit einem Hebewerk, das mit Fig. 3 eine Seitenansicht in Blickrichtung des

einer Bremse ausgerüstet ist, einem Bohrseil, an dem 45 PfeilsD in Fig. 2,

ein Bohrrohrstrang einschließlich eines Bohrmeißels F i g. 4 eine halbschematische Ansicht einer Totseilaufgehängt ist und das aus einem am Hebewerk be- verankerung mit einem Gerät zum Messen und Anfestigten Zugseil und einem an einem Verankerungs- zeigen einer Änderung der Totseilspannung,
glied befestigten Totseil besteht, und einem zum Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines An-Messen der Bohrmeißelbelastung dienenden Gerät, 50 zeigegerätes und

das der Totseilspannung proportionale Signale er- Fig. 6 ein Blockdiagramm einer automatischen

zeugt. Bohrsteuerungsanlage.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Meß- In F i g. 1 ist ein stationärer Bohrturm 10 und eine

gerät die zeitliche Änderung der Totseilspannung dazugehörige Ausrüstung gezeigt, die oberhalb eines

mißt und ein Signal erzeugt, das der Größe der zeit- 55 Bohrloches angeordnet sind. Innerhalb des Bohr-

lichen Änderung der Totseilspannung proportio- loches hängt ein Bohrrohrstrang einschließlich eines

nal ist. Bohrkopfes 12 und eines Bohrmeißels 13. Der Bohr-

Solch ein Signal kann ein Sichtgerät oder ein Ge- rohrstrang oberhalb des Bohrkopfes weist eine Anrät zur automatischen Steuerung der Bohranlage be- zahl von miteinander verbundenen Bohrgestängetätigen. 60 rohren 14 auf, die in einer Mitnehmerstange 15

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich für enden. An die Mitnehmerstange 15 schließt sich ein

ein Tieflochbohr-Verfahren verwenden, bei dem eine Drehzapfen 16, ein Haken 17 und eine wandernde

im Verhältnis zu den vorliegenden Bohrbedingungen Rolle 18 an, die mittels eines Bohrseils 19 von einer

große Bohrmeißelbelastung gewählt wird und das an der Turmkrone des Bohrturms 10 gelagerten Rolle

Bohren mit im Betrieb befindlicher Bremse des He- 65 20 herabhängt. Ein Ende des Seils 19, nämlich das

belwerks begonnen wird. Zweckmäßigerweise wird Zugseil 19«, führt zum Hebewerk 22, in dem sich

darauffolgend diejenige Meißelbelastung registriert, der Motor (oder die Motoren) zum Betätigen des

die das Meißelbelastungsmeßgerät anzeigt, wenn das Bohrrohrstrangs befindet.

3 4

Das Hebewerk 22 enthält eine Trommel 60, an der eine Batterie 51 und ein von Hand betätigbarer

das Zugseil 19 α verankert ist und die über eine Schalter 52.

Bremse 61 gesteuert wird. Die Bremse besitzt eine Wenn das Totseil unter Spannung steht, wird der Trommel 62, um die ein Bremsband 63 gewickelt ist. Klotz 34 gegen die Scheiben 40 gedrückt. Wenn die Das Bremsband 63 kann mittels eines Hebels 64 5 Spannung im Totseil zunimmt, versucht das Seil, gegegen die Trommel 62 gedrückt werden, um das Ab- rade zu werden, und drückt dadurch den Klotz 34 wickeln des Zugseils 19 α von der Trommel 60 zu noch stärker gegen die Scheiben 40. Die daraus resulsteuern. Die Trommel 60 wird ebenfalls dazu ver- tierende zunehmende Belastung der Scheiben hat eine wendet, das Zugseil 19 a, falls gewünscht, aufzuwik- ihr proportionale elektrische Ladung zufolge, die kein. Der (oder ein) Hebewerkmotor treibt außerdem io einen elektrischen Strom durch den Widerstand 45 a einen Drehtisch 23 an, der seinerseits die Drehung hervorruft, der der Größe der zeitlichen Änderung auf die Mitnehmerstange 15 überträgt. Der äußere der Scheibenbelastung und somit der Größe der zeit-Querschnitt der Mitnehmerstange 15 ist quadratisch. liehen Änderung der Seilspannung proportional ist.
Ein Schlauch 24 ist Teil einer Förderanlage, die Da die Impedanz des Verstärkers 46 hoch ist, fließt Bohrflüssigkeit zu den Abschnitten der Bohrgestänge- 15 der weitaus größte Teil dieses Stromes durch den rohre 14 fördert. Das andere Ende des Bohrseils ist Widerstand 45 a. Die dabei am Widerstand 45 α aban einem Verankerungsglied 25 befestigt, das eine fallende Spannung muß der Größe der Seilspan-Aufwickeltrommel 66 einschließt. Der zwischen dem nungsänderung proportional sein. Diese Spannung Verankerungsglied 25 und der Rolle der Bohrturm- wird durch eine Einrichtung 45 von Störsignalen bekröne angeordnete Abschnitt 26 des Bohrseils wird 20 freit, die in der Praxis ein Kondensator sein kann.
»Totseil« genannt. Ein Gerät 65 zum Messen der Eine andere Möglichkeit, das Gerät zum Messen Bohrmeißelbelastung benachbart zum Verankerung^- der zeitlichen Änderung der Seilspannung anzuordglied 25 ist am Totseil 26 angeklemmt und betätigt nen, besteht darin, daß es in das Verankerungsglied ein entfernt liegendes Anzeigegerät 27. Oberhalb des 25 eingebaut wird. Diese andere Möglichkeit ist in Meißelbelastungs-Meßgerätes 65 ist an dem Totseil as F i g. 4 dargestellt. Ein Hebel 67 ist an der Trommel ein weiteres Meßgerät 28 angeklemmt, das die zeit- 66 festgemacht, und ein Wandler 68, z. B. ein flüssigliche Änderung der Spannung im Totseil mißt. Das keitsdruckempfindliches Gerät, wie eine Membran-Meßgerät 28 betätigt ein entfernt liegendes Sicht- pumpe, ist zwischen dem Hebel 67 und einem starren anzeigegerät 29. Teil des Verankerungsgliedes 25 angeordnet. Der

Wie in den Fig.2 und 3 zu sehen ist, trägt ein 30 Wandler 68 steht über dem Rohr 69 mit einem Balg Rahmen 30, der mittels Bolzen 31 an einem mitt- 70 in Verbindung, der benachbart zum Anzeigegerät leren Träger 32 befestigt ist, an seinen Enden zwei 29 a angeordnet ist. Das eine Ende des Balges steht Seilrollen 33. Ein Führungsklotz 34 ist auf zwei BoI- mit einem Gestänge 71 in Verbindung, das einen zen 35 rechtwinklig zum Träger 32 gleitbar angeord- Viertelkreis 72 mit Zähnen schwenkt. Ein Zahnrad net. Die Bolzen 35 einschließlich ihrer Kiemmuttern 35 73 kämmt mit diesem verzahnten Viertelkreis, um 36 klemmen ein Gehäuse 37 an der hinteren Stirn- einen Anzeigearm 74 zu bewegen. An einem geeigneseite des Klotzes 34 fest. Das Gehäuse steht mit ten Punkt längs des Rohres 69 ist eine kapillare Enteinem Vorsprung 38 des Klotzes im Eingriff, gegen lüftung 75 vorgesehen, durch die ein Flüssigkeitsden es mittels eines O-Rings 39 abgedichtet ist. Das lecken zur Atmosphäre gesteuert wird. Wenn das Gehäuse 37 enthält eine Reihe piezoelektrischer 40 Totseil 26 einer Spannungsänderung unterliegt, beScheiben 40, die durch isolierende und abdichtende wegt sich der Hebel 67 zum festen Teil des VerRinge 41 mit einem in einem benachbarten Gehäuse ankerungsgliedes 25 oder von ihm weg, so daß durch 42 befindlichen Stromkreis elektrisch verbunden sind. eine Änderung des Volumens des druckempfind-Die Reihe der piezoelektrischen Scheiben 40 ist zwi- liehen Gliedes 68 eine Druckänderung über die Leischen einer Endwand des Gehäuses 37 und dem Vor- 45 tung 69 zum Balg 70 übertragen wird, der sich entsprang 38 eingeklemmt. Die Anordnung ist so ge- sprechend ausdehnt oder zusammenzieht. Auf Grund troffen, daß die hintere Stirnseite des Klotzes 34 von des gesteuerten Leckens in der Kapillare 75 zeigt der der entsprechenden Endwand des Gehäuses 37 durch Arm 74 nur eine Spannungsänderung des Totseils an. die Scheiben 40 getrennt ist. Das Totseil 26 ist zwi- Das Meißelbelastungs-Meßgerät 65, das von belieschen den Seilrollen 33 und der konvexen Stirnfläche 50 biger Art sein kann, ist in diesem Beispiel an dem des Klotzes 34 mittels Muttern 43 α eingeklemmt, so Totseil angeklemmt, so daß es im Seil eine Ausdaß sich im Totseil eine Ausbuchtung bildet, die zwi- buchtung bildet. Wenn die Spannung im Totseil zusehen einem halben und einem ganzen Durchmesser nimmt, versucht das Totseil, gerade zu werden, und des Totseils beträgt. betätigt dadurch das Sichtanzeigegerät 27, das in

Der Stromkreis im Gehäuse 42 besitzt eine Ver- 55 Meißelbelastungseinheiten geeicht ist. Die Eichung

stärker-Eingangsleitung 43, eine Vorspannungsleitung berücksichtigt, daß die Meißelbelastung die Belastung

44, eine Vorrichtung 45 zum Dämpfen irrtümlicher des Bohrrohrstrangs weniger der Kraft, die zwischen

Signale, die durch vorübergehende Störungen, z. B.. den Rollen 18,20 durch die Spannung im Bohrseil

Schwingungen in der Bohrflüssigkeit oder am Bohr- aufgebracht wird, ist.

turm angreifende Windkräfte, hervorgerufen werden 60 Der Bohrrohrstrang vom Bohrmeißel zur Mitneh-

können, einen Verstärker 46 und eine Vorrichtung merstange, dem Drehzapfen, dem Haken und den

47 mit einer Diode und einem Widerstand, die über Rollen und schließlich dem Bohrturm selbst kann

Stromzufuhrleitungen 48 geschaltet sind. Die Vor- als eine Art »Federsystem« angesehen werden. Wenn

richtung 47 erzeugt eine ausreichende Spannung am die Trommel des Hebewerks zum Aufwickeln des

Eingang zum Verstärker 46, um die Diodenspannung 65 Zugseils blockiert ist, hat ein Eindringen des Bohr-

des Eingangstransistors des Verstärkers auszuglei- meißeis während des Bohrens eine Ausdehnung des

chen. Der Verstärkerausgang ist die Leitung 49. In Federsystems und eine Zunahme der Federspannung

einem Gehäuse 50 befindet sich das Eichgerät 29, zur Folge, während die Meißelbelastung im gleichen

5 6

Maß abnimmt, wie die Federspannung zunimmt. Die im Uhrzeigersinn, wenn die Meißelbelastung abZunahme der Federspannung ist direkt proportional nimmt. Anfangs sind der Arm 80, der Zeiger 83 und der Abwärtsbewegung des Bohrmeißels. der Arm 79 dicht beieinander. Die Spindel 77 dreht

Die Erfindung kann in der folgenden Weise ver- sich so lange im Uhrzeigersinn, wie die Änderung der wendet werden. Beim Bohren und Beobachten des 5 Meißelbelastung zunimmt. Dadurch übt es ein im Meißelbelastungs-Anzeigegerätes 27 verwendet der Uhrzeigersinn wirkendes Gleitmoment auf den Arm Bohrmann eine große Meißelbelastung, d. h. eine 80 aus, der auf den Zeiger 83 wirkt und ihn in Vergrößere als die bei den gerade herrschenden Bohr- bindung mit dem Arm 79 im Uhrzeigersinn mitträgt, bedingungen (Bohrlochtiefe, Gesteinsbildung und Wenn die Änderung der Meißelbelastung ein Maxi-Bohrdurchmesser) gerade optimale Meißelbelastung, to mum durchläuft, kehrt sich die Bewegung der Spin-Dann blockiert er die Bremse, um ein weiteres Ab- del 77 um und ist dann entgegen dem Uhrzeigersinn wickeln des Zugseils von der Trommel zu verhin- gerichtet. Der Arm 80 bewegt sich vom Zeiger 83 dem, und bohrt weiter. Vorausgesetzt, daß eine ge- weg und läßt den Zeiger in einer Ruhestellung, wähnügend große Meißelbelastung verwendet wurde, rend sich der Arm 79 weiter im Uhrzeigersinn bewird die Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels 15 wegt, solange die Bremse auf das Zugseil wirkt. Die ein Maximum erreichen, wenn die Bohrmeißel- vom Zeiger 83 erreichte Ruhestellung kennzeichnet belastung auf einen optimalen Wert abgesunken ist. den Wert der Meißelbelastung an, der einer maxi-Danach nimmt die Eindringgeschwindigkeit wieder malen zeitlichen Änderung der Totseilspannung entab, wenn die Meißelbelastung weiter abnimmt. Wenn spricht. Der Arm 79 und der Zeiger 83 sind so andie Eindringgeschwindigkeit, wie bei 29 oder 29 a 20 geordnet, daß sie sich über eine Skala auf der Anangezeigt, einen maximalen Wert erreicht hat, prüft zeigescheibe 84, die in Meißelbelastungseinheiten der Bohrmann die Meißelbelastung, die dann gerade unterteilt ist und von einer großen Meißelbelastung vom Anzeigegerät 27 angezeigt wird, und bohrt da- bis zu einer kleinen Meißelbelastung reicht, bewegen, nach weiter, während er gleichzeitig die Bremse be- Der Arm 80 ist so angeordnet, daß er sich über einen tätigt, um soweit wie möglich die Meißelbelastung 25 Teil der Anzeigescheibe bewegt, die in Einheiten entauf diesem Wert zu halten. sprechend der zeitlichen Änderung der Meißel-

In geeigneten Intervallen, die z. B. von einer Ände- belastung unterteilt ist, wobei diese Einheiten natür-

rung der Gesteinsbildung und von der Abnutzung des lieh der zeitlichen Änderung der Spannung im Tot-

Bohrmeißels abhängen, wiederholt der Bohrmann seil proportional sind.

diesen Vorgang und ändert, falls notwendig, die Mei- 30 Als Alternative dazu, daß ein Betätigungsmann ein

ßelbelastung, wie es die beiden Anzeigegeräte nahe- Anzeigegerät beobachtet und die Bremse steuert,

legen. kann eine automatische Bohrsteuerungsanlage vor-

Auf diese Weise kann durch die Erfindung auf ein gesehen werden, die Signale von der Vorrichtung 28

Raten weitgehend verzichtet werden, das sonst zur (oder der im Verankerungsglied 25 angeordneten)

Aufrechterhaltung des optimalen Betriebszustandes 35 und vom Meißelbelastungs-Anzeigegerät 65 erhält

unter verschiedenen Bohrbedingungen notwendig und die zuerst die Verfahrensschritte ausführt, mit

_wäre. denen die optimale Meißelbelastung bestimmt wird,

Die an die beiden Anzeigegeräte 27,29 oder 29 a und dann automatisch das Abwickeln des Zugseils gelieferte Information kann statt dessen an ein ein- regelt, um die einer maximalen Eindringgeschwinziges Instrument76, das in Fig. 5 dargestellt ist, ge- 40 digkeit entsprechende Meißelbelastung aufrechtliefert werden, um dem Bohrmann das Beobachten zuerhalten.

zu erleichtern. Es ist konstruiert wie folgt: Eine Spin- Ein Blockdiagramm einer solchen Steueranlage ist del 77, die durch eine Änderung anzeigende Signale in F i g. 6 dargestellt. Ein Meßgerät, z. B. das in betätigt wird, ist koaxial zu einer Hülse 78, die durch F i g. 1 mit 28 bezeichnete, gibt ein Signal, das einer Meißelbelastungs-Signale betätigt wird, angeordnet. 45 Spannungsänderung entspricht (das also der zeit-An der Hülse 78 ist ein Arm 79 befestigt. Die Spin- liehen Änderung der Meißelbelastung proportional del 77 trägt einen Arm 80, der mit ihr eine Reib- ist) über die Leitung 86 an ein Anzeigegerät 29 und verbindung bildet. Ein fest angeordnetes Glied 81, ein Differenziergerät 87 weiter, das für die Leitung das ebenfalls koaxial zur Spindel 77 angeordnet ist, 88 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Spannungsträgt die Nabe 82 eines Zeigers 83, der mit dem fest 5<> änderungs-Signal ein Maximum erreicht. Nachdem angeordneten Glied 81 eine Reibverbindung bildet. das Differenziergerät dieses Signal abgegeben hat, Das fest angeordnete Glied 81 trägt eine Anzeigen- muß es wieder zurückgestellt werden, bevor es ein scheibe 84, auf der die von den Armen 79,80 und weiteres Ausgangssignal erzeugt. Das Zurückstellen dem Zeiger 83 gelieferte Information abgelesen wer- des Differenziergeräts geschieht durch einen Zeitden kann. Der Arm 79 ist hinter der Ablesestirnseite 55 geber 89, der in gewissen Intervallen ein Einstellder Anzeigescheibe 84 angebracht und gekröpft, so signal über die Leitung 90 an das Differenziergerät daß er sich durch einen ringförmigen Schlitz 85 in. 87 weitergibt. Die Leitung 88 und eine weitere Leider Stirnseite der Anzeigescheibe erstreckt. Die von tung 91 von dem Zeitgeber 89 sind an eine Steuerder Nabe 82 und dem fest angeordneten Glied 81 ge- vorrichtung 92 angeschlossen, das die Betätigung der bildete Reibverbindung ist weniger fest als die von 60 Hebewerkbremse auf eine noch zu beschreibende dem Arm 80 und der Spindel 77 gebildete. Die Arme Weise steuert. Die Steuervorrichtung 92 empfängt 79,80 und der Zeiger 83 besitzen Abschnitte, die in von dem Meißelbelastungs-Meßgerät 65 über die Leieiner gemeinsamen Ebene senkrecht zur Achse des tung 93 ebenfalls ein Signal. Das Signal wird dann Instruments liegen. Wenn man von der Vorderseite auch z. B. an das Anzeigegerät 27 weitergegeben,
des Instruments in Richtung der Achse schaut (das 65 Die Anlage arbeitet auf folgende Weise: Während ist im allgemeinen von rechts in Fig. 5), verläuft der des Bohrens erzeugt der Zeitgeber 89 ein Signal, das Zeiger 83 nach oben, und der Arm 79 liegt rechts und über die Leitung 92 zur Steuervorrichtung 92 gelangt, der Arm 80 links von ihm. Der Arm 79 bewegt sich um den Bremsdruck aufzuheben und die Meißel-

belastung eine bestimmte maximale Größe erreichen zu lassen, die voraussichtlich das den gerade herrschenden Bohrbedingungen entsprechende Optimum übertrifft. Darauf nimmt die Stärke des von der Meßvorrichtung 65 erzeugten Signals zu, wodurch die Bremse blockiert und ein weiteres Abwickeln des Zugseils von der Seiltrommel verhindert wird. Ein weiteres Signal wird über die Leitung 90 weitergegeben, um das Differenziergerät 87 zurückzustellen, sollte dies notwendig sein. Das Bohren wird fortgesetzt, und ein Meißelbelastungsänderungs-Signal und ein Meißelbelastungs-Signal werden von dem Meßgerät 28 bzw. 65 erzeugt. Wenn das Meißelbelastungsänderungs-Signal ein Maximum erreicht (das nicht durch vorübergehende Störungen bedingt ist), wenn also das Eindringen des Meißels ein Optimum erreicht hat, gibt das Differenziergerät 87 ein Signal über die Leitung 88 an die Steuervorrichtung 92 weiter, das in dem Augenblick, in dem es dieses Signal empfängt, das Meißelbelastungs-Signal registriert. Nach dieser Registrierung betätigt die Steuervorrichtung die Bremse des Hebewerks derart, daß das Meißelbelastungs-Signal, das über die Leitung 93 empfangen wird, auf dem registrierten Wert gehalten wird. Nach einem bestimmten Zeitintervall verursacht der Zeitgeber 89, daß das Differenziergerät 87 zurückgestellt und die Bremse des Hebewerks entlastet wird, damit die Meißelbelastung wieder über das vorher bestimmte Maximum ansteigen kann, worauf der Zyklus von neuem durchlaufen wird.

In einer nicht gezeigten Abänderung ist der Verstärker des Meßgeräts 28 mit einem Instrument verbunden, das außerdem ein Signal empfängt, das die Länge des von der Seiltrommel abgewickelten Seil-Stücks wiedergibt. Das Instrument verbindet die beiden Signale und sorgt für eine Anzeige, die die Eindringgeschwindigkeit des Meißels unter verschiedenen Bohrbedingungen dauernd wiedergibt.

Die Größenordnung der bei der Erfindung auftretenden Größen sei durch das folgende Beispiel angedeutet: In einer speziellen Vorrichtung, wie sie in den Zeichnungen gezeigt ist, entspricht eine Änderung der Meißelbelastung von 10 800 kp einer Änderung der Belastung der Platten 40 von 1350 kp. Eine Änderung der Meißelbelastung von 10 800 kp während 500 see hat ein V2-Volt-Eingangssignal zum Gehäuse 42 mit einer sehr kleinen Stromstärke zur Folge.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für das Messen des Andrucks von Tiefbohrmeißeln, die der Totseilspannung proportionale Signale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (28) die zeitliche Änderung der Totseilspannung mißt und ein Signal erzeugt, das der Größe der zeitlichen Änderung der Totseilspannung proportional ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (28) zum Messen der zeitlichen Änderung der Totseilspannung am Totseil (26) angeklemmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Rahmen (30), an dessen beiden Enden jeweils eine Seilrolle (33) angebracht ist, einen Klotz (34), der zwischen den Seilrollen am Rahmen derart angeordnet ist, daß er eine begrenzte Bewegung relativ zum Rahmen ausführen kann, ein Gehäuse (37), das am Rahmen befestigt ist, und piezoelektrische Scheiben (40), die zwischen dem Klotz und dem Gehäuse angeordnet sind, wobei der Klotz das Seil gegen die beiden Seilrollen drückt und die Scheiben (40) das Signal erzeugen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlervorrichtung aus einer Reihe von piezoelektrischen Kristallen (40) besteht und daß bei einer Bewegung des Klotzes (34) relativ zum Gehäuse ein Signal in Form einer elektromotorischen Kraft erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlervorrichtung einen Ausgangsstromkreis (43 bis 49) mit einer Vorrichtung (45) zum Dämpfen irrtümlicher Signale, die von vorübergehenden Störungen herrühren, besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zum Messen der zeitlichen Änderung der Totseilspannung in dem Verankerungsglied (25) eingebaut ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zum Messen der zeitlichen Änderung der Totseilspannung einen Hebel (67), eine Seiltrommel (66), die an dem Hebel befestigt ist und unter der Wirkung des Totseils eine begrenzte Drehbewegung relativ zu einem festen Teil des Verankerungsglieds (25) ausführen kann, und einen Wandler (68) besitzt, der zwischen dem Hebel und dem festen Teil des Verankerungsglieds derart angeordnet ist, daß sich bei einer Änderung der Totseilspannung der Hebel relativ zu dem festen Teil des Verankerungsglieds (25) bewegt und der Wandler (68) das Signal erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (68) ein mit einem Balgen (70) in Verbindung stehendes Glied (68) besitzt, das auf den Druck eines fließfähigen Mediums anspricht, und daß eine Bewegung des Hebels relativ zu dem festen Teil des Verankerungsglieds eine Volumenänderung des druckempfindlichen Glieds zur Folge hat.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale, die der Meißelbelastung proportional sind, und die Signale, die der zeitlichen Änderung der Meißelbelastung proportional sind, von einem einzigen Instrument (76) aufgefangen werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das einzige Instrument (76) aus zwei relativ zueinander verdrehbaren, koaxialen Teilen (77,78), von denen das eine durch Meißelbelastungsänderungs - Signale und das andere (78) durch Meißelbelastungs-Signale betätigt wird, einem ersten Arm (80), der an dem einen koaxialen Teil (77) befestigt ist, einem zweiten Arm (79), der mit dem anderen koaxialen Teil (78) eine Reibungsverbindung bildet, und einem Zeiger (83) besteht, der mit einer zwischen dem ersten und dem zweiten Arm fest angeordneten Nabe (82) eine Reibungsverbindung bildet, und daß die Arme (79,80) und der Zeiger (83) Abschnitte besitzen, die sich gegenseitig berühren können, wobei der erste Arm (80) so angeordnet ist, daß er sich bei einer Verringerung der Mei-

009542/29

ßelbelastung in einer Richtung bewegt, und der zweite Arm (79) so angeordnet ist, daß er sich bei einer Zunahme der Änderung der Totseilspannung in die gleiche Richtung bewegt, wenn der Berührungsabschnitt des zweiten Arms (79) den Zeiger (83) trägt, und der Berührungsabschnitt des ersten Arms (80) von dem Zeiger (83) getragen wird bis die Änderung der Totseilspannung ein Maximum erreicht hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (83), sobald er vom zweiten Arm (79) freigegeben wird, den Wert der Meißelbelastung angibt, der der maximalen Eindringgeschwindigkeit des Bohrmeißels entspricht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Meißelbelastungs-Meßgerät (65) erzeugte Signal an eine Steuervorrichtung (92) zum Verändern der Meißelbelastung weitergeleitet wird und daß das von dem Meißelbelastungsänderungs-Meßgerät erzeugte Signal an ein Differenziergerät weitergeleitet wird, das ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Meißelbelastungsänderungs-Signal ein Maximum erreicht. as

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber (89), der an die Steuervorrichtung (92) ein erstes Signal zur Vergrößerung der Meißelbelastung und ein zweites Signal, das die Vergrößerung der Meißelbelastung beendet, liefert und der ein weiteres Signal erzeugt, das zum Zurückstellen des Differenziergeräts dient.

14. Verfahren zum Tieflochbohren mit der Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine im Verhältnis zu den vorliegenden Bohrbedingungen große Bohrmeißelbelastung gewählt wird, und das Bohren mit im Betrieb befindlicher Bremse des Hebewerks begonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß darauffolgend diejenige Meißelbelastung registriert wird, die das Meißelbelastungs-Meßgerät anzeigt, wenn das Meßgerät zum Messen der zeitlichen Spannungsänderung im Totseil einen maximalen Wert anzeigt, und daß beim weiteren Bohren die Meißelbelastung durch entsprechende Bremsbetätigung auf diesem Wert gehalten wird.

15. Verfahren zum Tieflochbohren mit der Vorrichtung nach Anspruch 12, bei dem eine im Verhältnis zu den vorliegenden Bohrbedingungen große Bohrmeißelbelastung gewählt und das Bohren mit im Betrieb befindlicher Bremse des Hebewerks begonnnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß danach in automatischer Aufeinanderfolge das Signal, das das Meßgerät zum Messen der zeitlichen Änderung der Totseilspannung erzeugt, differenziert wird, daß ein zweites Signal erzeugt wird, wenn das Spannungsänderungs-Signal einen maximalen Wert erreicht, daß der Wert des Signals, das das Meißelbelastungs-Meßgerät in dem Augenblick erzeugt, in welchem das zweite Signal entsteht, registriert wird und daß beim weiteren Bohren die Meißelbelastung so gesteuert wird, daß das vom Meißelbelastungs-Meßgerät erzeugte Signal im wesentlichen seinen registrierten Wert behält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen