DE3229487A1 - Verfahren zur verhinderung und ggf. beseitigung von verstopfungen in den spuelluftkanaelen der bohrgestaenge von bohrmaschinen - Google Patents

Description

• "Verfahren zur Verhinderung und ggf. Beseitigung von
• Verstopfungen in den Spülluftkanälen der Bohrgestängevon Bohrmaschinen" Die Erfindung betrifft einmal ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen, vorzugsweise von 'Großloch-Bohrmaeinen, durch Regelung ihrer Vorschubgeschwindigkeit, deren hydraulische Vorschubeinrichtungen durch in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Axial-Eolben-Verstellpumpen beaufschlagt sind, deren Verstellung über elektro-hydraulische Servoventile erfolgt, welche durch elektrische Proportionalgeber steuerbar sind, wobei von Kompressoren erzeugte Druckluft den in den Bohrgestängen vorgesehenen axialen Kanälen als Spülluft zugeführt wirdund zum anderen ein Verfahren zur Beseitigung von Verstopfungen in den axialen Spülluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen.
• Beim Bohren in extrem weichen Schichten, wie z.B. Lehm, besteht die Gefahr des Festbohrens durch Zusetzen der Spülluftkanäle und des Ringraumes hinter den Bohrkronen. Diese Erscheinung ist dadurch bedingt, daß beim Durchdringen härterer Schichten und Erreichen weicherer Schichten eine unbeabsichtigte, aber nicht zu verhindernde Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit eintritt, Dies beruht darauf, daß die Pumpen auch bei extrem hohen Vorschubgeschwindigkeiten nur mit etwa 1/100 - 1/50 der maximalen Fördermenge arbeiten. In diesen Schwenkbereichen sind die Pumpenfördermengen sehr druckabhängig und ein Zusammenfallen des Andruckes bewirkt damit'eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeiten durch Verringerung der Leckölmengen der Pumpen. Weiterhin können evtl. aufgrund der vorhandenen Längsverschiebungen in den Bohrmotoren die Gestänge infolge ihres Eigengewichts den Bohrmotoren voreilen. Ein Verstopfen der Spülluftkanäle und später der Ringräume hinter den Bohrkronen ist somit unvermeidlich.
• Zur Verhinderung der Bildung von Verstopfern in den Spülluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen -wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mittels einstellbarer Druckmeßgeräte ein etwaiger Druckanstieg der Druckluft und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren erfaßt und an den elektro-hydraulischen Servoventilen überlagerte Regeleinrichtungen gegeben wird, welche die Pumpen derart steuern, daß sich ein Minimalwert "0", ggf. auch ein Minuswert (Rücklauf des Vorschubes) ergibt. Nach Abfall des Druckes der Druckluft und/oder nach Anstieg des Druckes der Bohrmotoren auf die Ausgangswerte steuern die Regeleinrichtungen die Pumpen wieder auf die ursprünglich eingestellten Vorschubgeschwindigkeiten zurück.
• Zur Versorgung der Bohrmaschinen mit Blasluft finden Kompressoren Verwendung, die beispielsweise einen maximalen Arbeitsdruck von 7 bar aufweisen. Beim Bohren beträgt unter normalen Voraussetzungen der Druck der Spülluft 4,5 - 5 bar.
• Da der eingangs geschilderte Verstopfungsvorgang nicht schlagartig eintritt, kann der Druckluftanstieg in den-Spülluftkanälen oder der Druckabfall in den Bohrmotoren mit Hilfe von elektrischen Meßeinrichtungen sehr leicht überwacht werden. Ein etwa, ger Luftdruckanstieg bzw. Druckabfall der Bohrmotoren stellt das Auslösungskriterium für die selbsttätige Regelung der Vorschubgeschwindigkeit dar. Die einstellbaren Druckmeßgeräte registrieren beispielsweise einen Druckanstieg von 0,5 - 1 bar und geben den Befehl an die Regeleinrichtungen zur Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit bis ggf. zu einem Rücklauf.
• Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Verfahren zur Bevon seitigung #Verstopfern in den axialen Spülluftkanälen der Bohrgestänge. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß parallel zu den Kompressoren pneumatische Druckübersetzer angeordnet sind und mittels einstellbarer Druckmeßgeräte ein etwaiger Druckanstieg und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren erfaßt wird und auf Schaltgeräte zur Einschaltung der Druckübersetzer gegeben wird. Nach Abfall des Druckes der Druckluft und/oder nach Antieg des Druckes der Bohrmotoren schalten die Schaltgeräte die Druckübersetzer wieder ab, da dann die Verstopfungen beseitigt sind. Bei einem Ubersetzungsverhältnis der Druckübersetzer von bei spielsweise 3 : 1 und einem max. Arbeitsdruck an den Eompressoren von 7 bar können die Bohrstangen bis zur verstopften Bohrkrone mit einem Spüldruck von 21 bar beaufschlagt werden. Da die Druckübersetzer als 2 -Plungerpumpn ausgebildet sind, werden die durch dieses System bedingten Druckimpulse eine zusätzliche Wirkung auf die Beseitigung eines Verstopfers haben.
• -Besonders vorteilhaft erweist sich die Kombination der beiden vorstehend beschriebenen Verfahren, so daß für den Fall, daß die Bildung von Verstopfern unter extremen Bedingungen nicht verhindert werden kann, gleichzeitig für deren Beseitigung Sorge getragen ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt diese in schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.
• Mit 1 ist die Bohrlafette bezeichnet, auf der der Bohrmotor 2 mit Spülkopf 3 verschiebbar angeordnet ist, wie durch den Doppelpfeil 4 angegeben ist. Das aus einzelnen Bohrstangen zusammengesetzte Bohrgestänge ist mit 5 bezeichnet. Das Bohrgestänge 5 wird von einem mittigen Spülluftkanal 6 durchsetzt. Am Ende des Bohrgestänges 5 befindet sieh die Bohrkrone 7.
• Zur Erzeugung der Druckluft für das Spülen dient der Eompressor 8, welcher vom Motor 9 angetrieben ist, Vom Kompressor 8 führt über das Absperrventil 10 eine Leitung 11, in der sich das Rückschlagventil 12 befindet, zum Spülkopf 3. In die Leitung 11 ist zwischen Spülkopf 3 und Rückschlagventil 12 das einstellbare Druckmeßgerät 13 eingeschaltet, welches auf einen minimalen und einen maximalen Druck anspricht, im vorliegenden Fall auf beispielsweise 4,5 und 5 bar. Werden diese Werte unter-oder überschritten, spricht das Druckmeßgerät an und beaufschlagt eine nicht weiter dargestellte Regeleinrichtung im Sinne einer Verringerung bzw. Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit des Bohrmotors 2.
• Zum Freiblasen etwaiger Verstopfungen in der Spülluftbohrung 6 im Bereich der Bohrkrone 7 dient der Druckübersetzer 14, welche parallel zum Kompressor 8 mittels der Leitung 15 geschaltet ist. In dieser befindet sich das Schaltgerät 16 in Form eines Elektroventils, welches bei einer Druckerhöhung im Spülluftkanal 6 über das DruckmeBgerät 13 geschaltet wird, so daß der Druckübersetzer mit der Druckluft des Kompressors 8 beaufschlagt it. Je nach der Wahl des Ubersetzungsverhältnisses des Druckübersetzers 14 läßt sich beispielsweise ein dreimal so hoher Druck als der maximale Arbeitsdruck des Kompressors 8 einstellen. Durch diese erhebliche Verstärkung des Druckes werden sich etwa bildende Verstopfungen beseitigt, so daß der Bohrvorgang ungehindert fortgeführt werden kann.
• Mit 17 ist die Zufuhr des Arbeitsmediums zum Bohrmotor 2 bezeichnet.
• Leerseite

Claims (5)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen, vorzugsweise von Großloch-Bohrmaschinen, durch. Regelung ihrer Vorschubgeschwindigkeit, deren hydraulische Vorschubeinrichtungen durch in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Axialkolben-Verstellpumpen beaufschlagt sind, deren Verstellung über elektro-hydraulische Servoventile erfolgt, welche. durch elektrische Proportionalgeber steuerbar sind, wobei von Kompressoren erzeugte Druckluft den in dem Bohrgestänge vorgesehenen axialen Kanälen als Spülluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einstellbarer Druckmeßgeräte (13) ein etwaiger Druckanstieg der Druckluft und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren (3) erfaßt und an den elektro-hydraulischen Seruoventilen überlagerte Regeleinrichtungen gegeben wird, welche die Pumpen derart steuern, daß sich ein Minimalwert floll, ggf. auch ein Minuswert ergibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abfall des Druckes der Druckluft und/oder nach Anstieg des Druckes der Bohrmotoren auf die Ausgangswerte die Regeleinrichtungen die Pumpen wieder auf die ursprünglich eingestellten Vorschubgeschwindigkeiten steuern.
3. 3. Verfahren zur Beseitigung von Verstopfungen in den axialen Spuiluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen, vorzugsweise Großloch-Bohrmaschinen, deren Spülluft von Kompressoren zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Kompressoren (8) pneumatische Druckübersetzer (14) angeordnet sind und mittels einstellbarer Druckmeßgeräte (13) ein etwaiger Druckanstieg der Druckluft in den Spülluftkanälen (6) und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren erfaßt wird und auf Schaltgeräte (16) zur Steuerung der Druckübersetzer (14) gegeben wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abfall des Druckes der Druckluft in den Spülluftkanälen-(6) und/oder nach Antieg des Druckes der Bohrmotoren (3) die Schaltgeräte (16) die Druckübersetzer (14) wieder abschalten.
5. 5. Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Verstopfungen und ggf. Beseitigung von Verstppfungen in den Spülluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen, vorzugsweise Großloch-Bohrmaschinen, nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einstellbarer Druckmeßgeräte (13) ein etwaiger Druckanstieg der Druckluft in den Spülluftkanälen (6) und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren (3) erfaßt und einmal an den elektro-hydraulischen Servoventilen überlagerte Regeleinrichtungen gegeben wird, welche die Pumpen derart steuern, daß sich ein Minimalwert "O", ggf. auch ein Minuswert ergibt und zum anderen auf Schaltgeräte (16) zur Einschaltung von den Kompressoren (8) parallelgeschalteten Druckübersetzern- (14) gegeben wird.