DE3705852A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung von verlaeufen bei tieflochbohrarbeiten und zur gegensteuerung nach erfolgter schieflaufanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Tieflochbohrungen, wobei der Bohrer am Ende eines Bohrrohres befestigt ist, sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Durchführung von Tieflochbohrungen hat es sich als nachteilig herausgestellt, daß z. B. bei Gefüge­ störungen oder Ungleichheiten der zu bohrenden Gegen­ stände, wie z. B. Kesselböden von Dampferzeugern oder durch mangelnde Qualität des Bohrwerkzeuges oder Bohrers ein Verlaufen bzw. Schieflaufen des Bohrers nicht ausge­ schlossen werden kann.

Diese Bohrerverläufe führen zu folgenschweren Quali­ tätsminderungen, die zu teuren Nachbesserungen zwingen oder gar die Einordnung des Werkstückes als Ausschuß nach sich ziehen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Erkennung von Bohrver­ läufen zu ermöglichen und weiterhin diese rückgängig zu machen, so daß Qualitätsminderungen oder gar die Produk­ tion von Ausschußteilen vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Erkennung der Verläufe und durch eine Gegensteuerung nach erfolg­ ter Schieflaufanzeige.

Im einzelnen wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Bohren der Bohrverlauf (Auswandern der Bohrerspitze gegenüber der geplanten Bohrstrecke) die Ausbiegung des Bohrrohres zwischen zwei Lagern bestimmt wird und das Bohrrohr so zurückgestellt wird, daß seine Achse mit der mit dem gewollten Verlauf des Bohrlochs fluchtenden Achse übereinstimmt.

Vorrichtungsmäßig wird die erfindungsgemäße Aufgabe bei der eingangs genannten Bohrvorrichtung dadurch gelöst, daß die Lagerung zwei eine Ausbiegung der Bohrrohrachse gestattende Lager enthält, zwischen denen eine Sonde zur Messung der Auslenkung und eine Gegensteuermechanik zur Zurückstellung der Achse des Bohrrohres eingesetzt ist.

Vorteilhaft können die die Ausbiegung gestattenden Lager zu ihrer Beweglichkeit in Kugelkalotten eingefügt sein und die erforderliche Rückstellung der Bohrrohrauslen­ kung kann durch eine zwischen den Lagern angebrachte, exzentrisch gelagerte Scheibe mit einer Führung für das Bohrrohr oder alternativ durch eine mittels Supporten bewegliche Führung für das Bohrrohr erfolgen.

Die erfindungsgemäßen Mittel ermöglichen auf einfache Art die Erkennung und Vermeidung von Verläufen von Boh­ rungen bzw. Schiefbohrungen und es kann daher von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen wer­ den.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Idealzustand einer Tiefloch­ bohrung ohne Verlauf,

Fig. 2 das Schema gemäß Fig. 1 mit einem Bohrerver­ lauf,

Fig. 3 schematisch eine Rückstellungseinrichtung mit mittlerer Führung,

Fig. 4 die Verstellung der Führung mittels einer exzentrisch gelagerten Scheibe und

Fig. 5 schematisch die Auslenkung der Bohrrohrmittel­ achse nach erfolgtem Verlauf der Bohrung.

Wie bereits vorstehend genannt, können die Ursachen der Bohrerverläufe verschiedener Natur sein. Gleichzeitig oder sich überlagernd kann die Ursache in der Bohrer- und Anschliffgenauigkeit liegen, weiterhin in der Ma­ schinen- und Werkstückgenauigkeit, in der Wärmeent­ wicklung beim Bohren und auch in anderen, noch nicht genauer bestimmten Gründen liegen.

Zur Vermeidung des Verlaufes ist die Bohrvorrichtung wie folgt aufgebaut:

Neben der üblichen Lagerung des Bohrers 1 in einer Bohrerführungsbuchse 2 und des angetriebenen Bohrrohres 3 in achsfluchtend mitlaufendem Lager 4 sind zwei wei­ tere Lagerungen 5 des Bohrrohres 3 in einem ausreichen­ den axialen Abstand zueinander vorhanden.

Die Lagerungen sind in Kugelkalotten 6 in der Weise eingebaut, daß sich die Bohrrohrachse winklig zur In­ nenachse verstellen und/oder verstellt werden kann (Fig. 1 und 2).

Zwischen den Lagerungen 5 mit Kugelkalotten 6 ist eine Ringsonde 7 eingesetzt, mit der ein Durchbiegen oder Ausweichen des Bohrrohres 3 unter dem Bohrdruck ange­ zeigt und gemessen werden kann. Die so festgestellte Abweichung des Bohrrohres 3 von der idealen Fluchtachse 8 zeigt der Beginn eines Bohrverlaufes 9.

Ebenfalls zwischen den Lagerungen 5 mit Kugelkalotten 6 ist eine Führung 10 zur Gegensteuerung des Bohrerver­ laufs durch radialen Druck auf das Bohrrohr 3 entgegen­ gesetzt der durch die Sonde festgestellten Durchbiegung des Bohrrohres 3 vorhanden. Die Führung (Gegensteuerme­ chanik) 10 kann durch exzentrische Lagerung und Ver­ stellung des Bohrrohres 3 hydraulisch über radial zur Bohrrohrachse angebrachte Zylinder, über Kreuzschlitten oder ähnliche Konstruktionen, z. B. mit Schrittmotoren, ausgeführt werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist eine mit der exzentrischen Verstellmechanik 10 absichtlich herbeige­ führte Fluchtabweichung 11 des Bohrrohres 3 zur vorbeu­ genden Verstellung, wobei durch eine kontinuierliche Drehbewegung der Mechanik 10 um den Mittelpunkt 12 (Fig. 3 bis 5) der Fluchtachse 8 dem Bohrerverlauf entgegengewirkt wird. Hierüber kann die Drehbewegung im Drehsinn des Bohrers 1 oder entgegengesetzt erfolgen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Tiefloch­ bohrungen, wobei der Bohrer am Ende eines Bohrrohres befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Bohrverlauf (Auswandern der Bohrerspitze gegenüber der geplanten Bohrstrecke) die Ausbiegung des Bohr­ rohres zwischen zwei Lagern bestimmt wird und das Bohrrohr so zurückgestellt wird, daß seine Achse mit der mit dem gewollten Verlauf des Bohrlochs fluchten­ den Achse übereinstimmt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Bohrer, der an einem Bohrrohr gehaltert ist und einer Lagerung für das Bohrrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (4) zwei eine Ausbiegung der Bohrrohrachse gestattende Lager (5, 6) enthält, zwischen denen eine Sonde (7) zur Messung der Auslenkung und eine Gegensteuermechanik (10) zur Zurückstellung der Achse des Bohrrohres (3) eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ausbiegung gestattenden Lager (5, 6) zu ihrer Beweglichkeit Kugelkalotten aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, ge­ kennzeichnet durch eine zwischen den Lagern (5, 6) angebrachte, exzentrisch gelagerte Scheibe (7) mit einer Führung für das Bohrrohr (3).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, gekenn­ zeichnet durch eine mittels Supporten bewegliche Führung für das Bohrrohr (3).