DE341928C

DE341928C - Device for determining the deflection of boreholes

Info

Publication number: DE341928C
Application number: DE1920341928D
Authority: DE
Original assignee: GUSTAVE GILLON
Current assignee: GUSTAVE GILLON
Priority date: 1919-04-23
Filing date: 1920-04-30
Publication date: 1921-10-11

Description

Vorliegende Erfindung betrifft Apparate zur Bestimmung der Abweichung von Bohrlöchern von der Senkrechten, die aus einem mit Pendel versehenen, in das Bohrloch einzuführenden Meßinstrument und einem außerhalb des Bohrloches aufzustellenden Empfänger bestehen, auf den Stromimpulse übertragen werden, die durch die Lageänderungen des Pendels in bezug auf das Messinstrument (Geber) verursacht werden.The present invention relates to apparatus for determining the deviation of boreholes from the vertical coming from a pendulum to be inserted into the borehole Measuring instrument and a receiver to be set up outside the borehole, are transmitted to the current pulses, which are related by the changes in position of the pendulum on the measuring instrument (encoder).

Bei einem bekannten Apparat dieser Art, trägt der Pendel Kontakte, durch die, sobald das Instrument sich neigt, die Stromkreise von zwei umsteuerbaren Motoren geschlossen werden, welche auf in senkrecht zueinanderstehenden Ebenen sich drehende Bügel so einwirken, daß diese entsprechend den Änderungen der Lage des Pendels nachgedreht werden. Die diese Motoren durchfließenden Ströme werden in die Motoren des Aufnahmeapparates geschickt-, von denen der eine einen Schlitten bewegt, der den anderen Motor trägt, welcher einerseits, quer zu seiner eigenen Fortbewegungsrichtung, einen Magneten verschiebt,In a known apparatus of this type, the pendulum carries contacts through which, as soon as the instrument tends, the circuits are closed by two reversible motors, which act on brackets rotating in perpendicular planes in such a way that that these are rotated according to the changes in the position of the pendulum. The ones flowing through these engines Currents are sent into the motors of the recording apparatus - one of which is Moves the carriage, which carries the other motor, which on the one hand, transversely to its own direction of movement, moves a magnet,

ag dessen Lage gegenüber einer Kompaßrose die Stellung des Pendels im Geberapparat angibt. Mit diesem Apparat sind aber fehlerhafte Angaben unvermeidlich. Diese rühren her, einerseits von den veränderlichen Reibungswiderständen zwischen dem Pendel und den nachgedrehten Bügeln, andrerseits von der geringen Verzögerung, welche jedesmal auftritt, wenn bei Aufhebung des Gleichgewichtes ein Kontakt hergestellt wird; ferner entspringen sie den Schwierigkeiten, die das gleichzeitige Ingangsetzen und Stillegen der beiden Motoren des Geberapparates sowie das Aufrechterhalten eines konstanten Synchronismus zwischen deji Motoren des Geber- und denen des Empfängerapparates verursachen. Da außerdem das Gleichgewicht jedesmal wiederhergestellt wird, wenn die nachgedrehten Organe den Pendel wieder eingeholt haben, so ist es nicht möglich, die Richtigkeit der Messungsergebnisse nachzuprüfen, es sei denn, daß man das Gleichgewicht zerstört und die ursprünglichen Verhältnisse genau wieder herstellt, was äußerst schwierig und zeitraubend ist.ag whose position in relation to a compass rose indicates the position of the pendulum in the transmitter device. With this apparatus, however, incorrect information is inevitable. These come from, on the one hand of the variable frictional resistance between the pendulum and the rotated one Ironing, on the other hand, from the slight delay that occurs every time contact is established when the equilibrium is broken; furthermore they arise the difficulties involved in starting and stopping the two engines at the same time of the donor apparatus as well as maintaining a constant synchronism between deji Cause motors of the transmitter and those of the receiver. Since also that Balance is restored every time the turned organs swing the pendulum have caught up again, it is not possible to verify the accuracy of the measurement results recheck, unless you have the balance destroyed and the original conditions exactly restored, which is extremely difficult and time consuming.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung gestattet die vorerwähnten Fehlerquellen zu beseitigen, ferner zu jeder Zeit die Genauigkeit der Messungen nachzuprüfen und außerdem die Konstruktion des Geber- und des Empfangsapparates wesentlich zu vereinfachen. The device forming the subject of the invention allows the aforementioned sources of error to eliminate, furthermore to check the accuracy of the measurements at any time and also to simplify the construction of the transmitter and receiver apparatus significantly.

Im wesentlichen beruht die Erfindung auf der Verwendung einer sphärischen Schale, die unterhalb einer konzentrisch zu ihr angeordneten an einem Pendel aufgehängten Kugelfläche mit gleichförmiger Geschwindigkeit ro-In essence, the invention is based on the use of a spherical shell, the below a spherical surface which is arranged concentrically to it and is suspended from a pendulum ro-

tiert. Der Schwingungspunkt des Pendels befindet sich im gemeinsamen Mittelpunkt der beiden Kugelflächen, und die sphärische Schale ist mit einer radialen Schiene o. dgl. versehen, welche bei ihrer Drehung Kontaktpunkten begegnet, die unter sich und von der Pendelachse gleich weit entfernt sind. Diese Begegnung findet in gleichen Zeitintervallen statt, solange der Mittelpunkt der rotierenden Schale to in der Achse des Pendels verbleibt. Wandert aber dieser Mittelpunkt aus besagter Achse heraus, εο erfolgt die Begegnung in ganz ungleichen Zeitabständen.animals. The point of oscillation of the pendulum is in the common center of the two spherical surfaces, and the spherical shell is provided with a radial rail or the like, which, as it rotates, encounters contact points, those below and from the pendulum axis are equidistant. This encounter takes place in equal time intervals, as long as the center of the rotating bowl to remains in the axis of the pendulum. Wanders But this center point out of said axis, so the encounter takes place in completely unequal Time intervals.

Die'Zeiten, welche die radiale Schiene braucht, um von einem Kontaktpunkt zum andern zu gelangen, kennzeichnet die Lage der Pendelachse gegenüber dem Mittelpunkt der rotierenden Schale. Durch Aufzeichnung der einzelnen Zeitintervalle kann man den Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Schale und der Pendelachse sowie die Richtung, nach der sich diese Entfernungslinie, d. h. die Rohrablenkung erstreckt, bestimmen. Ist hierbei die Länge des Pendels bekannt, so läßt sich die Amplitude der Ablenkung leicht bestimmen.The times that the radial rail needs to move from one contact point to the other indicates the position of the pendulum axis in relation to the center of the rotating one Peel. By recording the individual time intervals, one can see the distance between the center of the shell and the pendulum axis as well as the direction in which these are Range line, d. H. the pipe deflection extends, determine. Where is the length of the pendulum is known, the amplitude of the deflection can easily be determined.

Bei der Anwendung dieses Prinzips zur Bestimmung der Ablenkung eines Bohrloches in bezug auf die Senkrechte sitzt die rotierende Schale auf einer von einem Uhrwerk oder einem geeigneten Motor angetriebenen Achse. Dieses Triebwerk ist an den Wandungen eines Rohres- befestigt, welches in das Bohrloch eingeführt wird und so eingerichtet ist, daß dabei die Schale allen Richtungsänderungen des Bohrloches folgt. Die Schale ist nach einer Kugelfläche gewölbt, deren Mittelpunkt im Schwingungspunkt des Pendels Hegt, und sie besteht aus Isolationsmaterial, in welchem dk radiale stromleitende Metallschiene eingebettet ist. Das Pendel ist mittels eines Kardangelenkes im Rohrinnern aufgehängt, und sein unterer Teil ist mit einer gewissen Zahl von Bürsten, z. B. drei, versehen, die die Kontaktpunkte bilden und in den" Eckpunkten eines gleichseitigen Vielecks angeordnet sind, welches in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse des Pendels steht und ihren. Mittelpunkt auf dieser Achse selbst hat.When using this principle to determine the deflection of a borehole with respect to the vertical, the rotating shell sits on an axle driven by a clockwork or a suitable motor. This engine is attached to the walls of a pipe which is inserted into the borehole and is set up in such a way that the shell follows all changes in direction of the borehole. The shell is curved after a spherical surface, the center of which lies in the point of oscillation of the pendulum, and it consists of insulation material in which the radial, electrically conductive metal rail is embedded. The pendulum is suspended inside the pipe by means of a universal joint, and its lower part is connected to a certain number of brushes, e.g. B. three, which form the contact points and are arranged in the "corner points of an equilateral polygon which lies in a plane which is perpendicular to the axis of the pendulum and has its center on this axis itself.

Der Aufhängungspunkt des Pendels und der Mittelpunkt der rotierenden Schale befinden sich in der Rohrachse. Solange eine Ablenkung des Bohrloches nicht eintritt und demzufolge der Mittelpunkt der rotierenden Schale in der Pendelachse sich befindet, kommt die radiale Schiene in gleichen und bekannten Zeitintervallen nacheinander mit den einzelnen Bürsten in Berührung. Sobald aber in bezug auf den. Pendel, d. h. auf die Senkrechte, eine Ablenkung eintritt, nehmen diese Zeitintervalle völlig verschiedene Werte an, welche die.geänderte Lage des Pendels kennzeichnen.The point of suspension of the pendulum and the The center of the rotating bowl is in the pipe axis. That was a distraction of the borehole does not occur and therefore the center of the rotating shell Located in the pendulum axis, the radial rail comes in the same and well-known Time intervals one after the other in contact with the individual brushes. But as soon as in relation on the. Pendulum, d. H. on the vertical, a distraction occurs, take these time intervals completely different values, which characterize the changed position of the pendulum.

Um diese Werte über Tag zu registrieren, ist jede einzelne Bürste an einen über Tag angeordneten Elektromagneten angeschlossen, dessen Anker einen Schreibstift betätigt, der auf einem synchron mit der Kugelschale rotierenden Tisch einen Strich aufzeichnet.In order to register these values over the day, each individual brush is on an over day arranged electromagnet connected whose armature actuates a pen that records a line on a table rotating synchronously with the spherical shell.

Um einen zur Vornahme der Ablesungen geeigneten Merkpunkt zu schaffen, ist auf dem Radius der Lage, die eine von den Bürsten einnimmt, wenn die Ablenkung gleich Null ist, eine zusätzliche Bürste vorgesehen, die an der Wandung des Rohres der Meßvorrichtung befestigt ist und bei jeder Umdrehung der radialen Schiene einen unveränderlichen zusätzlichen Kontakt liefert. Über diesen Kontakt wird der Stromkreis eines vierten Elektromagneten geschlossen, der am Umfang der rotierenden . Scheibe des Regisirierapparates angeordnet ist und beispielsweise um i8o° vom ersten Elektromagneten absteht.In order to create a suitable landmark for taking the readings, is on the The radius of the position one of the brushes occupies when the deflection is zero, an additional brush is provided which is attached to the wall of the tube of the measuring device is and with each revolution of the radial rail an invariable additional Contact supplies. This contact is the circuit of a fourth electromagnet closed, the one on the circumference of the rotating. Disc of the filing apparatus is arranged and protrudes, for example, by i8o ° from the first electromagnet.

Diese Anordnung gestattet, die über Tag vermerkten Striche zu identifizieren und sie zu einem oder mehreren festen Punkten, z. B. zu den Punkten in Beziehung zu bringen, die durch das Spiel der Bürsten aufgezeichnet werden, wenn die Ablenkung in. bezug auf die Senkrechte gleich Null ist.This arrangement allows the strokes noted above to be identified and they to one or more fixed points, e.g. B. related to the points that be recorded by the play of the brushes when the distraction in relation to the Perpendicular equals zero.

Zwecks Nachprüfung der Richtigkeit der Angaben, gestattet sie ferner jeden Registrier-Vorgang sofort zu wiederholen. Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen in dem Wegfall der umsteuerbaren Motoren sowie der Nachdrehvorrichtungen und. demzufolge in der Beseitigung der fehlerhaften Angaben, die diese Mittel verursachen, ferner darin, daß man eine genaue Übereinstimmung zwischen dem Motor des Geberapparates und dem des Empfängers nur während der Meßoperationen, nicht aber auch in den zwischen diesen Operationen liegenden Zeitintervallen aufrechtzuerhalten braucht. Als weitere Vorteile kommen noch in Betracht, daß der Geberapparat und der Empfänger nur je eines einzigen, mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Motors bedürfen und die Konstruktion dieser, beiden Apparate eine wesentliche Vereinfachung erfährt. In order to check the correctness of the information, it also permits every registration process to repeat immediately. Further advantages of the subject matter of the invention consist in the elimination of reversible motors as well the turning devices and. consequently in the elimination of incorrect information, which these means cause, furthermore, in the fact that there is an exact match between the motor of the transmitter and that of the receiver only during measurement operations, but not also in the time intervals between these operations needs to maintain. Further advantages are that the Transmitter apparatus and the receiver only one each, running at constant speed Motors require and the construction of these two devices is significantly simplified.

In der Folge ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert.In the following, the invention is based on the Drawings explained.

Abb. ι und 2 veranschaulichen in senkrechter und wagerechter Projektion ein Bohrloch und die Ablenkungen, die es in der Praxis erfahren kann. Diese Ablenkungen sind der Deutlichkeit halber etwas übertrieben dargestellt. Fig. Ι and 2 illustrate in a vertical position and level projection a borehole and the distractions it experiences in practice can. These distractions are exaggerated for the sake of clarity.

Abb. 3 ist eine schematische Darstellung der Meßvorrichtung.Fig. 3 is a schematic representation of the Measuring device.

Abb. 4 zeigt diese Vorrichtung bei schräger Lage der rotierenden, in bezug: auf das Pendel abgelenkten Sehale.Fig. 4 shows this device at an angle Position of the rotating, in relation to: the pendulum distracted Sehale.

Abb. 5,. 6. und 7- sind- Diagramme,, aus de&enFig. 5 ,. 6. and 7- are diagrams, from de & en

im Grundriß die gegenseitigen Lagen der Bürsten und der radialen Schiene ersichtlich sind, wenn die Ablenkung gegenüber der Senkrechten gleich Null ist, wenn sie nach rechts und wenn sie* nach links erfolgt ist.in the plan the mutual positions of the brushes and the radial rail can be seen are when the deflection from the perpendicular is zero when to the right and if it is done * to the left.

Abb. & ist ein Schema der elektrischen Schaltungen, der Apparatur.Fig & is a schematic of the electrical circuits, the apparatus.

Abb. 9 ist ein senkrechter Schnitt der in das Rohr eingesetzten Meßvorrichtung.Figure 9 is a vertical section of the measuring device inserted in the pipe.

ίο Abb. io ist ein Schnitt der über Tag aufgestellten Registriervorrichtung.ίο Fig. io is a section of the one set up above the day Registration device.

Abb. ii, 12, 13 und 14 zeigen die für verschiedene Ablenkungen auf die Registriervorrichtung übertragenen Meßergebnisse der Meßvorrichtung. Figs. Ii, 12, 13 and 14 show the for various Distractions on the recording device transferred measurement results of the measuring device.

Wenn man bis auf große Tiefen herabgeht oder die Beschaffenheit des Erdreichs es erfordert, wird das Bohrloch mit Rohrbekleidungen versehen, die die Bohrlochwandungen stützen.If one goes down to great depths or the nature of the ground requires it, the borehole is provided with pipe linings that cover the borehole walls support.

In das Bohrloch wird die Meßvorrichtung eingeführt. Dabei verfährt man so, daß beispielsweise von 10 zu 10 m Ablesungen vorgenommen werden, durch die der mittlere Wert der Ablenkung, des Rohres und die Richtung dieser Ablenkung im Bereich dieser Höhe ermittelt werden. Die sektormäßige Zusammensetzung der in dieser Weise ermittelten Ablenkungen führt zu einer Resultante, welche die Ablenkung χ und die Richtung a. dieser Ablenkung, bezogen auf eine für die in Betracht gezogene Tiefe gegebene Richtung, liefert. Mit anderen Worten, die in Tiefenabständen von 10 zu 10 m vorgenommenen Ablesungen gestatten den Verlauf der Bohrlochachse in bezug auf zwei vertikale aufeinander senkrecht. stehende Ebenen von bekannter Richtung zeichnerisch festzulegen.The measuring device is inserted into the borehole. The procedure is such that readings are taken, for example, from 10 to 10 m, by means of which the mean value of the deflection of the pipe and the direction of this deflection in the area of this height are determined. The sectoral composition of the deflections determined in this way leads to a resultant which defines the deflection χ and the direction a. of this deflection, based on a given direction for the depth under consideration. In other words, the readings taken at depths of 10 to 10 m allow the borehole axis to be perpendicular to one another with respect to two vertical ones. to draw up standing planes from a known direction.

Die Einrichtung umfaßt zwei selbstständige Instrumente, nämlich die eigentliche Meß vorrichtung, die bis zur Stelle, an der die Ablenkung gemessen werden soll, in das Bohrloch herabgelassen wird und die Registriervorrichtung, welche über Tag im Arbeitsraume des Aufsehers aufgestellt ist. Die beiden Vorrichtungen sind mittels eines aus mehreren Leitern zusammengesetzten elektrischen Kabels miteinander verbunden. Das Herablassen der Meßvorrichtung in das Bohrloch geschieht mittels Stahlrohre, die durch Muffen miteinander verbunden sind, welche jede gegenseitige Verdrehung der Rohre um ihre Achsen verhindern, jedoch dem aus den einzelnen Rohren gebildeten Ganzen eine Biegsamkeit verleihen, die ausreichend ist, um den Ablenkungen des Bohrloches folgen zu können. Da das Bohrloch im allgemeinen mit Wasser gefüllt ist, so ist • das Rohr der Meßvorrichtung geschlossen, Die Meßvorrichtung ist mit einem Pendel 1 versehen (Abb. 3), das mittels eines Kardangelenkes 2; oder einer ähnlichen Vorkehrung am Schutzrohr 3 so aufgehängt ist, daß es sich frei in eine Lage einstellen kann, die lotrecht ist und mit der Rohrachse zusammenfällt, wenn letztere senkrecht steht. Am unteren Ende des Pendels sind drei Bürsten vorgesehen, deren Enden in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks sich befinden, welches in einer senkrecht zur Pendelachse stehenden Ebene liegt und dessen Mittelpunkt mit dieser Achse zusammenfällt. Unterhalb der Bürsten ist eine sphärische Schale 6 angeordnet, deren Welle 7 in der Achse des Schutzrohres 3 liegt und mittels eines Uhrwerks oder eines Elektromotors 8 durch eine zwischengeschaltete Übersetzung 9 ins Langsame mit gleichförmiger Geschwindigkeit gedreht wird.The device comprises two independent instruments, namely the actual measuring device, which is lowered into the borehole to the point at which the deflection is to be measured and the recording device, which is in the work room during the day of the overseer is set up. The two devices are by means of one of several Conductors of composite electrical cable connected together. The lowering of the Measuring device in the borehole is done by means of steel pipes, which are connected by sleeves which prevent any mutual twisting of the pipes about their axes, but give the whole formed from the individual tubes a flexibility that is sufficient to be able to follow the deflections of the borehole. Because the borehole is generally filled with water, • the tube of the measuring device is closed, The measuring device is provided with a pendulum 1 (Fig. 3), which by means of a universal joint 2; or a similar arrangement on the protective tube 3 is suspended so that it can freely adjust to a position that is perpendicular and coincides with the pipe axis, when the latter is vertical. At the bottom of the pendulum are three brushes provided, the ends of which are in the corner points of an equilateral triangle, which lies in a plane perpendicular to the pendulum axis and its center point coincides with this axis. A spherical shell 6 is arranged below the brushes, whose shaft 7 lies in the axis of the protective tube 3 and by means of a clockwork or an electric motor 8 through an interposed gear ratio 9 to slow is rotated at a uniform speed.

Der Motor 8 ist am Rohr 3 befestigt, welches demnach auch die Schale 6 trägt, welche zufolge der getroffenen Anordnung unterhalb der am Pendel befindlichen Bürsten sich verstellt, wenn das Rohr 3 in eine schräge Lage kommt. Hierbei verbleibt aber die Hohlkugelfläche der Schale in dauernder Berührung mit den Bürsten. Die Schale selbst besteht aus Isolationsmaterial und besitzt eine radial gerichtete Schiene aus stromleitendem Metall. Natürlich kann die Anordnung auch umgekehrt getroffen sein, derart, daß die Schale stromleitend ist, die radiale Schiene dagegen isolierend wjrkt. Wenn das Rohr lotrecht steht, befinden sich die drei Bürsten 5^, 5$, 5_C auf einer Kreislinie, die konzentrisch zur Pendelachse liegt (Abb. 5), und die ZÄtintervalle, welche die Zeitpunkte des Zusammentreffens der radialen Schiene 10 mit den einzelnen Bürsten (vom Radius o_sa an gerechriet) voneinander trennen, entsprechen beziehentlich den Winkeln o°, 120° und 240⁰ in Abb. 11. _iOo Die Lage des Radius O₁ an der Meßvorrichtung läßt sich aus der durch den Elektromagneten 4 der Meßvorrichtung gelieferten Angabe ableiten.The motor 8 is attached to the tube 3, which accordingly also carries the shell 6, which, according to the arrangement made, moves below the brushes located on the pendulum when the tube 3 comes into an inclined position. Here, however, the hollow spherical surface of the shell remains in constant contact with the brushes. The shell itself consists of insulation material and has a radially directed rail made of electrically conductive metal. Of course, the arrangement can also be made the other way round, in such a way that the shell is electrically conductive, while the radial rail, on the other hand, has an insulating effect. When the pipe is perpendicular, the three brushes 5 ^, 5 $, 5 _{C are} on a circular line which is concentric to the pendulum axis (Fig. 5), and the ZÄtintervalle, which the points in time of the meeting of the radial rail 10 with the individual brushes (of radius o _sa on equitable advised) separate from each other, correspond beziehentlich the angles o °, 120 ° and 240 ⁰ in Fig. 11. _iO o the location of the radius O ₁ at the measuring device can be made by the electromagnets 4 of the measuring device Derive the information provided.

Wenn das Rohr von der Senkrechten abweicht und demzufolge der Mittelpunkt C der Schale von der Pendelachse abrückt, so sind die Zeitintervalle, die zwischen dem Vorbeistreichen der Radialschiene 10 am Merkpunkt 1 und den einzelnen Bürsten liegen, proportional den Winkeln U₁, <5₂ und (S₃ in Abb. 12. Die n₀ Werte dieser Winkel kennzeichnen der Größe und Richtung nach die vorhandene Ablenkung c C₁. Die Kenntnis der Winkel ^₁ und <5"₂ genügt zur Ermittlung der Lage des Punktes G'; denn, da der Stern, dessen drei Bürsten die Sternspitzen bilden, parallel zu sich selbst verbleibt, solange das Rohr keine Verdrehung um seine eigene Achse erfährt, so ergibt sich der Wert von O₃ aus den Werten von O₁ und έ"₂.If the tube deviates from the vertical and consequently the center point C of the shell moves away from the pendulum axis, the time intervals between the sweeping of the radial rail 10 past the notation point 1 and the individual brushes are proportional to the angles U ₁ , <5 ₂ and (S ₃ in Fig. 12. The n ₀ values of these angles characterize the size and direction of the existing deflection c C _1. Knowledge of the angles ^ ₁ and <5 " ₂ is sufficient to determine the position of the point G '; Since the star, whose three brushes form the star tips, remains parallel to itself as long as the tube does not experience any rotation about its own axis, the value of O ₃ results from the values of O ₁ and έ " ₂ .

Außer dem Merkpunkte 1 können noch zwei weitere Merkpunkte 2 und 3 (Abb. 13) vorgesehen werden, die um 120 ° und 240 ° vomIn addition to cue point 1, two further cue points 2 and 3 (Fig. 13) can be provided that are 120 ° and 240 ° from

Punkte ι abstehen. Die Lage der Radien o_5a, o_s&, o_5c ist dann durch die Winkel a, β und γ bestimmt, die diese Radien mit den Radien O₁, . O₂ und O₃ bilden. Diese Winkel gelten, im Sinne der Drehbewegung eines Uhrzeigers gemessen, als positiv, im umgekehrten Sinne betrachtet, als negativ. Die Größe der Winkel et, β und γ ist bestimmt durch die Strecken, die die Merkpunkte von den Strichen trennen,Points ι stick out. The position of the radii o _5a , o _s &, o _5c is then determined by the angles a, β and γ , which these radii with the radii O _1,. Form O ₂ and O ₃ . Measured in the sense of a clockwise rotation, these angles are considered positive and, viewed in the opposite direction, negative. The size of the angles et, β and γ is determined by the distances that separate the points of interest from the lines,

ίο welche die Elektromagnete, in Übereinstimmung mit den Bürsten, am Umfang der Scheibe der Registriervorrichtung aufzeichnen. Diese Strecken kennzeichnen sonach die Größe und Richtung der Ablenkung.ίο which the electromagnets, in accordance Use the brushes to draw on the circumference of the recorder disk. These routes characterize the size and direction of distraction.

Betrachtet man als Beispiel (Abb. 14) eine Verschiebung des Mittelpunktes C' in Richtung des Radius C₂, so ist β ständig gleich Null, während 0. positiv ist und wächst.If one considers a shift of the center point C 'in the direction of the radius C ₂ as an example (Fig. 14), then β is constantly equal to zero, while 0. is positive and grows.

Zählt man die Orientierungen vom Punkte ο aus dieser Abbildung, so beträgt hier die Orientierung 60 °, gerechnet im umgekehrten Sinne der Uhrzeigerdrehbewegung; die Amplitude von c c' in Graden ausgedrückt beträgt:If you count the orientations of point ο from this figure, the orientation here is 60 °, calculated in the opposite sense of the clockwise rotation; the amplitude of c c ' expressed in degrees is:

für C'i - Gi for C'i - Gi

- α- α

2^C 2 ^C

3°3 °

a 10 21 32. a 10 21 32.

Einer jeden dieser Lagen von C" entspricht ein ganz bestimmter Wert von a, der durch die beispielsweise in Millimetern ausgedrückten Strecken I₀₁, i„₂» *«3 gemessen wird. Trägt man entsprechend zwei rechtwinkligen Achsen die diesen d?ei Lagen von C entsprechenden Werte et und β ein, so erhält man drei Punkte der Kurve der Lagen von C für eine Orientierung von 60 ° bei wechselnder Amplitude. Desgleichen kann man die Kurven der durch a und β gekennzeichneten Lagen von C auch für andere Orientierungen und für beispielsweise von 5 zu 5⁰ wachsende Amplituden aufzeichnen. Man erhält dann Abb. 15, aus der die Kurven gleicher Orientierung und variabler Amplitude ersichtlich sind. Nun verbindet man auf diesen verschiedenen Kurven die einer gleichen Amplitude C C der Ablenkung entsprechenden Punkte, zeichnet die Kurven gleicher Amplitude und Orientierung auf und erhält in dieser Weise ein Diagramm, welches gestattet, für zwei beliebige Werte von c, und ß, die .Amplitude und Orientierung der entsprechenden Ablenkung aufzufinden.Of each of these layers of C "corresponds to a very specific value of a, by the expressed for example in millimeters lines I _01, i" is measured ₂ "*." 3 Plotting according to two orthogonal axes, the d these? Ei layers of C corresponding values et and β a, we obtain three points of the curve of the layers of C for an orientation of 60 ° with varying amplitude. Similarly, one can the curves by a document and β indicated by C to other orientations, and for example, from 5 to record to 5 ⁰ increasing amplitudes. one then obtains Fig. 15, from which the curves of equal orientation and variable amplitude are visible. Now one combines these different curves that of an equal amplitude CC of deflection corresponding points, records the curves of the same amplitude and Orientation on and in this way receives a diagram which allows, for any two values of c, and ß, the amplitude and orientation of the find appropriate distraction.

Der Deutlichkeit halber empfiehlt es sich, drei Diagramme aufzuzeichnen, von denen das erste einem positiven α und negativen ß, das zweite einem positiven β und negativen γ und das dritte einem positiven γ und einem negativen α entspricht.For the sake of clarity, it is advisable to draw three diagrams, the first of which corresponds to a positive α and negative ß, the second to a positive β and negative γ, and the third to a positive γ and a negative α.

Ein jedes dieser Diagramme wird nur für die 120° Orientierung benutzt, welche die deutlichsten Ablesungen liefern.Each of these diagrams is only used for the 120 ° orientation that the provide clearest readings.

Diese Diagramme können auch aus der Erfahrung heraus aufgezeichnet werden, indem man dem Rohre des Apparates ganz bestimmte Neigungen und Richtungen (Orientierungen) verleiht und dabei die Strecken abliest, welche die Werte der entsprechenden Winkel α, β und γ messen. In dieser Weise wird jeder auf den Apparat zurückführbare Fehler vermieden, da ja lediglich die Mittel zum Ablesen der Lagen des Rohres und der auf dem Meßinstrument verzeichneten Winkel für die Bestimmung der Präzision der Messungen maßgebend sind. Letztere wird demnach sehr groß sein.These diagrams can also be recorded from experience by giving the tube of the apparatus very specific inclinations and directions (orientations) and reading the distances that measure the values of the corresponding angles α, β and γ. In this way, any error that can be traced back to the apparatus is avoided, since only the means for reading the positions of the pipe and the angles recorded on the measuring instrument are decisive for determining the precision of the measurements. The latter will therefore be very large.

Abb. 15 ist ein in dieser Weise durch Eichung des Apparates aufgestelltes Diagramm. Sind die Abweichungen des Rohres gegenüber der Entfernung zwischen den Bürsten gering, so überschreiten die Winkel α, β und γ nie den Wert +. 60°, und die auf diese drei Winkel bezüglichen Angaben können durch einen gleichen Elektromagneten eingetragen werden. Die durch ζ_α gelieferte Angabe wird stets die dem Merkpunkte 1, die durch 5& eingetragene, die dem Merktptmkte 2 zunächst gelegene sein. Die zum Messen der Winkel α, β, γ dienende Registriervorrichtung besitzt eine kreisförmige Scheibe 11, welche synchron mit der Schale 6 des Meßapparates umläuft. Auf dieser Scheibe 11 befindet sich ein _tBlatt Papier, auf dem ein durch den Anker eines Elektromagneten 13 getragener Schreibstift Striche zieht. Der Elektromagnet 13 ist in den durch die Akkumulatorenbatterie oder eine andere Gleich-Stromquelle von beispielsweise 16 Volt Spannung gespeisten Stromkreis der Bürsten ζ_Λ, 5j, 5_c geschaltet. Die Welle 7 der Schale liegt im gleichen Stromkreis und wird vorzugsweise durch einen Synchronmotor (Abb. 8) angetrieben, dessen Dreiphasenstator mit 15 und dessen durch Gleichstrom erregter Rotor mit 16 bezeichnet ist. 17 ist der Elektromagnet einer Bremse, welche im gewünschten Augenblick die Pendelbewegung sperrt. Der Elektromagnet 18 steht in Verbindung mit dem Kontakt 5d und liefert den Merkpunkt, von welchem aus der Winkel α zu rechnen ist.Fig. 15 is a diagram established in this way by calibrating the apparatus. If the deviations of the tube compared to the distance between the brushes are small, the angles α, β and γ never exceed the value +. 60 °, and the information relating to these three angles can be entered by the same electromagnet. The information provided by ζ _α will always be that of note 1, that entered by 5 &, that of note 2 next. The recording device used to measure the angles α, β, γ has a circular disk 11 which rotates synchronously with the shell 6 of the measuring apparatus. On this disk 11, there is a _t sheet of paper on which a worn by the armature of an electromagnet 13 pulls the pen strokes. The electromagnet 13 is fed by ζ in the storage battery or other DC power source, for example, 16 volts voltage circuit of the brush _Λ, 5j, switched _c. 5 The shaft 7 of the shell is in the same circuit and is preferably driven by a synchronous motor (Fig. 8) whose three-phase stator is denoted by 15 and whose rotor, excited by direct current, is denoted by 16. 17 is the electromagnet of a brake, which blocks the pendulum movement at the desired moment. The electromagnet 18 is connected to the contact 5d and provides the point of notion from which the angle α is to be calculated.

Es leuchtet ein, daß bei jeder Berührung einer Bürste durch die stromleitende Schiene 10 der Stromkreis 13, 14 geschlossen wird und der Schreibstift 12 auf dem Papierblatt der Registriervorrichtung einen radialen Strich zieht. Durch den Elektromagneten 18 wird pro Umdrehung der Scheibe 11 ebenfalls je ein Strich gezogen. Diese vier Striche geben das Maß der Winkel α, β, γ. Es besteht tatsächlich eine Kontrolle des Synchronismus; alle durch den Elektromagneten 18 aufgezeichneten Striche » (ein Strich pro Umdrehung der Schale) müssen sich zu einem einzigen Strich von geringer Dicke überlagern. Im übrigen müssen beiIt is clear that each time a brush is touched by the conductive rail 10, the circuit 13, 14 is closed and the pen 12 draws a radial line on the paper sheet of the recording device. The electromagnet 18 also draws a line per revolution of the disk 11. These four lines indicate the dimensions of the angles α, β, γ. There is actually a control of synchronism; all the lines recorded by the electromagnet 18 (one line per revolution of the shell) must be superimposed into a single line of small thickness. In addition, must be at

vorhandenem Synchronismus die die Winkel a, β, γ fixierenden Striche sich für jeden Winkel ebenfalls zu einem einzigen, dünnen Strich überlagern. Diese Überdeckung unterbleibt, wenn kein Synchronismus vorhanden ist, oder das Pendel im Augenblick der Ablesung noch ausschwingt. Die Punkte i, 2, 3 bis 8 in Abb. 8 bezeichnen die Stromabnahmequelle für den Synchronmotor sowie die Bürsten bzw. an-existing synchronism, the lines fixing the angles a, β, γ are also superimposed into a single, thin line for each angle. This overlap does not take place if there is no synchronism or if the pendulum is still swinging at the moment of reading. Points i, 2, 3 to 8 in Fig. 8 designate the source of current consumption for the synchronous motor and the brushes or other

to deren Stromkreise der Meßvorrichtung. An diese Punkte schließen sich die Leiter des Kabels an, welches die Meßvorrichtung 'mit der Registriervorrichtung ^verbindet.to their circuits of the measuring device. The heads of the Cable, which the measuring device 'with the registration device ^ connects.

Abb. 9 ist eine Ausführungsform der Meßvorrichtung, welche sich von der vorbeschriebenen Anordnung nach Abb. 3 durch einige Einzelheiten unterscheidet. Das Pendel 20 ist mittels eines Kardangelenkes 21 an einen Zwischenpunkt der Rohrhöhe aufgehängt. Die Zapfen 22 des Innenkranzes 23 ruhen in Kugellagern 24, welche ebenfalls die Zapfen 25 des Außenkranzes tragen. Der Außenkranz 26 ruht auf dem Absatz 27 einer Hülse 28, "welche an einem mit geringer Reibung in das Schutzrohr 30 eingeschobenen Gerippe 29 befestigt ist. Das Pendel ist an seinem unteren Ende mit einem Gegengewicht 31 versehen, während an seinem oberen Ende die Bürsten 33 angeordnet sind. Die Schale 34 sitzt auf einer Welle 35, welche mittels Kugellager 36 in einem Support 37 ruht,· der mittels Bolzen 38 am Motorgehäuse 39 befestigt ist. Der Motor ist am Gerippe 29 befestigt, und seine Welle 40 treibt durch die Vermittlung eines Zahngetriebes 41 ein an der Schale 34 befestigtes Zahnrad 42 an. Die umgestülpte Lage der Schale, d. h. ihre Anordnung oberhalb des Pendels hat den Zweck, zu verhindern, daß sich fremde Stoffe (Schmutz) in der Konkavität der Schale ansammeln, was den Kontakt zwischen den Bürsten und der stromleitenden Radialschiene erschweren könnte. Am unteren Ende des Gerippes 29 ist ein Ring 43 befestigt, der auf dem Boden 44 des Schutzrohres 30 Jruht und einen Elektromagneten 45 trägt, dessen Anker 46 durch eine Feder 47 gegen das Gegengewicht 31 des Pendels gedrückt wird, wenn der Apparat nicht arbeitet, wodurch das Pendel unbeweglich gehalten wird. Oben läuft das Gerippe 29 in einen Griff 48 aus, mit dessen Hilfe die Vorrichtung in das Schutzrohr 30 so weit eingeschoben wird, bis der Ring 43 gegen den Ring 49 stößt.Fig. 9 is an embodiment of the measuring device which differs from that described above Arrangement according to Fig. 3 differs by a few details. The pendulum 20 is suspended by means of a universal joint 21 at an intermediate point of the pipe height. the Pin 22 of the inner rim 23 rest in ball bearings 24, which also the pin 25 of the Wear the outer wreath. The outer rim 26 rests on the shoulder 27 of a sleeve 28, "which a framework 29 pushed into the protective tube 30 with low friction is attached. The pendulum is provided with a counterweight 31 at its lower end, while on the brushes 33 are arranged at its upper end. The shell 34 sits on a shaft 35, which rests in a support 37 by means of ball bearings 36, which by means of bolts 38 on the motor housing 39 is attached. The motor is attached to the frame 29 and its shaft 40 drives through the intermediary of a toothed gear 41, a gear 42 attached to the shell 34 at. The everted position of the shell, i.e. H. their arrangement above the pendulum has the Purpose of preventing foreign matter (dirt) from accumulating in the concavity of the bowl, which could make contact between the brushes and the electrically conductive radial rail more difficult. At the bottom of the A ring 43 is attached to the framework 29, which rests on the bottom 44 of the protective tube 30 and carries an electromagnet 45, the armature 46 of which is pressed against the counterweight by a spring 47 31 of the pendulum is depressed when the apparatus is not working, causing the pendulum is held immobile. Above the frame 29 runs out in a handle 48, with the Help the device is pushed into the protective tube 30 until the ring 43 against the ring 49 pushes.

Die Registriervorrichtung weist eine kreisförmige Scheibe 50 auf, deren Welle 51 in einem am Gestell 53 befestigten Spurlager 52 ruht. Auf der Welle 51 sitzt ein Schraubenrad 54, das durch eine Schnecke 55 angetrieben wird, die auf der Welle eines vom Gestell 53 getragenen Synchronmotors 56 festgekeilt ist. Das Gestell ist mit einem- Tisch 57 versehen, in den ein radialer Schlitz 58 eingeschnitten ist. Dieser mit Führungen versehene Schlitz dient zur Aufnahme eines durch Rollen oder Kugeln 60 getragenen Schlittens 59, welcher mit einem Elektromagneten 61 ausgestattet ist, dessen Anker an einem schwingbar gelagerten Hebel 62 befestigt ist, an dessen entgegengengesetztes Ende ein einen Schreibstift 66 tragender Arm 63 angelenkt ist. Durch eine Feder 64 wird der Hebel 62 gegen einen Anschlag 65 gedrängt. Bei Erregung des Magneten 61 wird jedoch dieser Hebel so geschwungen, daß der Stift 66 auf der Scheibe · 50 einen radialen Strich zieht. Der Elektromagnet 61 ist in den Stromkreis der auf der Schale reibenden Bürsten eingeschaltet.The registration device has a circular disc 50, the shaft 51 of which is shown in FIG a track bearing 52 attached to the frame 53 rests. A helical gear is seated on the shaft 51 54, which is driven by a worm 55 on the shaft of one of the Frame 53 carried synchronous motor 56 is wedged. The frame is with a table 57 provided, in which a radial slot 58 is cut. This one provided with guides Slot is used to receive a carriage carried by rollers or balls 60 59, which is equipped with an electromagnet 61, the armature of which can swing on one mounted lever 62 is attached, at the opposite end of a pen 66 carrying arm 63 is articulated. By a spring 64, the lever 62 is against a Stop 65 pushed. When the magnet 61 is excited, however, this lever is swung in such a way that that the pin 66 on the disk x 50 draws a radial line. The electromagnet 61 is connected to the circuit of the brushes rubbing on the bowl.

Es empfiehlt sich, die durch den Schreibstift 66 beschriebenen Kreise zu trennen, wenn die Ablesungen in verschiedenen Tiefen vorgenommen werden. Zu diesem Zwecke ist der Schlitten 59 mit einer Zahnstange 67 versehen, die mit einem Zahnrade 68 kämmt, auf dessen Welle ein mit schrägen Zähnen versehenes Rad sitzt, das durch eine besondere, z. B. durch eine Taste überwachte Vorrichtung um je einen Zahn fortgeschaltet wird. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer abgeschrägten Klinke 69 bestehen, welche auf die schrägen Zahnflanken einwirkt, sobald sie mittels des Tastenhebels 71 um die Welle 70 geschwungen wird.It is best to separate the circles written by pen 66 when taking readings at different depths. For this purpose, the carriage 59 is provided with a rack 67 which meshes with a gear 68, on the shaft of which sits a wheel provided with oblique teeth , which is driven by a special, e.g. B. device monitored by a button is advanced by one tooth. This device can for example consist of a beveled pawl 69 which acts on the inclined tooth flanks as soon as it is swung around the shaft 70 by means of the key lever 71.

Der Kontakt 5^ (Abb. 8) ist an den Elektromagneten 72 angeschlossen, dessen Anker am schwingbar gelagerten Hebel 73 befestigt ist, an dessen oberes Ende ein einen Schreibstift tragender Arm 74 angelenkt ist. .The contact 5 ^ (Fig. 8) is on the electromagnet 72 connected, the armature of which is attached to the pivotably mounted lever 73, at the upper end of which is a pen supporting arm 74 is articulated. .

Claims

Patent Claims:

i. Device for determining the deflection of boreholes in which the changes in position a measuring instrument introduced into the borehole versus one freely suspended in this instrument Pendulum for controlling electrical, to one located outside the borehole Serving receiver apparatus connected circuits, characterized in that the pendulum carries contacts that are opposed to the corners of an equilateral polygon an organ are arranged, which revolves around a through the pendulum suspension point going axis rotates uniformly, so that these contacts a rotating Organ intended contact met in time intervals, which are after the -. direct mutual positions between the rotating organ and the pendulum, whereby current pulses are sent up directly into the receiving apparatus, which

the information required to accurately determine the deflections of the borehole deliver.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the rotating

Organ is designed as a spherical shell consisting of insulating material, whose Center is in the center of oscillation of the pendulum, and that this bowl ίο provided with an electrically conductive radial rail which comes into contact with the grinding brushes of the pendulum.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the grinding brushes of the pendulum balanced by a counterweight above the pendulum suspension point are located and the spherical shell with the concavity facing downwards These brushes are arranged so that no foreign substances are deposited in the shell can.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the pendulum through the resilient armature of an electromagnet arranged under the pendulum can be held immovable, the arrangement is such that when this electromagnet is excited, the pendulum is released.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the rotating Organ, the pendulum and the brake electromagnet are arranged in a framework, which with low friction into the interior of the protective tube can be inserted.

6. Apparatus according to claim l, characterized characterized in that the receiver apparatus set up outside the borehole has one with the circumferential shell of the Measuring device synchronously rotating table and one through one to the rotating Contact of the measuring device connected electromagnet has operated pen, which work together so that each time it encounters said circumferential contact with one of the brushes of the pendulum, a radial line appears is recorded on the rotating table.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the electromagnet (61) is carried by a carriage sliding in a radial slot in the frame, which is driven for this purpose by a rack and a gear, which is in motion by a button lever is set, which, as soon as you press it down, causes a meshing on the shaft of the rack Gear attached wheel with oblique teeth is advanced by one tooth each.

8. Apparatus according to claim 1 and 6, characterized in that for relief the measuring device has a fixed brush to identify the records, which makes an additional contact with each rotation of the movable contact and to an electromagnet is connected, which actuates a second pen located on the rotating table.

Please refer to the sheet of drawings.