DE259427C

DE259427C -

Info

Publication number: DE259427C
Application number: DENDAT259427D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

— M 259427 KLASSE 5d. GRUPPE- M 259427 CLASS 5d. GROUP

ANSCHÜTZ & CO. in NEUMÜHLEN b. KIELANSCHÜTZ & CO. in NEUMÜHLEN b. KIEL

Zur Bestimmung der Abweichung von Bohrlöchern von der Senkrechten ist eine ganze Reihe von Apparaten konstruiert worden, die sämtlich auf der Verwendung eines Pendels, einer Libelle oder einer andern von der Schwerkraft beeinflußten Anordnung beruhen. Gleichzeitig mit den verschiedenen Stellungen des Pendels müssen die jeweiligen Verdrehungen des Apparates um seine Längsachse gegenüber seinerTo determine the deviation of boreholes from the vertical, there is a whole series of apparatuses all based on the use of a pendulum, a Dragonfly or some other arrangement influenced by gravity. Simultaneously with the different positions of the pendulum must the respective rotations of the apparatus around its longitudinal axis opposite to his

ίο Anfangsstellung registriert werden, da nur unter Berücksichtigung dieser beiden Messungen ein klares Bild von dem Verlauf des Bohrloches erhalten werden kann. Zur Messung der Verdrehung sind nun verschiedene Mittel vorgeschlagen worden, wie Systeme von. einem oder mehreren Kreiseln mit drei Freiheitsgraden, Magnetnadel u. dgl.ίο Start position to be registered, since only under Taking into account these two measurements a clear picture of the course of the borehole can be obtained. Various means are now proposed for measuring the twist been like systems of. one or more gyroscopes with three degrees of freedom, Magnetic needle and the like

Alle bisherigen Apparate haben jedoch gemeinsam, daß die Messungen innerhalb des Apparates selbst registriert werden, sei es auf photographischem Wege, durch SchreibfedernHowever, all previous devices have in common that the measurements within the Apparatus itself can be registered, be it by photographic means, with pens

o. dgl. Hiermit sind aber mehrere Nachteile verknüpft:or the like. However, there are several disadvantages associated with this:

Es muß nämlich vor jeder Messung der Registrierapparat neu beschickt werden, wozu der gegen sehr hohe Drücke dichtzuhaltende Apparat geöffnet werden muß; ferner läßt sich nicht vor dem Schluß der Aufnahme feststellen, ob sämtliche Teile ordnungsgemäß funktioniert haben. Schließlich muß das Bohrloch seiner ganzen Ausdehnung nach mit der gleichen Sorgfalt und mit dem gleichen Zeitverlust durchgemessen werden, gleichgültig, ob eine Abweichung von der Senkrechten vorhanden ist oder nicht.The recorder has to be reloaded before each measurement, for which purpose the apparatus which must be sealed against very high pressures must be opened; furthermore can not Before you finish recording, make sure all parts are working properly to have. After all, the borehole must be treated with the same care over its entire extent and can be measured with the same loss of time, regardless of whether there is a deviation from the vertical is present or not.

Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung vermieden werden. Nach dieser wird der eigentliche Lotapparat zu einem Geber ausgestaltet, der auf elektrischem oder anderem Wege einen außerhalb des Bohrloches aufgestellten Empfänger antreibt, an dem fortlaufend die Ergebnisse der Messungen abgelesen oder im Bedarfsfalle registriert werden können. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Geber lange Zeit hipdurch zu Messungen benutzt weiden kann, ohne daß es nötig wäre, ihn zwischendurch, zu öffnen, und daß ferner das richtige Arbeiten durch den Empfänger fortlaufend kontrolliert wird. Schließlich können auch einzelne Teile des Bohrloches von größerer Unregelmäßigkeit besonders sorgfältig erforscht werden, während regelmäßig verlaufende Strecken ohne Zeitverlust durchfahren werden.The present invention is intended to avoid these disadvantages. After this will the actual soldering apparatus designed to be a transducer, which is on electrical or other Paths drives a receiver set up outside the borehole, on which continuously the results of the measurements can be read off or, if necessary, registered. on This ensures that the encoder is used for measurements for a long time can without it being necessary to open it in between, and that furthermore the right thing Work is continuously monitored by the recipient. Finally, individual can also Particularly carefully explored parts of the borehole of greater irregularity while regularly running routes can be traveled without loss of time.

Die nächstehend beschriebene Ausführungsform soll zeigen, wie der Zweck der Erfindung erreicht werden kann, doch lassen sich natürlich auch andere Einrichtungen treffen.The embodiment described below is intended to demonstrate the purpose of the invention can be reached, but of course other facilities can also be met.

Fig. ι stellt den Geberapparat im Durchschnitt dar, Fig. 2 und 3 den Empfänger in Seitenansicht und von oben gesehen, Fig. 4 die Teilung der Anzeigevorrichtung des Empfängers.Fig. Ι shows the transmitter apparatus on average, Fig. 2 and 3 the receiver in Side view and seen from above, Fig. 4 shows the division of the display device of the receiver.

In Fig. ι bedeuten 1 bis 5 die einzelnen ineinandergeschraubten Teile des im allgemeinen zylindrischen, drticksicheren Gehäuses des Gebers, in dem das Kabel 6 mit den erforderlichen Leitungsadern druckdicht befestigt ist. Zur Messung der Neigungen des Gebers und damit des Bohrloches dient das Pendel 7, das an seinem unteren Ende ein Gewicht 8 trägt und mittels der Spitzenlager 9 und 10 in bekannter Weise kardanisch aufgehängt ist. Der Übersichtlichkeit halber ist die kardanische Hängung nurIn Fig. Ι 1 to 5 denote the individual screwed into one another Parts of the generally cylindrical, pressure-proof housing of the encoder, in which the cable 6 is fastened pressure-tight with the required wires. To the Measurement of the inclinations of the encoder and thus the borehole is used by the pendulum 7, which is attached to his lower end carries a weight 8 and by means of the tip bearings 9 and 10 in a known manner is gimbaled. For the sake of clarity, the gimbal is only

(2. Auflage, ausgegeben am g. Juni igr-4-J(2nd edition, issued on June 4th igr-4-J

teilweise wiedergegeben. Nach oben ist das Pendel verlängert und trägt an einem Stabe ii eine Kontaktkugel 12. Um den Aufhängepunkt 13 des Pendels drehbar angeordnet befindet sich der Bügel 14, der jedoch nicht allseitig frei beweglich ist, sondern sich nur innerhalb der Papierebene um die Achse 13 drehen kann. Er trägt in seinem oberen Teil 15 zwei Kontaktbahnen 16 und 17, die senkrecht zur Papierebene liegen. Die Kontaktbahnen schließen die Kugel 12 zwischen sich ein, so daß sich dieselbe mit nur wenig Spielraum zwischen ihnen bewegen kann. Ähnlich wie der Bügel 14 ist unterhalb des Aufhängepunktes 13 drehbar der Bügel 18 angeordnet, jedoch so, daß ei" nur Bewegungen senkrecht zur Papierebene ausführen kann. Er tiägt an seinem unteren Ende 19 zwei hier nicht sichtbare Kontaktbahnen, zwischen denen sich die hier punktiert gezeichnete Kontaktkugel 20 des Pendels mit geringem Spielraum bewegt. . ·partially reproduced. The pendulum is extended upwards and carries ii on a rod a contact ball 12 is located rotatably around the suspension point 13 of the pendulum the bracket 14, which, however, is not freely movable on all sides but can only rotate about axis 13 within the plane of the paper. He carries in its upper part 15 two contact tracks 16 and 17 which are perpendicular to the plane of the paper lie. The contact tracks include the ball 12 between them, so that the same with only little margin can move between them. Similar to the bracket 14 is below of the suspension point 13 rotatably arranged the bracket 18, but so that egg "only movements can run perpendicular to the plane of the paper. At its lower end there are two here invisible contact tracks, between which the contact ball drawn here in dotted lines is located 20 of the pendulum moves with little margin. . ·

Die Kontaktbahnen des unteren Bügels 18 sind so angeordnet, daß das Pendel innerhalb der Papierebene schwingen kann, ohne daß die Kontaktkugel.20 an ihnen einen Strom schließt, während jede Bewegung des Pendels aus der Papierebene heraus einen Stromschluß an der einen oder andern dieser Kontaktbahnen zur Folge hat. Nun sind aber die bei 19 angebrachten Kontaktbahnen mit einem umsteuerbaren Motor 21 derart verbunden, daß dieser vermittels einer Aritriebsschnecke 22, der Übersetzungsräder 23, 24 und einer am Rade 24 befestigten Antriebsschnecke den bei 25 entsprechend gezahnten Bügel 18 stets der Stellung des Pendels entsprechend nachdreht, bis der Stromschluß der Kontaktkugel 20 wieder unterbrochen wird. In gleicher Weise erhält der umsteuerbare Motor 26 beim Ausschlagen des Pendels in der Papierebene im einen oder andern Sinne Strom durch die obere Kontaktkrugel 12, worauf er mittels der Antriebsschnecke 27 der Übersetzungsräder 28, 29 und der Schnecke 30 den Bügel 14 den Stellungen des Pendels entsprechend nachdreht. Es wird also durch diese Anordnung erreicht, daß der Bügel 14 den Winkel wiedergibt, den die Projektion des Pendels auf die Papierebene mit der Senkrechten bildet, während dei Bügel 18 die Projektion auf eine zur Papierebene senkrechte Ebene wiederholt.The contact tracks of the lower bracket 18 are arranged so that the pendulum within the plane of the paper can oscillate without the contact ball.20 closing a current on them, during every movement of the pendulum out of the plane of the paper a current short-circuit at the one or the other of these contact paths. But now they are at 19 Contact tracks connected to a reversible motor 21 in such a way that this mediates an Aritriebsschnecke 22, the transmission gears 23, 24 and one attached to the wheel 24 Drive worm the bracket 18 correspondingly toothed at 25 always the position of the pendulum rotates accordingly until the current circuit of the contact ball 20 is interrupted again will. In the same way, the reversible motor 26 receives when the pendulum swings in the Paper plane in one sense or another current through the upper contact ball 12, whereupon he by means of the drive worm 27 of the transmission gears 28, 29 and the worm 30 den Bracket 14 rotates according to the positions of the pendulum. So it gets through this Arrangement achieved that the bracket 14 reflects the angle that the projection of the pendulum on the plane of the paper with the vertical, while the bracket 18 forms the projection repeated on a plane perpendicular to the plane of the paper.

Der Wendemotor 21 ist nun mit einem unterteilten Kollektor 31 verbunden, der in bekannter Weise mittels der Schleifbürsten 32, 33 und 34 die erforderlichen Stromimpulse durch das Kabel 6 zu einer Gleichlaufvorrichtung des Gebers außerhalb des Schachtes sendet. Eine gleiche Vorrichtung befindet sich am Wendemotor 26, die jedoch der Einfachheit halber ebenso wie die elektrischen Verbindungen nicht mit dargestellt ist. Es ist also möglich, mittels dieser Gleichlauf vorrichtung außerhalb des Bohrloches die Stellung der beiden Bügel 14 und 18, und damit die Stellung des Pendels selbst, ständig zu reproduzieren.The turning motor 21 is now connected to a subdivided collector 31, which is known in Way by means of the grinding brushes 32, 33 and 34, the required current pulses through the cable 6 sends to a synchronization device of the encoder outside the shaft. One The same device is located on the turning motor 26, but for the sake of simplicity just as the electrical connections are not shown. So it is possible the position of the two brackets 14 outside the borehole by means of this synchronizing device and 18, and thus the position of the pendulum itself, can be reproduced continuously.

Diese Überlegung ist allerdings nur so lange richtig, als man die Drehungen der ganzen Anordnung um die senkrechte Achse vernachlässigt. Um diese ebenfalls außerhalb des Bohrloches erkennen zu können, ist innerhalb des geschlossenen Gehäuses 35 ein schnell laufender Kreiselapparat angeordnet. Das Gewicht des Kreiselapparates ruht zu einem kleinen Teile auf der gehärteten Spitze 38 und der gehärteten Platte 39, während es zum größten Teile durch den Auftrieb eines Schwimmers 40 innerhalb eines Quecksilberbades 41 getragen wird. Das Gehäuse und mit ihm der Kreisel kann sich in den Kugellagern 36 und 37 um eine,senkrechte Achse drehen. Der im Gehäuse 35 gelagerte Kreisel besitzt somit zwei Freiheitsgrade und wird infolgedessen in bekannter Weise Schwingungen um die Nord-Südlinie vollführen, welche durch die Reibung in Lagern 36 und 37 und in der Flüssigkeit 41 gedämpft werden, so daß die Kreiselachse schließlich im Meridian zur Ruhe kommt. Die senkrechte Achse des Kreiselapparates trägt an ihrem oberen Ende eine Hülse 42 und an dieser einen Arm 43, an welchem mittels einer dünnen Feder 44 eine Kontaktkugel 45 befestigt ist. Diese schleift in bekannter Weise auf zwei halbkreisförmigen Kontaktbahnen 46, die so mit den Wicklungen eines Wendemotors 47 verbunden sind, daß dieser rechts- oder linksherum, läuft, je nachdem die Kugel 45 an der einen oder andern der beiden Kontaktbahnen 46 anliegt. Hierbei dreht der Motor mittels der Schnecke 48 und der Übe'rsetzungsiäder 49, 50 und 51 die Kontakthalbringe 46 so lange nach, bis der Kontakt der Kugel 45 wieder unterbrochen ist. Der Wendemotor 47 besitzt gleichfalls in 52 einen entsprechend gestalteten Kollektor für die Bürsten 53, 54 und 55, die ebenfalls Stromimpulse durch das Kabel 6 zur Gleichlaufvorrichtung des Empfängers hinaufsenden. Mit W₁, m₂, m₃ sind die Schleifringe für die Stromzuführung zum Kreiselmotor, mit W₁ und W₂ die Schleifringe für die Verbindung der Halbringe 46 mit dem Wendemotor 47 bezeichnet. Die Verbindungen selbst, die keinen Teil der Erfindung bilden, sind fortgelassen.However, this consideration is only correct as long as one neglects the rotations of the entire arrangement around the vertical axis. In order to also be able to recognize this outside of the borehole, a high-speed gyroscope is arranged inside the closed housing 35. The weight of the gyroscope rests to a small extent on the hardened tip 38 and the hardened plate 39, while it is for the most part carried by the buoyancy of a float 40 within a mercury bath 41. The housing and with it the gyro can rotate in the ball bearings 36 and 37 about a vertical axis. The gyro mounted in the housing 35 thus has two degrees of freedom and will consequently carry out oscillations around the north-south line in a known manner, which are dampened by the friction in bearings 36 and 37 and in the liquid 41, so that the gyro axis finally comes to rest in the meridian comes. The vertical axis of the gyroscope carries a sleeve 42 at its upper end and an arm 43 on it, to which a contact ball 45 is attached by means of a thin spring 44. This grinds in a known manner on two semicircular contact tracks 46, which are connected to the windings of a reversing motor 47 in such a way that it runs to the right or left, depending on whether the ball 45 rests on one or the other of the two contact tracks 46. In this case, the motor continues to rotate the contact half-rings 46 by means of the worm 48 and the transfer gears 49, 50 and 51 until the contact of the ball 45 is interrupted again. The turning motor 47 also has a correspondingly designed collector in 52 for the brushes 53, 54 and 55, which also send current pulses through the cable 6 to the synchronization device of the receiver. W ₁ , m ₂ , m ₃ denote the slip rings for the power supply to the centrifugal motor, and W ₁ and W ₂ denote the slip rings for connecting the half rings 46 to the reversing motor 47. The compounds themselves which do not form part of the invention are omitted.

In Fig. 2 und 3 ist der Empfangsapparat dargestellt. Mit 56 ist der Empfänger motor der Gleichlauf vor richtung der Kontakthalbringe 46 bezeichnet. Dieser treibt mittels einer Schnecke die Übersetzungsräder 57, 58, 59, 60 und dadurch die Kompaßrose 61 an. Die Übersetzungsverhältnisse sind so gewählt, daß die Rose 61 stets die augenblickliche Stellung des Kreisels 35 mit Bezug auf den Geber wiedergibt, und zwar werden die WinkelverschiebungenIn Fig. 2 and 3, the receiving apparatus is shown. At 56, the receiver is the motor of the Synchronization in front of the direction of the contact half rings 46 referred to. This drives by means of a worm the transmission gears 57, 58, 59, 60 and thereby the compass rose 61. The gear ratios are chosen in such a way that the rose 61 is always the current position of the Gyroscope 35 reproduces with reference to the encoder, namely the angular displacements

gegenüber der Anfangsstellung an der Marke 62 abgelesen. Die Stromimpulse, welche die Wendemotoren 21 und 26 bei Abweichungen des Pendels aus der Senkrechten in die Leitung senden, gelangen in die Motoren 63 und 64 des Empfängers. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, verschiebt der Motor 64 mittels einer Räderübersetzung und einer Schnecke 65 einen Schlitten je nach seiner Bewegungsrichtung hin und her. Der Motor 63 ist auf diesem Schlitten befestigt und nimmt daher an dessen Bewegung teil. Er verschiebt mittels einer entsprechenden Räderübersetzung den permanenten Magneten 66 quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens. Durch diese Zusammensetzung der Bewegungen der Motoren 63 und 64 j wird erreicht, daß die Stellung des oben zugespitzten permanenten Magneten 66 stets die Stellung des Pendels im Geberapparat wiederholt. Die Stellung des Magneten 66 wird oberhalb der undurchsichtigen Rose 61 mittels eines auf dieser liegenden Kügelchens 67 aus Eisen, das den Bewegungen des Magneten 66 infolge der magnetischen Anziehungen folgt, abgelesen.read from the initial position at the mark 62. The current pulses, which the turning motors 21 and 26 in the event of deviations of the pendulum Send from the vertical into the line, get into the motors 63 and 64 of the Recipient. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the motor 64 displaces by means of a gear ratio and a screw 65 a carriage back and forth depending on its direction of movement. The engine 63 is on this Fixed carriage and therefore takes part in its movement. He moves by means of a corresponding gear ratio the permanent magnet 66 transversely to the direction of movement of the sled. By this composition of the movements of the motors 63 and 64 j it is achieved that the position of the permanent magnet 66 pointed above is always the Repeated position of the pendulum in the transmitter device. The position of the magnet 66 is above the opaque rose 61 by means of a bead 67 made of iron lying on it, which follows the movements of the magnet 66 as a result of the magnetic attractions, read.

Die Wirkungsweise der gesamten Anordnung ist nach dem Vorhergesagten leicht verständlich: .The mode of operation of the entire arrangement is easy to understand after what has been said above: .

Die Stellung des Magneten und damit des Kügelchens 67 läßt die jeweilige Neigung des Pendels im Geber und mit Bezug auf den Geber klar erkennen, während die Verdrehung der Rose der jeweiligen Verdrehung des Geberapparates entspricht. Liest man also die Stellung des Kügelchens mit Bezug auf die Rose ab, so erhält man die Stellung des Pendels mit Bezug auf das Bohrloch.The position of the magnet and thus of the bead 67 can be the respective inclination of the Clearly recognize the pendulum in the encoder and with reference to the encoder while rotating the Rose corresponds to the respective rotation of the encoder device. So if you read the Position of the bead in relation to the rose, the position of the pendulum is obtained with reference to the borehole.

Claims

Patent Claims:

i. Device for determining the deviation of boreholes from the vertical, characterized by post-turning devices controlled by means of a pendulum and a compass, by means of which both the inclinations as well as the rotations of an apparatus inserted into the borehole are continuous are measured and by synchronizing devices connected to the post-turning devices, which transmit their movements to a reading device set up outside the borehole.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the apparatus introduced into the borehole by pendulum swings to two to perpendicular Axes that are positioned relative to one another are transmitted to oscillating returning devices (14, 18) and are thereby broken down into their components, which are carried out with the post-turning devices connected synchronization devices are transmitted to the display device.

3. Device according to claim 1, thereby characterized in that in the receiving device the components of the angle of inclination are transferred to a display device and put together in a known manner by synchronizing devices, while at the same time the base on which the angle of inclination through the display device is displayed, adjusted by the synchronization device influenced by the compass of the position of the latter 'accordingly will.

4. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that the display device is perpendicular to one of the two mutually acting synchronizing devices influenced magnetic bar is formed, which is below the for reading serving plate moves and an iron ball lying on the plate its position adjusts accordingly.

For this purpose ι sheet of drawings.