DE3229487C2 - Verfahren zur Verhinderung und Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von Bohrgestängen - Google Patents

Abstract

Zur Verminderung der Bildung von Verstopfern in den Spülluftkanälen der Bohrgestänge von Bohrmaschinen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mittels einstellbarer Druckmeßgeräte (13) ein etwaiger Druckanstieg der Druckluft und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren (3) 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, ergibt. Parallel zu den Kompressoren (8) sind pneumatische Druckübersetzer (14) angeordnet, wobei 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. Mittels einstellbarer Druckmeßgeräte (15) wird ein etwaiger Druckanstieg der Druckluft in den Spülluftkanälen (6) und/oder ein etwaiger Druckabfall der Bohrmotoren erfaßt und einmal an den elektro-hydraulischen Servoventilen überlagerte Regeleinrichtungen gegeben wird, welche die Pumpen derart steuern, daß sich ein Minimalwert "0", ggf. auch ein Minuswert, ergibt und zum anderen auf Schaltgeräte (16) zur Einschaltung von den Kompressoren (8) parallelgeschalteten Druckübersetzern gegeben wird.

Description

und/oder Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von Bohrgestängen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Verwendung nur weniger Bauteile in einfacher Weise durchzuführen sind.

Zur Verhinderung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrm?schinen angetriebenen Bohrgestängen wird dies dadurch erreicht, daß mittels einstellbarer Druckmefl.geräte ein Druckanstieg der Spülluft und/oder ein Druckabfall im hydraulischen Vorschubkreis der Bohrmotoren erfaßt und an den Servoventilen überlagerte Flegeleinrichtungen weitergegeben wird, welche die Pumpen derart steuern, daß der Vorschub der Bohrmotoren aufgehoben oder negativ gemacht wird. Nach dem erreichten Abfall des Druckes der Spülluft und/oder nach dem erreichten V/iederanstieg des Vorschubdruckes für die Bohrmotoren auf die Ausgangswerte werden die Pumpen wieder auf den ursprünglich eingestellten Vorschubwert für die Bohrmotoren zurückgesteuert.

Zur Versorgung der Bohrmaschinen mit Blasluft finden Kompressoren Verwendung, die beispielsweise einen maximalen Arbeitsdruck von 7 bar aufweise. 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 etwaiger Luftdruckanstieg bzw. Druckabfall der Bohrmotoren stellt das Auslösekriterium 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 Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß parallel zu den Kompressoren Druckübersetzer angeordnet sind und mittels einstellbarer Druckmeßgeräte ein Druckanstieg der Spülluft in den Spülluftkanälen und/oder ein Druckabfall im Vorschubkreislauf für die Bohrmotoren erfaßt und auf Schaltgeräte zur Steuerung der Druckübersetzer gegeben wird. Nach dem erreichten Abfall des Druckes der Spülluft und/oder nach dem erreichten Wiederanstieg des Vorschubdruckes für die Bohrmotoren auf die Ausgangswerte werden die Druckübersetzer durch die Schaltgeräte wieder abgeschaltet. Bei einem Übersetzungsverhältnis der Druckübersetzer von beispielsweise 3 : I und einem max. Arbeitsdruck an den Kompressoren von 7 bar können die Bohrstangen bis zur verstopften Bohrkrone mit einem Spüldruck von 21 bar beaufschlagt werden. Da die Druckübersetzer als 2-Plungerpumpen 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 Ausführungsbuspiel 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 sich die Bohrkrone 7.

Zur Erzeugung der Druckluft für das Spülen dient der Kompressor 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 ^ohrmotors 2.

Zum Freiblasen etwaiger Verstopfungen in der Spü!- luftbohrung 6 im Bereich der Bohrkrone 7 dient der Druckübersetzer 14, welcher parallel zum Kompressor 8 mittels der Leitung 15 geschaltet ist. In dieser befindet sich das .Schaltgerät 16 in Form eines Elektreventils, welches bei einer Druckerhöhung im Spülluftkanal 6 über das Druckmeßgerät 13 geschaltet wird, so daß der Druckübersetzer mit der Druckluft des Kompressors 8 beaufschlagt ist. Je nach der Wahl des Cbersetzungsverhältnisses 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrmaschinen, insbesondere Großloch-Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen durch Regelung des hydraulischen Vorschubs der Bohrmaschinen, für den der Druck durch in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Pumpen erzeugt und mittels Servoventilen geregelt wird, welche durch Proportionalgeber steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einstellbarer Druckmeßgeräte ein Druckanstieg der Spülluft und/oder ein Druckabfall im hydraulischen Vorschubkreis der Bohrmotoren erfaßt und an den Servoventilen überlagerte Regeleinrichtungen weitergegeben wird, welche die Pumpen derart steuern, daß der Vorschub der Bohrmotoren aufgehoben oder negativ gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aach dem erreichten Abfall des Drukkes der Spülluft und/oder nach dem erreichten Wiederanstieg des Vorschubdruckes für die Bohrmotoren auf die Ausgangswerte die Pumpen wieder auf den ursprünglich eingestellten Vorschubwert für die Bohrmotoren zurückgesteuert werden.

3. Verfahren zur Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrmaschinen, insbesondere Großloch-Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen, wobei der Druck für die Spülluft von Kompressoren erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Kompressoren Druckübersetzer angeordnet tind unt mittels einstellbarer Druckmeßgeräte ein Druckanstieg der Spülluft in den Spülluftkanälen und/oder t,i Druckabfall im Vorschubkreislauf für die Bohrmotoren erfaßt und auf Schaltgeräte zur Steuerung der Druckübersetzer gegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem erreichten Abfall des Drukkes der Spülluft und/oder nach dem erreichten Wiederanstieg des Vorschubdruckes für die Bohrmotoren auf die Ausgangswerte die Druckübersetzer durch die Schaltgeräte wieder abgeschaltet werden.

5. Verfahren zur Verhinderung und Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrmaschinen, insbesondere Großloch-Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen unter Regelung des hydraulischen Vorschubs der Bohrmaschinen, für den der Druck durch in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Pumpen erzeugt und mittels Servoventilen geregelt wird, welche durch Proportionalgeber steuerbar sind, wobei der Druck für die Spülluft von Kompressoren erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einstellbarer Druckmeßgeräte ein Druckanstieg der Spülluft in den Spülluftkanälen und/oder ein Druckabfall im Vorschubkreislauf für die Bohrmotoren erfaßt und zum einen an den Servoventilen überlagerte Regeleinrichtungen, welche die Pumpen derart steuern, daß der Vorschub der Bohrmotoren aufgehoben oder negativ gemacht wird, und zum anderen auf Geräte zum Einschalten von den Kompressoren zur Erzeugung der Spülluft parallelgeschaltetcn Druckübersetzern gegeben wird.

Die Erfindung betrifft zum ersten ein Verfahren zur Verhinderung von Verstopfungen in den SpQlluftkanälen von durch Bohrmaschinen, insbesondere Großloch-Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen durch Regelung des hydraulischen Vorschubs der Bohrmaschinen, für den der Druck durch in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Pumpen erzeugt und mittels Servoventilen geregelt wird, welche durch Proportionalgeber steuerbar sind.

ίο Zum zweiten betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrmaschinen, insbesondere Großloch-Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen, wobei der Druck für die Spülluft von Kompressoren erzeugt wird.

Zum dritten bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Verhinderung und Beseitigung von Verstopfungen in den Spülluftkanälen von durch Bohrmaschinen, insbesondere Großloch-Bohrmaschinen angetriebenen Bohrgestängen unter Regelung des hydraulischen Vorschubes der Bohrmaschinen, für den der Druck durch in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Pumpen erzeugt und mittels Servoventilen geregelt wird, welche durch Proportionalgeber steuerbar sind, wobei der Druck für die Spülluft von Kompressoren erzeugt wird. Beim Bohren in extrem weichen Schichten, wie z. B. Lehm, besteht die Gefr.hr des Festbohrens durch Zusetzen der Spülluftkanäle und des Ringraums 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 Άοο—'/% der maximalen Fördermenge arbeiten. In diesen Schwenkbereichen sind die Pumpenfördermengen sehr druckabhängig, und ein Zusammenfallen des Andruckes bewirkt damit eine Erhöhung der Vorschubgcschwindigkeitcn durch Verringerung der Leckölmengen der Pumpen. Weiterhin können evtl. aufgrund der vorhandenen Längsverfdiiebungen in den Bohrmotoren die Gestänge infolge ihres Eigengewichts den Bohrmotoren voreilen. Ein Verstopfen der Spülluftkanäle und später der Ringräume hinter den Bohrkro- nen ist somit unvermeidlich.

Durch die AT-PS 39 641 ist eine Vorrichtung bekannt, um den Antrieb von Bohrgestängen abzustellen, wenn der Spülungsfluß zur Bohrkrone hin beispielsweise durch Verstopfung der Spülkanäle des Gestänges unter brochen ist. Zu diesem Zwecke wird vorgeschlagen, daß eine mittels des zur Bohrkrone strömenden Spülwassers gedrehte Turbine ein Ventil schließt, das in eine nach einem Kolben für eine Ausrückstange führende Zweigleitung des Spülwassers eingeschaltet ist und sich beim Aufhören der Spülwasserbewegung unter dem Druck einer Feder öffnet und so durch das unter den Kolben tretende Spülwasser einen Rückschub der Ausrückstange veranlaßt. Ein unter dem Druck des zur Bohrkrone gelangenden Spülwassers stehendes Ventil wird beim Nachlassen dieses Druckes von einer Feder geöffnet und gibt die Zuleitung für eine andere Druckmittelquelle nach dem die Ausrückstange zuschiebenden Kolben frei. Diese bekannte Vorrichtung gestaltet sich wegen der Vielzahl der verwendeten Bauteile als sehr aufwen-

b^r) dig.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der F.rfindung unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile die Aufgabe zugrunde. Verfahren zur Verhinderung