DE250043C

DE250043C -

Info

Publication number: DE250043C
Application number: DENDAT250043D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVi 250043 KLASSE 5d. GRUPPE- JVi 250043 CLASS 5d. GROUP

ERNST KOCH in PHILIPPSTHAL, Werra.ERNST KOCH in PHILIPPSTHAL, Werra.

Vorrichtung zum Abloten von Bohrlöchern. Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Januar 1912 ab.Device for plumbing boreholes. Patented in the German Empire on January 20, 1912 .

Die Vorrichtungen zur Bestimmung der Abweichungen von Bohrlöchern gewinnen immer mehr an Bedeutung, da namentlich bei dem Schachtabteufen nach dem Gefrierverfahren mit den zunehmenden Teufen die Abweichungen aus der Senkrechten zunehmen und gleichzeitig die auf der Frostmauer lastenden äußeren Drücke wachsen, so daß die Gefahr eines Durchbruches immer größer wird.The devices for determining the deviations of boreholes always win more in importance, especially when sinking the shaft using the freezing process the increasing depth the deviations from the vertical increase and at the same time the external pressures on the frost wall increase, so that the danger of a Breakthrough is getting bigger.

ίο Es ist daher von größter Wichtigkeit, den Stand der Gefrierrohre durch zuverlässige Lotungen kennen zu lernen, um eventuell rechtzeitig Ersatzbohrlöcher stoßen zu können. Die bis jetzt bekannten Lotapparate besitzen jedoch alle den Nachteil, daß die Bestimmung der Abweichung von der Himmelsrichtung unmöglich ist, da durchweg mechanische Hilfsmittel angewendet werden, weil die von der Natur gegebene Richtkraft des Erdmagnetismus auf eine Magnetnadel im Innern eiserner Rohre und unter dem Einfluß der Eisenmassen benachbarter Rohre versagt. Auch die Drehung eines in das Bohrloch hinabgelassenen Apparates kann praktisch nicht verhindert oder rückläufig gemacht werden, und daher werden mit den bis jetzt bestehenden Einrichtungen zuverlässige Ergebnisse nicht erzielt.
Alle bis jetzt bekannten Apparate besitzen ferner den großen Nachteil, daß direkte Ablesungen über Tage unmöglich sind; sie besitzen alle eine mitgeführte Registriereinrichtung oder Photographiereinrichtung, die erst nach dem Wiederhochziehen des Lotapparates abgelesen werden kann.ίο It is therefore of the utmost importance to get to know the position of the freezing pipes through reliable plumbing in order to be able to drill replacement boreholes in good time. The previously known plumbing devices, however, all have the disadvantage that the determination of the deviation from the cardinal direction is impossible, since mechanical aids are used throughout, because the directional force of the earth's magnetism given by nature on a magnetic needle inside iron pipes and under the influence of the Iron masses of neighboring pipes fail. The rotation of an apparatus lowered into the borehole can also practically not be prevented or reversed, and therefore reliable results are not obtained with the devices which have hitherto existed.
All apparatuses known up to now also have the great disadvantage that direct readings over days are impossible; they all have a recording device or a photographing device that is carried along, which can only be read after the plumb bob has been pulled up again.

Die Erfindung besitzt diese Nachteile nicht und verspricht nach den bis jetzt angestellten Versuchen durchaus zuverlässige Resultate zu liefern.The invention does not have these disadvantages and makes promises to those hitherto made Try to give reliable results.

Im wesentlichen besteht der Apparat aus folgenden Teilen:The apparatus essentially consists of the following parts:

ι ist ein oben und unten abgeschlossener Zylinder von 1 bis 2 m Länge, der an einem Kabel 2, das gleichzeitig als stromführendes Kabel dient und mit Meßadern versehen ist, in das Bohrloch gehängt werden kann. Oben und unten befinden sich an dem Zylinder Führungsfedern 3, die sich gegen die Rohrwand drücken und beim Hinablassen des Lotapparates diesen zentrieren. In diesem Zylinder 1 ist der eigentliche Meßapparat 4, um seine Längsachse drehbar gelagert, untergebracht. Der Meßapparat 4 besteht aus einer Spule 5 mit vielen Drahtwindungen, einem Eisenkern und oberhalb der Spule angebrachtem Elektromotor 6 mit einem Zahnradgetriebe und einer in der Zeichnung nicht näher angegebenen Spannfeder. Durch Linksdrehung des Motors, der seinen Strom durch zwei Kabeladern zugeführt erhält, kann die Spule beliebig um ihre Längsachse gedreht werden, durch Rechtsdrehung des Motors wird die vorerwähnte Feder gespannt und durch die hierauf folgende Abschaltung des Motors, etwas verzögert, dieι is a cylinder 1 to 2 m long, closed at the top and bottom, attached to a Cable 2, which also serves as a live cable and is provided with measuring wires, can be hung in the borehole. There are guide springs at the top and bottom of the cylinder 3, which press against the pipe wall and center it when the soldering apparatus is lowered. In this cylinder 1 is the actual measuring apparatus 4, mounted rotatably about its longitudinal axis, housed. The measuring apparatus 4 consists of a coil 5 with many turns of wire, an iron core and above the coil mounted electric motor 6 with a gear drive and a tension spring not specified in the drawing. By turning the motor to the left, which receives its current through two cable cores, can convert the coil at will their longitudinal axis can be rotated, by clockwise rotation of the motor, the aforementioned spring tense and somewhat delayed by the subsequent shutdown of the engine

Feder entspannt und hierauf die Spule 5 um einige Millimeter ruckweise zurückbewegt. Es ist die Triebkraft der Feder nötig, um bei den weiter unten erläuterten Messungen schädliche induktive Nebenwirkungen, herbeigeführt durch den Stromfluß im Motor und den Leitungen, j zu verhindern. Am oberen Ende der Spule 5 ist das Lot 7, in seiner Höhenlage verstellbar, angebracht. Der Schwerkörper des Lotes besteht aus einem Kegel 8 aus sauber bearbeitetem Metall. Dieser Kegel 8 wird von Kontaktstücken 9 (in der Schnittzeichnung mit r₁ bis r_s bezeichnet) kranzartig umgeben, derart, daß bei vollständig vertikaler Lage des gesamten Apparates die Kontaktstücke den Kegel 8 nicht berühren. Durch Höher- oder Tieferhängen des Lotes kann der Abstand zwischen dem Lotkegel und den Kontaktstücken verkleinert oder vergrößert werden. Die Kontaktstücke sind untereinander isoliert und mit der Spule 5 fest verbunden. Zwischen den Kontaktstücken r_x bis r_s sind nun Meßwiderstände, z. B. aus Metalldraht, geschaltet. Diese Widerstände 10 sind der beschränkten Raum-Verhältnisse wegen an der Innenwand der Spule 5 befestigt. Die Widerstände sind sämtlich hintereinander geschaltet und mit zwei Adern des Kabels verbunden. Die Abstufung der einzelnen Widerstände ist nun so getroffen, daß zwischen den nacheinanderfolgenden Kontaktstücken, z. B. von Pj über r_z, r₃ bis r_s, die Widerstände um je 100 Ohm zunehmen. Die Widerstände sind demnach wie folgt verteilt: Zwischen r_x und r% 100 Ohm, zwischen r_% und r_z 200 Ohm, zwischen r₃ und r₄ 300 Ohm, zwischen r₄ und r_B 400 Ohm usw. Der Gesamtwiderstand beträgt demnach bei Verwendung von acht Kontaktstücken 2800 Ohm.The spring is relaxed and the coil 5 is then jerked back by a few millimeters. The driving force of the spring is necessary in order to prevent harmful inductive side effects caused by the flow of current in the motor and the lines in the measurements explained below. At the upper end of the coil 5, the plumb line 7, adjustable in height, is attached. The heavy body of the solder consists of a cone 8 made of neatly machined metal. This cone 8 is surrounded in a wreath-like manner by contact pieces 9 ( denoted by r ₁ to r _s in the sectional drawing) in such a way that the contact pieces do not touch the cone 8 when the entire apparatus is in a completely vertical position. By hanging the solder higher or lower, the distance between the solder cone and the contact pieces can be reduced or increased. The contact pieces are insulated from one another and firmly connected to the coil 5. Between the contact pieces r _x to r _s are now measuring resistors, z. B. made of metal wire switched. These resistors 10 are attached to the inner wall of the coil 5 because of the limited space available. The resistors are all connected in series and connected to two wires of the cable. The gradation of the individual resistors is now made so that between the successive contact pieces, for. B. from Pj to r _z , r ₃ to r _s , the resistances increase by 100 ohms. The resistances are distributed as follows: between r _x and r% 100 ohms, between r _% and r _z 200 ohms, between r ₃ and r ₄ 300 ohms, between r ₄ and r _B 400 ohms, etc. The total resistance is accordingly at Use of eight 2800 Ohm contact pieces.

Die Lage der einzelnen Kontaktstücke zu der Spule 5 ist bekannt, da ja die Kontaktstücke mit der Spule fest verbunden sind. So liegt z. B., wenn Spule 5 in Westostrichtung liegt, der Widerstand 100 Ohm (r_x und r₂) in der Nordnordostrichtung (s. Schnittzeichnung).The position of the individual contact pieces in relation to the coil 5 is known, since the contact pieces are firmly connected to the coil. So is z. B., if coil 5 is in the west-east direction, the resistance 100 ohms (r _x and r ₂ ) in the north-northeast direction (see sectional drawing).

Das Lot ist ferner mit einer Einrichtung versehen, welche gestattet, von über Tage aus ebenfalls mittels elektrischer Fernübertragung das Lot höher oder tiefer zu hängen, derart, daß z. B. bei einer Schiefstellung des ganzen Lotapparates um Bruchteile eines Grades der Lotkegel eine bestimmte Höhenlage erhält und hierbei die Kontaktstücke berührt. Hierdurch werden aber, je nachdem die Schiefstellung nach Norden, Süden, Osten oder Westen erfolgt, ganz bestimmte Kontaktstücke berührt; es werden ganz bestimmte Widerstände überbrückt, also abgeschaltet. Der Gesamtwiderstand betrug, wie vor angegeben, 2800 Ohm. Würden daher durch eine über Tage aufgestellte Meßbrücke (der Widerstand des Kabels ist hierbei unberücksichtigt) 2700 Ohm gemessen, so wäre sofort bekannt, daß 100 'Ohm abgeschaltet wurden, daß sich mithin das Lot gegen die Kontaktstücke T₁ und r₂ gelegt hatte. War vorher die Spule 5 durch Drehung in die Ostwestrichtung gebracht, so weiß der Messende über Tage sofort, daß der Lotapparat nach Nordnordost um den Abstand des Lotkegels von den Kontaktstücken aus der Senkrechten abgewichen ist. Durch Änderung der Höhenlage des Lotes, die durch ein kleines Windwerk mit Steigrad und Elektromagnet erfolgen kann, kann über Tage sofort jede Abweichung, z. B. von 0 bis 15 °, abgelesen werden.The solder is also provided with a device which allows the solder to hang higher or lower from above ground also by means of electrical remote transmission, such that, for. B. if the entire soldering apparatus is inclined by a fraction of a degree, the solder cone receives a certain height and touches the contact pieces. As a result, however, depending on the inclination to the north, south, east or west, very specific contact pieces are touched; very specific resistances are bridged, i.e. switched off. The total resistance, as stated above, was 2800 ohms. If, therefore, 2700 ohms were measured by a measuring bridge set up above ground (the resistance of the cable is not taken into account), it would be known immediately that 100 ohms were switched off, that consequently the solder had been placed against the contacts T ₁ and r ₂ . If the coil 5 was previously rotated in the east-west direction, the person measuring above days immediately knows that the soldering device has deviated from the vertical to the north-northeast by the distance of the solder cone from the contact pieces. By changing the height of the plumb bob, which can be done by a small winch with climbing wheel and electromagnet, any deviation, e.g. B. from 0 to 15 °, can be read.

Vor jeder Messung ist es also Bedingung, die Spule 5 in eine bestimmte Himmelsrichtung, z. B. Westostrichtung, zu bringen. Die Einstellung der Spule erfolgt nun auf folgende einfache Weise:Before each measurement, it is therefore a condition that the coil 5 points in a certain direction, z. B. West-East direction to bring. The setting of the coil is now carried out in the following simple manner Way:

Durch die weiter oben erwähnte ruckweise Bewegung der Spule um ihre Längsachse, was nach erfolgter Abschaltung des Motors und Entspannung der Feder eintritt, wird in der Spule ein Strom erzeugt, der über Tage durch ein empfindliches Galvanometer oder Millivoltmeter gemessen werden kann. Die Spule dreht sich in dem natürlichen Kraftlinienfeld der Erde und werden hierdurch nach den bekannten physikalischen Gesetzen beim Schneiden von Kraftlinien in einer geschlossenen Spule Induktionsströme bekannter Richtung erzeugt. Bei Drehung der linken Spulenseite gegen den Nordpol der Erde und Drehung der rechten Spulenseite zum Südpol der Erde wird z. B. ein Ausschlag des Zeigers am Millivoltmeter nach rechts, bei umgekehrter Drehrichtung ein Ausschlag nach links erfolgen. Ist der größte Ausschlag des Zeigers erreicht, so steht die Spule genau in Nordsüdrichtung, da die größte Zahl Kraftlinien geschnitten wird. Bei Durchschreitung der Westostrichtung wird aus dem Rechtsausschlag des Zeigers ein Linksausschlag. Auch die Westostrichtung ist demnach genau zu bestimmen. Ist dieses geschehen, so sind die weiteren Messungen und Bestimmungen der Abweichungen von der Senkrechten nach obiger Schilderung leicht verständlich.By the above-mentioned jerky movement of the coil around its longitudinal axis, what after the motor has been switched off and the spring is released, the Coil generates a current that is passed through a sensitive galvanometer or millivoltmeter for days can be measured. The coil rotates in the natural force line field of the Earth and are thereby according to the known physical laws when cutting induction currents of known direction are generated by lines of force in a closed coil. When turning the left side of the coil against the north pole of the earth and turning the right Coil side to the south pole of the earth is z. B. a reading of the pointer on the millivoltmeter to the right, if the direction of rotation is reversed, there is a deflection to the left. Is the greatest When the pointer reaches the deflection, the coil is exactly in north-south direction, since it is the largest Number lines of force is intersected. When crossing the west-east direction, the Right deflection of the pointer a left deflection. The west-east direction is therefore also exact to determine. Once this has been done, the further measurements and determinations are the Deviations from the vertical as described above are easy to understand.

Claims

Patent Claims:

i. Device for plumbing boreholes, characterized in that for Determination of the position of the plumb line towards the., Cardinal direction one or more coils are used, which are moved in the natural force line field of the earth, creating induction currents in the coils arise, which with the help of suitable measuring

instrument the adjustment of the plumb bob in a certain direction enable.

2. soldering apparatus according to claim i, characterized in that for determining the Deviation from the vertical electrical, precisely known in terms of its size Resistors are used, which are arranged in a wreath-like manner around a solder as contact pieces are that when the solder touches the contact pieces, the ' relevant resistances take place, so that after determining the height of the solder body the deviation of the soldering device from the vertical can be determined for the contact pieces.

1 sheet of drawings.