DE19708997A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten BohranlageInfo
- Publication number
- DE19708997A1 DE19708997A1 DE19708997A DE19708997A DE19708997A1 DE 19708997 A1 DE19708997 A1 DE 19708997A1 DE 19708997 A DE19708997 A DE 19708997A DE 19708997 A DE19708997 A DE 19708997A DE 19708997 A1 DE19708997 A1 DE 19708997A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- feed
- pressure
- torque
- drive
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic 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
- E21B44/02—Automatic control of the tool feed
- E21B44/06—Automatic control of the tool feed in response to the flow or pressure of the motive fluid of the drive
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Vor
schubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten
Bohranlage, mit der ein ein Bohrwerkzeug tragendes Bohrge
stänge unter gleichzeitiger Drehung in dem Erdreich vorge
schoben wird.
Ein Problem bei der Bedienung von steuerbaren Bohranlagen be
steht darin, die Vorschubgeschwindigkeit und das am Bohrge
stänge angreifende Drehmoment so aufeinander abzustimmen, daß
der Bohrvorgang möglichst schnell durchgeführt werden kann,
ohne daß die Bohranlage und vor allem das Bohrgestänge und
die Bohrwerkzeuge überlastet werden. Letzteres kann vor allem
dann auftreten, wenn sich das Erdreich schlagartig ändert,
insbesondere wenn man von weichem in hartes Erdreich gelangt.
Die Bohranlage wird üblicherweise von einer Bedienungsperson
über zwei Hebel gesteuert. Mit dem einen Hebel steuert die
Bedienungsperson die Vorschubgeschwindigkeit und mit dem an
deren Hebel die Drehzahl des Bohrgestänges und des am Ende
des Bohrgestänges angeordneten Bohrwerkzeuges. Zur Überwa
chung der wirkenden Vorschubkräfte und des wirksamen Drehmo
mentes stehen der Bedienungsperson Manometer zur Verfügung,
die den momentanen effektiven Druck im Hydraulikkreislauf der
hydraulischen Antriebe für das Vorschieben bzw. Drehen des
Bohrgestänges anzeigen. Sind die angezeigten Werte zu nied
rig, kann die Bedienungsperson die Vorschubgeschwindigkeit
und/oder das Drehmoment vergrößern. Überschreiten die ange
zeigten Werte jedoch kritische Werte, muß die Bedienungsper
son sofort die Vorschubgeschwindigkeit und/oder das Drehmo
ment verringern. Geschieht dies nicht oder nicht schnell ge
nug, weil beispielsweise der Bohrkopf auf eine Steinschicht
oder einen Felsen trifft, besteht die Gefahr eines Gestänge
bruches. Die teueren Bohrwerkzeuge und das Gestänge verblei
ben dann im Erdreich. Die Bohrung muß wiederholt werden. Dies
führt zu erheblichen Mehrkosten.
Es ist bereits bekannt, eine Überlastsicherung dadurch vorzu
sehen, daß man Grenzwerte für die maximale Vorschubkraft und
das maximale Drehmoment vorgeben kann. Sobald die Grenzwerte
überschritten werden, wird die Vorschubgeschwindigkeit bzw.
das antreibende Drehmoment verringert. Die Überschreitung des
jeweiligen Grenzwertes wird dabei automatisch verhindert. Ei
ne solche Überlastsicherung kann also eine Zerstörung der
Bohranlage, der Bohrgestänge und der Bohrwerkzeuge während
des Bohrens verhindern. Sie erlaubt aber nicht, den Bohrvor
gang zu optimieren, d. h. die Bohranlage mit der höchstmögli
chen Geschwindigkeit unter Vermeidung einer Überlastung zu
fahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art anzugeben, mit dem der Vortrieb von
Erdbohrungen, insbesondere das Erzeugen von Pilotbohrungen
mit anschließender Aufweitung des Bohrloches für das Einzie
hen von Rohren in der oben beschriebenen Weise optimiert wer
den kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Vor
schubgeschwindigkeit des Vorschubantriebes in Abhängigkeit
des am Bohrgestänge auftretenden Drehmomentes geregelt wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Erdbohrungen
typischerweise die Vorschubgeschwindigkeit und das Drehmoment
voneinander abhängen. Während der Pilotbohrung und während
des Aufweitens muß die Vorschubgeschwindigkeit so eingestellt
werden, daß ein möglichst hohes konstantes Drehmoment wirkt,
ein Grenzwert des Drehmomentes aber nicht überschritten wird.
Wird die Vorschubgeschwindigkeit während der Pilotbohrung
oder während des Aufweitens derselben und des Einziehens von
Rohren vergrößert, erhöht sich in fast allen Untergrundarten
das Drehmoment.
Vorzugsweise wird ein Soll-Wert für das Drehmoment vorgegeben
und die Vorschubgeschwindigkeit so geregelt, daß die Diffe
renz zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert des Drehmomentes
kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Wird der Untergrund
während der Pilotbohrung oder während des Aufweitens dersel
ben weicher, so nimmt typischerweise bei gleichbleibender
Vorschubgeschwindigkeit das Drehmoment ab. Erfindungsgemäß
wird nun die Vorschubgeschwindigkeit so lange erhöht, bis das
vorher festgelegte maximale Drehmoment, d. h. der Soll-Wert
wieder erreicht ist. Wird dagegen das Erdreich fester oder
härter, erhöht sich typischerweise das Drehmoment. Bei
gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit würde das vorher
eingestellte maximale Drehmoment überschritten. Deshalb wird
erfindungsgemäß in diesem Fall die Vorschubgeschwindigkeit so
lange reduziert, bis der Ist-Wert des Drehmomentes wieder dem
vorher eingestellten maximalen Drehmoment, d. h. dem Soll-Wert
zumindest annähernd entspricht.
Vorzugsweise wird die Vorschubgeschwindigkeit zusätzlich in
Abhängigkeit der Vorschubkraft geregelt. Diese Lösung trägt
einer möglichen Ausnahmesituation Rechnung, in der die obige
drehmomentabhängige Vorschubsteuerung nicht zwangsläufig aus
reichen würde, um einen Schaden am Bohrgestänge oder am Bohr
werkzeug zu verhindern. Dieser könnte auftreten, wenn während
der Pilotbohrung mit einem spitzen Bohrkopf gearbeitet wird
und dieser auf eine massive Fels- oder Betonwand trifft. Da
durch, daß der Bohrkopf zuerst mit seiner Spitze auf das
harte Hindernis trifft, kann sich das Drehmoment nicht
schnell genug erhöhen, da der wirksame Hebelarm des Drehwi
derstandes sehr klein ist. In diesem Falle wird die einer be
stimmten aber nicht realisierbaren Vorschubgeschwindigkeit
entsprechende Vorschubkraft groß. Es besteht die Gefahr, daß
das Bohrgestänge gestaucht wird.
Wie beim Drehmoment wird also zweckmäßigerweise ein Grenzwert
für die Vorschubkraft vorgegeben und die Vorschubgeschwindig
keit reduziert, wenn die Vorschubkraft den Grenzwert erreicht
oder überschreitet.
Die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit des
Drehmomentes und/oder der Vorschubkraft kann auf unterschied
liche Weise erfolgen, beispielsweise elektronisch. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform allerdings wird bei einer An
lage, bei welcher das Bohrgestänge mittels hydraulischer An
triebe gedreht und vorgeschoben wird, die Regelung hydrau
lisch ausgeführt. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß
die Menge des dem Vorschubantrieb zugeleiteten Druckmittels
in Abhängigkeit des in der Druckleitung des Drehantriebes
und/oder des Vorschubantriebes auftretenden Druckes geregelt
wird. Die hydraulische Regelung hat den Vorzug, daß die Re
gelzeiten am kürzesten sind und daß sie auch unter den rauhen
Bedingungen des Arbeitens im Tiefbau zuverlässig funktio
niert. Elektronische Steuerungen bei Baumaschinen sind dage
gen häufig störanfällig.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Steuerung
des hydraulischen Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von
Erdbohrungen bestimmten Bohranlage, mit der ein ein Bohrwerk
zeug tragendes Bohrgestänge unter gleichzeitiger Drehung mit
tels eines hydraulischen Drehantriebes in dem Erdreich vor
schiebbar ist. Zur Durchführung des vorstehend beschriebenen
Verfahrens wird bei einer derartigen Vorrichtung erfindungs
gemäß vorgeschlagen, daß die Menge des dem Vorschubantrieb
zufließenden Druckmittels durch ein Steuerventil steuerbar
ist, dessen Steuereingang mit dem Drehantrieb derart gekop
pelt ist, daß an dem Steuereingang eine dem vom Drehantrieb
aufzubringenden Drehmoment proportionale Steuergröße anliegt.
Bei einer sehr einfachen und robusten Ausführungsform, die
ein rasches Ansprechen der Steuerung ermöglicht, ist das
Steuerventil ein druckgesteuertes Ventil, dessen Steuerein
gang mit der Druckseite des Drehantriebes verbunden ist. Der
Anstieg des Drehmomentes führt unmittelbar zum Druckanstieg
auf der Druckseite des Drehantriebes und damit nahezu verzö
gerungsfrei zu einem Signal am Steuereingang des Steuerven
tils, das dann die dem Vorschubantrieb zufließende Druckmit
telmenge reduziert.
Zur Begrenzung der Vorschubkraft wird erfindungsgemäß vorge
schlagen, daß der Steuereingang des Steuerventils über ein
Wechselventil auch mit der Seite des Vorschubantriebes ver
bunden ist, die im Vorschubbetrieb unter Druck steht. In der
Regel ist es nur in dem oben beschriebenen Sonderfall erfor
derlich, die Vorschubkraft zu begrenzen, wenn nämlich die Re
gelung in Abhängigkeit des Drehmomentes nicht oder nicht
schnell genug ansprechen kann. Durch den Anschluß des Steuer
eingangs des Steuerventils über ein Wechselventil an die
Druckseite des Vorschubantriebes läßt sich die zusätzliche
Begrenzung der Vorschubkraft mit einem geringen zusätzlichen
baulichen Aufwand erzielen.
Zweckmäßigerweise ist das Steuerventil stufenlos verstellbar
und vorzugsweise in einer die beiden Druckmittelanschlüsse
des Vorschubantriebes überbrückenden Bypassleitung angeord
net.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit der bei
gefügten Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spieles erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan des
Hydraulikkreises einer Bohranlage zum Erzeugen von Erdbohrun
gen mit den für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Rege
lung notwendigen hydraulischen Elementen.
In der linken unteren Ecke der Figur erkennt man eine allge
mein mit 10 bezeichnete Druckmittelquelle mit einer Zahnrad
pumpe 12, die von einem Motor 14 angetrieben wird und Hydrau
likflüssigkeit aus einem Tank 16 über eine Ansaugleitung 18
ansaugt und in eine Druckleitung 20 einspeist. Die Drucklei
tung 20 ist über ein Druckbegrenzungsventil 22 und eine Rück
flußleitung 24 wieder mit dem Tank 16 verbunden.
Die Druckleitung 20 führt über ein einstellbares Stromregel
ventil 26 zum Druckanschluß P eines 4/3-Wegeventils 28, des
sen Anschluß A über eine Leitung 30 mit einem Anschluß eines
Hydraulikmotors 32 verbunden ist. Dessen anderer Anschluß ist
über eine Leitung 33 mit dem Anschluß B des 4/3-Wegeventils
28 verbunden. Der Tankanschluß T des 4/3-Wegeventils 28 ist
über Leitungsabschnitte 34 und 36 wiederum mit dem Tank 16
verbunden.
Der Hydraulikmotor 32 dient zum Drehen eines Bohrgestänges
einer Bohranlage zum Erstellen von Erdbohrungen, wie sie bei
spielsweise in der DE-A-43 05 423 beschrieben ist. Bezüglich
der Einzelheiten einer solchen Bohranlage wird auf diese
Schrift verwiesen.
Die Druckleitung 20 ist ferner über eine Leitung 38 mit dem
Druckanschluß P eines Wegeventils 40 verbunden, das als Eil
gangventil ausgebildet ist und dessen Anschluß A über Lei
tungsabschnitte 42, 44 mit dem Kolbenraum 46 eines Hydraulik
zylinders 48 in Verbindung steht. Der Tankanschluß T des We
geventils 40 ist wiederum über die Leitung 36 mit dem Tank 16
verbunden. Der kolbenstangenseitige Raum 50 des Hydraulikzy
linders 48 ist über Leitungsabschnitte 52, 54 mit dem An
schluß B des Wegeventils 40 verbunden.
Der Hydraulikzylinder 48 dient dazu, das Bohrgestänge mit dem
Bohrwerkzeug in das Erdreich hineinzudrücken bzw. aus dem
Erdreich herauszuziehen. Dabei soll die Anordnung im vorlie
genden Fall so gewählt sein, daß über eine entsprechende
Kraftumlenkung das Bohrgestänge in die Erde hineingedrückt
wird, wenn der Kolben 56 des Hydraulikzylinders 48 zusammen
mit seiner Kolbenstange 58 eingefahren wird, während das
Bohrgestänge gezogen wird, wenn der Kolben 56 zusammen mit
der Kolbenstange 58 ausgefahren wird. Beim Einfahren des Kol
bens 56 ist der Druckanschluß P mit dem Anschluß B und der
Tankanschluß T mit dem Anschluß A des Wegeventils 40 verbun
den (linkes Schaltsymbol des Wegeventils 40). Beim Ausfahren
ist der Anschluß T blockiert, während beide Anschlüsse A und
B mit dem Anschluß P verbunden sind (rechtes Schaltsymbol des
Wegeventils 40). In diesem Fall wird das aus dem Kolbenstan
genraum 50 verdrängte Hydrauliköl durch die Leitungsabschnit
te 52 und 54 und den Anschluß B zurück in die Druckleitungen
42 und 44 gespeist, so daß der Kolben 56 schneller ausgefah
ren werden kann. Dies hat den Vorzug, daß dadurch das Bohrge
stänge bei Bedarf schneller gezogen und die für den Gestänge
wechsel erforderliche Zeit deutlich gesenkt werden kann.
Der Anschluß B des Stromregelventils 26 ist über einen Lei
tungsabschnitt 60 mit einem weiteren Stromregelventil 62 ver
bunden, dessen Anschluß B über eine Leitung 64 mit der Tank
leitung 36 in Verbindung steht. Der Anschluß A des Stromre
gelventils 62 steht über Leitungen 66 und 68 mit dem Druckan
schluß P eines 4/3-Wegeventils 70 in Verbindung. Die Leitung
66 führt im übrigen zu weiteren Verbrauchern der Bohranlage.
Der Anschluß T des Wegeventils 70 steht über eine Leitung 72
mit der Tankleitung 36 in Verbindung. Der Anschluß A des We
geventils ist über einen Leitungsabschnitt 74 mit der zum
Kolbenraum 46 führenden Leitung 44 und der Anschluß B des We
geventils 70 über einen Leitungsabschnitt 76 mit der zum Kol
benstangenraum 50 führenden Leitung 52 verbunden.
Wie man erkennt, kann der Hydraulikzylinder 48 auch über das
Wegeventil 70 angesteuert werden, wobei in diesem Fall aber
die Menge des Hydraulikmediums, die zum Kolbenraum 46 oder
zum Kolbenstangenraum 50 geleitet wird, über die Stromregel
ventile 26, 62 einstellbar ist. Das Stromregelventil 62 ist
auf einen Maximalwert fest eingestellt, der die maximale Vor
schubgeschwindigkeit begrenzt.
Die zum Kolbenraum 46 führende Leitung 44 und die zum Kolben
stangenraum 50 führende Leitung 52 sind durch eine Bypasslei
tung 78 miteinander verbunden, in der ein stufenlos zu öff
nendes Druckschaltventil 80 angeordnet ist. Dessen Steuerein
gang ist über eine Steuerleitung 82 und ein Wechselventil 84
einerseits mit der an den Hydraulikmotor 32 angeschlossenen
Druckleitung 30 und andererseits über eine Leitung 86 mit der
an den Kolbenstangenraum 50 angeschlossenen Leitung 52 ver
bunden. In Abhängigkeit des Druckes in der Leitung 30 oder
der Leitung 52 kann die Öffnung des Druckschaltventils 80 und
damit die Menge an Hydraulikflüssigkeit bestimmt werden, die
an dem Hydraulikzylinder 48 vorbei direkt zum Tank zurückge
leitet wird, um so die dem Hydraulikzylinder 48 zugeleitete
Menge an Hydraulikflüssigkeit und damit die Vorschubgeschwin
digkeit in Abhängigkeit des am Bohrgestänge wirkenden Drehmo
mentes (repräsentiert durch den Druck in der Leitung 30) oder
in Abhängigkeit der Vorschubkraft (repräsentiert durch den
Druck in der Leitung 86, 52) bestimmen zu können.
Mit dem soweit beschriebenen Hydraulikkreis arbeitet eine
steuerbare Bohranlage folgendermaßen:
Um während einer Pilotbohrung geradeaus zu bohren, wird der eine asymmetrische Steuerfläche aufweisende Bohrkopf kontinu ierlich durch den Hydraulikmotor 32 gedreht und gleichzeitig über den Vorschubzylinder 48 durch das Erdreich geschoben. Die beschriebene hydraulische Steuerung stellt die Vorschub geschwindigkeit so ein, daß das vorher festgelegte maximale Drehmoment erreicht und eingehalten wird. Das bedeutet, daß das Druckschaltventil 80 geschlossen bleibt, solange das ma ximal eingestellte Drehmoment nicht überschritten wird. Da durch wird mit der bestmöglichen Geschwindigkeit gebohrt. Gleichzeitig werden Bohrwerkzeuge, Bohrgestänge und die Bohr anlage geschont. Sollte während der Pilotbohrung der Bohrkopf auf eine Fels- oder Betonwand stoßen, steigt der Druck in dem Kolbenstangenraum 50 und damit der Leitung 52 schlagartig an. Dieser Druckanstieg wird über die Leitung 86, das Wechselven til 84 und die Steuerleitung 82 auf den Steuereingang des Druckschaltventils 80 übertragen und bewirkt, daß dieses sich öffnet. Dadurch fließt Hydraulikflüssigkeit über die Bypass leitung 78, so daß die Vorschubgeschwindigkeit (Einfahrge schwindigkeit des Kolbens 56) reduziert wird, bis der Druck in der Leitung 52 wieder dem am Druckschaltventil 80 einge stellten Grenzwert entspricht. Somit wird ein Stauchen des Bohrgestänges vermieden. Die Regelung funktioniert auch für den Fall, daß ein Hindernis unüberwindlich ist, d. h. der Vor schub auf Null sinkt. In diesem Fall wird zwar das Werkzeug in seiner Arbeitsposition gehalten, aber nicht beschädigt.
Um während einer Pilotbohrung geradeaus zu bohren, wird der eine asymmetrische Steuerfläche aufweisende Bohrkopf kontinu ierlich durch den Hydraulikmotor 32 gedreht und gleichzeitig über den Vorschubzylinder 48 durch das Erdreich geschoben. Die beschriebene hydraulische Steuerung stellt die Vorschub geschwindigkeit so ein, daß das vorher festgelegte maximale Drehmoment erreicht und eingehalten wird. Das bedeutet, daß das Druckschaltventil 80 geschlossen bleibt, solange das ma ximal eingestellte Drehmoment nicht überschritten wird. Da durch wird mit der bestmöglichen Geschwindigkeit gebohrt. Gleichzeitig werden Bohrwerkzeuge, Bohrgestänge und die Bohr anlage geschont. Sollte während der Pilotbohrung der Bohrkopf auf eine Fels- oder Betonwand stoßen, steigt der Druck in dem Kolbenstangenraum 50 und damit der Leitung 52 schlagartig an. Dieser Druckanstieg wird über die Leitung 86, das Wechselven til 84 und die Steuerleitung 82 auf den Steuereingang des Druckschaltventils 80 übertragen und bewirkt, daß dieses sich öffnet. Dadurch fließt Hydraulikflüssigkeit über die Bypass leitung 78, so daß die Vorschubgeschwindigkeit (Einfahrge schwindigkeit des Kolbens 56) reduziert wird, bis der Druck in der Leitung 52 wieder dem am Druckschaltventil 80 einge stellten Grenzwert entspricht. Somit wird ein Stauchen des Bohrgestänges vermieden. Die Regelung funktioniert auch für den Fall, daß ein Hindernis unüberwindlich ist, d. h. der Vor schub auf Null sinkt. In diesem Fall wird zwar das Werkzeug in seiner Arbeitsposition gehalten, aber nicht beschädigt.
Soll während der Pilotbohrung gesteuert werden, wird der
Bohrkopf mit seiner asymmetrischen Steuerfläche in die ge
wünschte Drehstellung gedreht. Anschließend wird der Bohrkopf
ohne Drehung ins Erdreich gedrückt. Die drehmomentabhängige
Vorschubsteuerung wirkt hierbei nicht. Die Vorschubkraft wird
durch die vorstehend beschriebene Überlastsicherung begrenzt,
indem die Vorschubgeschwindigkeit automatisch reduziert wird,
wenn eine maximal eingestellte Vorschubkraft entsprechend ei
nem maximalen Druck in dem Kolbenstangenraum 50 und der Lei
tung 52 überschritten wird.
Nach der Herstellung einer Pilotbohrung wird der Bohrkopf von
dem Bohrgestänge abgeschraubt und durch einen Aufweitkopf er
setzt. In der Regel werden die einzuziehenden Rohre direkt
hinter dem Aufweitkopf befestigt. Der Aufweitkopf wird dre
hend durchs Erdreich zur Bohranlage hin gezogen. In diesem
Falle wirkt nur die drehmomentabhängige Steuerung der Vor
schubgeschwindigkeit, da beim Ausfahren des Kolbens 56 aus
dem Hydraulikzylinder 48 (entsprechend einem Ziehen des Bohr
gestänges) die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit in Ab
hängigkeit der Vorschubkraft nicht wirksam ist. Sollte wäh
rend dieses Vorganges sich der Widerstand für den Aufweitkopf
schlagartig erhöhen, was zu einem entsprechenden Anstieg des
am Bohrgestänge wirkenden Drehmomentes und damit zu einem An
stieg des Druckes in der Leitung 30 führt, bewirkt dies, daß
über die Steuerleitung 82 der am Druckschaltventil 80 einge
stellte Druckwert überschritten wird und das Druckschaltven
til 80 wieder die Leitung 78 öffnet. Je nach Ausmaß des Öff
nens wird wiederum Hydraulikflüssigkeit an dem Hydraulikzy
linder 48 vorbeigeleitet und damit die Bewegungsgeschwindig
keit des Kolbens 56 vermindert, bis das Drehmoment und damit
der ihm proportionale Druck in der Leitung 30 auf den maximal
zulässigen Wert gefallen sind.
Die vorstehend beschriebene Steuerung optimiert den Einsatz
einer steuerbaren Bohranlage sowohl während der Herstellung
einer Pilotbohrung als auch während des Aufweitens dieser
Bohrung und des Rohreinzuges. Menschliches Fehlverhalten bei
der Steuerung der Bohranlage läßt sich damit ausschalten. Da
mit kann nicht nur eine Beschädigung der Bohranlage vermieden
sondern diese auch besser ausgenutzt werden, da die wesent
lich schnellere Reaktionszeit der automatischen Steuerung im
Vergleich zur Reaktionszeit der Bedienungsperson die Möglich
keit gibt, deutlich höhere Maximalwerte für das Drehmoment
und für die Vorschubkraft einzustellen, als dies bei einer
Bedienung von Hand möglich wäre.
Claims (11)
1. Verfahren zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum
Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage, mit der
ein ein Bohrwerkzeug tragendes Bohrgestänge unter gleich
zeitiger Drehung in dem Erdreich vorgeschoben wird, da
durch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des
Vorschubantriebes (48) in Abhängigkeit des am Bohrge
stänge auftretenden Drehmomentes geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Soll-Wert für das Drehmoment vorgegeben wird und daß
die Vorschubgeschwindigkeit so geregelt wird, daß die
Differenz zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert des
Drehmomentes kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubgeschwindigkeit zusätzlich in Abhängig
keit der Vorschubkraft geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Grenzwert für die Vorschubkraft vorgegeben und die
Vorschubgeschwindigkeit reduziert wird, wenn die Vor
schubkraft den Grenzwert erreicht oder überschreitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Bohrgestänge mittels hydraulischer
Antriebe (32, 48) gedreht bzw. vorgeschoben wird und daß
die Vorschubgeschwindigkeit hydraulisch geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge des dem Vorschubantrieb (48) zugeleiteten
Druckmittels in Abhängigkeit des in der Druckleitung (30)
des Drehantriebes (32) und/oder des Vorschubantriebes
(48) auftretenden Druckes geregelt wird.
7. Vorrichtung zur Steuerung des hydraulischen Vorschuban
triebes (48) einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimm
ten Bohranlage, mit der ein ein Bohrwerkzeug tragendes
Bohrgestänge unter gleichzeitiger Drehung mittels eines
hydraulischen Drehantriebes (32) in dem Erdreich vor
schiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des
dem Vorschubantrieb (48) zufließenden Druckmittels durch
ein Steuerventil (80) steuerbar ist, dessen Steuereingang
mit dem Drehantrieb (32) derart gekoppelt ist, daß an dem
Steuereingang eine dem vom Drehantrieb aufzubringenden
Drehmoment proportionale Steuergröße anliegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerventil (80) ein druckgesteuertes Ventil ist und
daß sein Steuereingang mit der Druckseite (30) des Dreh
antriebes (32) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Steuereingang des Steuerventils (80) über
ein Wechselventil (84) mit der Seite des Vorschubantrie
bes (48) verbunden ist, der im Vorschubbetrieb unter
Druck steht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuerventil (80) stufenlos ver
stellbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerventil (80) in einer die
beiden Druckmittelanschlüsse des Vorschubantriebes (48)
überbrückenden Bypassleitung (78) angeordnet ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19708997A DE19708997C2 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage |
US08/844,752 US5913371A (en) | 1997-03-05 | 1997-04-21 | Apparatus for controlling the feed drive of a boring mechanism for making earth bores |
EP98103945A EP0863293B1 (de) | 1997-03-05 | 1998-03-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer Erdbohranlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19708997A DE19708997C2 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19708997A1 true DE19708997A1 (de) | 1998-09-17 |
DE19708997C2 DE19708997C2 (de) | 2002-08-29 |
Family
ID=7822333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19708997A Expired - Fee Related DE19708997C2 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5913371A (de) |
EP (1) | EP0863293B1 (de) |
DE (1) | DE19708997C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19964397B4 (de) * | 1999-05-27 | 2011-06-30 | Wolfgang Schmidt e.K., 57368 | Drehzahl-Vorschubregelung |
EP3091173A1 (de) | 2015-05-08 | 2016-11-09 | TERRA AG fuer Tiefbautechnik | Bohranlage zum erzeugen oder aufweiten einer erdbohrung im erdreich und verfahren zur steuerung eines vorschubantriebs einer solchen bohranlage |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI981707A0 (fi) * | 1998-08-06 | 1998-08-06 | Tamrock Oy | Sovitelma kallionporauksen ohjaamiseksi |
US6216800B1 (en) * | 1998-11-24 | 2001-04-17 | J. H. Fletcher & Co., Inc. | In-situ drilling system with dust collection and overload control |
US6637522B2 (en) | 1998-11-24 | 2003-10-28 | J. H. Fletcher & Co., Inc. | Enhanced computer control of in-situ drilling system |
FR2802970B1 (fr) * | 1999-12-23 | 2002-03-08 | Montabert Ets | Dispositif d'alimentation hydraulique d'un appareil de forage roto-percutant |
AU2001273549A1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-01-30 | Geoff D. Koch | Remote control for a drilling machine |
ATE309565T1 (de) * | 2000-09-01 | 2005-11-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Optimierungsverfahren zur regelung des betriebszustandes einer geführten werkzeugmaschine mit einem rotierenden und schlag-beaufschlagten werkzeug während eines bohrvorganges |
DE10149018B4 (de) * | 2001-10-04 | 2007-05-24 | Tracto-Technik Gmbh | Verfahren zum Richtungsbohren |
ES2242141T3 (es) * | 2003-02-10 | 2005-11-01 | Korsch Ag | Metodo y dispositivo para el control de una maquina rotativa para la fabricacion de tabletas. |
DE10320662A1 (de) | 2003-05-08 | 2004-12-02 | Bauer Maschinen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung |
WO2010149827A1 (en) | 2009-06-26 | 2010-12-29 | Sandvik Mining And Construction Oy | Method for controlling rock drilling |
US8261855B2 (en) | 2009-11-11 | 2012-09-11 | Flanders Electric, Ltd. | Methods and systems for drilling boreholes |
CN104389579A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-04 | 山河智能装备股份有限公司 | 凿岩钻机回转推进电液控制方法及其控制回路 |
US10582652B2 (en) | 2015-11-02 | 2020-03-10 | The Charles Machines Works, Inc. | Hydraulic control system |
US10114404B2 (en) | 2015-11-02 | 2018-10-30 | The Charles Machine Works, Inc. | Hydraulic control system |
CN105598522B (zh) * | 2016-01-28 | 2018-08-03 | 马鞍山市中亚机床制造有限公司 | 一种双泵剪板机及其控制方法 |
US10350608B2 (en) | 2016-05-03 | 2019-07-16 | Vermeer Manufacturing Company | In-feed systems for chippers or grinders, and chippers and grinders having same |
WO2019036521A1 (en) | 2017-08-15 | 2019-02-21 | Vermeer Manufacturing Company | FEEDING SYSTEM FOR SHREDDERS OR SHREDDERS, AND SHREDDERS AND SHREDDERS HAVING SAME |
US11608613B2 (en) | 2019-08-21 | 2023-03-21 | The Charles Machine Works, Inc. | Throttle control system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3025420C2 (de) * | 1980-07-04 | 1984-05-30 | Naučno-issledovatel'skij proektno-konstruktorskij institut po dobyče poleznych iskopaemych otkrytym sposobom, Čeljabinsk | Automatisches Steuersystem für eine Drehbohrmaschine |
DE4011083A1 (de) * | 1989-04-06 | 1990-10-11 | Tampella Oy Ab | Verfahren und anordnung zur regelung einer gesteinsbohrmaschine |
DE4302755A1 (de) * | 1993-02-01 | 1994-08-04 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Steuereinrichtung zur Regelung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2503340B2 (de) * | 1975-01-28 | 1978-09-21 | Wirth Co Kg Masch Bohr | Verfahren und Vorrichtung zur Antriebssteuerung von Bohrköpfen, insbesondere für Großlochbohrmaschinen |
US4023626A (en) * | 1975-03-17 | 1977-05-17 | Oy Tampella Ab | Self-adaptive hydraulic rock drill |
FI67604C (fi) * | 1983-06-14 | 1985-04-10 | Tampella Oy Ab | Foerfarande och anordning foer reglering av matningsroerelsen hos en borrstaong vid bergborrning |
US4660656A (en) * | 1985-11-22 | 1987-04-28 | Amoco Corporation | Method and apparatus for controlling the rotational torque of a drill bit |
US4938109A (en) * | 1989-04-10 | 1990-07-03 | Carlos A. Torres | Torque hold system and method |
JP3506450B2 (ja) * | 1992-12-18 | 2004-03-15 | 松下電器産業株式会社 | ねじ締め装置、およびねじ締め方法 |
DE4305423C2 (de) | 1993-02-22 | 1996-11-07 | Terra Ag Tiefbautechnik | Erdbohrgerät |
ZA932779B (en) * | 1993-04-21 | 1994-10-12 | Jarmo Uolevi Leppaenen | Control system for percussion drill |
US5358058A (en) * | 1993-09-27 | 1994-10-25 | Reedrill, Inc. | Drill automation control system |
GB9320181D0 (en) * | 1993-09-30 | 1993-11-17 | Black & Decker Inc | Improvements in and relating to power tools |
US5637968A (en) * | 1993-10-25 | 1997-06-10 | The Stanley Works | Power tool with automatic downshift feature |
-
1997
- 1997-03-05 DE DE19708997A patent/DE19708997C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-21 US US08/844,752 patent/US5913371A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-05 EP EP98103945A patent/EP0863293B1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3025420C2 (de) * | 1980-07-04 | 1984-05-30 | Naučno-issledovatel'skij proektno-konstruktorskij institut po dobyče poleznych iskopaemych otkrytym sposobom, Čeljabinsk | Automatisches Steuersystem für eine Drehbohrmaschine |
DE4011083A1 (de) * | 1989-04-06 | 1990-10-11 | Tampella Oy Ab | Verfahren und anordnung zur regelung einer gesteinsbohrmaschine |
DE4302755A1 (de) * | 1993-02-01 | 1994-08-04 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Steuereinrichtung zur Regelung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19964397B4 (de) * | 1999-05-27 | 2011-06-30 | Wolfgang Schmidt e.K., 57368 | Drehzahl-Vorschubregelung |
EP3091173A1 (de) | 2015-05-08 | 2016-11-09 | TERRA AG fuer Tiefbautechnik | Bohranlage zum erzeugen oder aufweiten einer erdbohrung im erdreich und verfahren zur steuerung eines vorschubantriebs einer solchen bohranlage |
DE102015107194A1 (de) | 2015-05-08 | 2016-11-10 | TERRA AG für Tiefbautechnik | Bohranlage zum Erzeugen oder Aufweiten einer Erdbohrung im Erdreich und Verfahren zur Steuerung eines Vorschubantriebs einer solchen Bohranlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0863293A3 (de) | 1999-05-12 |
DE19708997C2 (de) | 2002-08-29 |
EP0863293B1 (de) | 2003-09-24 |
US5913371A (en) | 1999-06-22 |
EP0863293A2 (de) | 1998-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0863293B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer Erdbohranlage | |
DE2511471C3 (de) | Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine | |
DE102007003080B4 (de) | Unterirdische Bohrmaschine und Verfahren zum Steuern des unterirdischen Bohrens | |
DE3104058C2 (de) | ||
DE102005009843A1 (de) | Hydraulikanlage mit geschlossenem Kreis für ein Arbeitsfahrzeug, Arbeitsfahrzeug und Verfahren | |
DE1084216B (de) | Vorschub- und Bohrdruckregeleinrichtung fuer hydraulische Tiefbohrmotoren, z. B. Bohrturbinen, und Verfahren zum Betrieb der Einrichtung | |
DE2635191B2 (de) | Hydraulische Gesteins-Schlagbohrmaschine | |
CH618770A5 (de) | ||
DE68906824T2 (de) | Hydraulischer kreislauf fuer schaufelbagger. | |
DE69515878T2 (de) | Anordnung in einer hydraulisch angetriebenen gesteinbohrausrüstung | |
DE4020111C2 (de) | ||
DE3518892C1 (de) | Hydraulische Schlagbohrvorrichtung | |
DE2734185A1 (de) | Verfahren und anlage zum niederbringen einer verrohrten tiefbohrung zur herstellung von verrohrten pfahlgruendungen | |
DE2824441C2 (de) | Erdbohrer | |
DE2918630A1 (de) | Steuersystem fuer einen bohrhammer | |
EP3091173B1 (de) | Bohranlage zum erzeugen oder aufweiten einer erdbohrung im erdreich und verfahren zur steuerung eines vorschubantriebs einer solchen bohranlage | |
EP1125071B1 (de) | Hydrostatisches getriebe | |
EP3415708B1 (de) | Bohrvorrichtung | |
EP2514911B1 (de) | Bohrgerät | |
AT363044B (de) | Vorrichtung zum niederbringen einer verrohrten tiefbohrung zur herstellung einer verrohrten pfahlgruendung | |
EP0384888B1 (de) | Bohrvorrichtung | |
EP0906811A1 (de) | Bohrhammer | |
DE2631307C2 (de) | Hydraulische Bohrmaschine, insbesondere Gesteinsbohrmaschine | |
EP0300080A1 (de) | Überlagerungsbohrvorrichtung | |
EP0211980B1 (de) | Antriebsdrehmoment-Regeleinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHAUMBURG UND PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE GBR, DE Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |