DE385131C - Method and device for controlling the drilling feed rate in earth drilling rigs - Google Patents
Method and device for controlling the drilling feed rate in earth drilling rigsInfo
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
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Description
AUSGEGEBEN
AM 12. NOVEMBER 1923ISSUED
ON NOVEMBER 12, 1923
KLASSE 5 a GRUPPECLASS 5 a GROUP
(H 92538 VI\5a)(H 92538 VI \ 5 a)
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen für Erdbohranlagen u. dgl. und betrifft inbesondere eine selbsttätige Einstellung des Bohrwerkes entsprechend der AViderstandsfähigkeit oder der Art der Formation, auf die der Bohrer während des Bohrvorganges auftrifft.The invention relates to methods and devices for earth drilling rigs and the like. and relates in particular to an automatic adjustment of the boring mill according to the A resistance or the type of formation encountered by the drill bit during the drilling process.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Regelverfahrens der oben angedeuteten Art, durch welches die Regelung befreit wird von Unregelmäßigkeiten, Schlüpfungen, veränderlichen Reibungen u. dgl., die sich bei Regelungen und Antrieben mittels Riemen, Wasserdruck, Dampf, Preßluft und Reibungseinrichtungen finden, welche in der einschlägigen Technik Verwendung finden. Weiter sieht die Erfindung ein Verfahren vor, derart, daß die mechanischen Kräfte, die während der Regelung nutzbar gemacht werden, ihre Richtung nicht ändern, d. h. die Kräfte werden niemals umgekehrt, sondern verändern allein ihre Größe. Hierdurch werden die störenden Einflüsse der Massenträgheit auf das geringste Maß gebracht, vmff die Regelung wird unabhängig von Abnutzung und Bewegungsverlust in der Einrichtung. Auf diese Weise schafft die Erfindung ein Regelverfahren für Erdbohrapparate, das zwangläufig und außerordentlich genau, empfindlich und schnell in der Wirkung ist.An object of the invention is to provide a control method of those indicated above Type by which the regulation is exempted from irregularities, slippage, variable friction and the like, which occur in controls and drives by means of belts, Water pressure, steam, compressed air and friction devices can be found in the relevant Find technology use. The invention also provides a method such that that the mechanical forces that are made available during the regulation, their Do not change direction, d. H. the forces are never reversed, but only change her size. As a result, the disruptive effects of inertia are reduced to a minimum Brought to measure, vmff the scheme is independent of wear and tear and loss of movement in the facility. In this way, the invention creates a control method for earth drilling apparatus, that inevitably and extremely precisely, sensitive and quick in effect is.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Erd'bohrverfahrens, durch das das Vorschubverhältnis des Schneidwerkzeuges selbsttätig geregelt wird. Dieses Verfahren ist von hoher Wichtigkeit bei Bohrverfahren mit Flüssigkeits- oder Schlammspülung, da die Erfindung es praktisch und leicht macht, das neue Merkmal des Vorschaltens des Bohrwerkzeuges in Übereinstimmung mit den Anforderungen und Begrenzungen erfolgen zu lassen, die durch den Flüssigkeitsumlauf bedingt werden, mögen nun gashaltige oder wasserhaltige Formationen der Bearbeitung unterliegen; weiter macht die Erfindung es möglich, das Festsetzen vonAnother object of the invention is to provide an earth drilling method by which the feed ratio of the cutting tool is regulated automatically. This procedure is of great importance in fluid or mud drilling operations as the invention the new feature of inserting the drilling tool makes it practical and easy to be made in accordance with the requirements and limitations imposed by The fluid circulation may be conditioned, like gaseous or water-containing formations subject to processing; The invention also makes it possible to fix
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Klumpen von Lehm ο. dgl. am Bohrer zu verhindern oder die Bohrwerkzeuge zurückzuführen. Lumps of clay ο. Like. To prevent the drill or return the drilling tools.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Erdbohrverfahrens, durch das ein gleichbleibender Druck auf das Schneidwerkzeug für eine vorliegende Substanz aufrechterhalten werden kann, trotzdem dieser Druck selbsttätig im umgekehrten Verhältnis ίο zu der Härte des Stoffes verändert wird, der durchbohrt werden muß. Auf diese Weise wird das Werkzeug mit der größten Geschwindigkeit vorgerückt, die sich mit der Sicherheit vereinbaren läßt, und darüber hinaus werden die verschiedenen Teile des Bohrwerks gegen Überanspruchung und Bruch geschützt, wie sie bei den von Hand geregelten Bohranlagen der bisherigen Technik eintraten.Another object of the invention is to provide an earth drilling method by that maintain a constant pressure on the cutting tool for a substance present can be, despite this pressure automatically in the opposite proportion ίο is changed to the hardness of the fabric that needs to be pierced. That way will the tool advanced at the greatest speed that is compatible with safety lets, and in addition, the various parts of the boring mill are against overload and breakage, as in the case of the hand-controlled drilling rigs used to date Technology entered.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Bohrverfahrens mit einem drehbaren Schneidwerkzeug mit Hilfe von zwei antreibenden Gliedern und einer zwischengefügten Differentialvorrichtung, wodurch vom Schneidwerkzeug dauernd ein Druck ausgeübt wird, der eine Funktion des Werkzeuggewichtes, modifiziert nach Maßgabe des Widerstandes, ist, den die zu durchbohrende Formation bietet. Zu den Aufgaben der Erfindung gehört es weiter, eine Anlage zum Bohren und Intätigkeitsetzen eines Bohrloches o. dgl. zu schaffen, welche einen Mindestbetrag von Anlagekosten bei einfacher und gedrungener Bauart erfordert, verhältnismäßig billig in Aufbau und sparsam im Betriebe ist.Another object of the invention is to provide a drilling method with a rotatable cutting tool with the help of two driving links and one in between Differential device, whereby a pressure is constantly exerted by the cutting tool, which is a function of the tool weight, modified according to the resistance offered by the formation to be pierced. The objects of the invention also include a system for drilling and putting into action a borehole o. The like. To create, which a minimum amount of investment costs Requires simple and compact design, relatively cheap to build and economical is in operation.
Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine Anlage zur Herstellung von Bohrlöchern mit den obenerwähnten Merkmalen zu schaffen, bei der eine elektrische Antriebskraft der allgemeinen Anwendung für die vielfachen Vorgänge beim Bohren und bei der Produktion zugängig gemacht wird. !Another object of the invention is a system for producing boreholes to provide with the above-mentioned features, in which an electric driving force general application for the multiple operations involved in drilling and production is made accessible. !
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Bohrwerk zu schaffen, das eine Zu- j sammenfügung von gedrungenen Einheiten darstellt, die leicht in ein Gehäuse eingeschlossen werden können, das abgeschlossen ist, um eine Sicherheit gegen Beschädigung für den Arbeiter zu schaffen, und das eine möglichst geringe Bodenfläche beansprucht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Geschwindigkeitsregelsystems für die beschriebene Bohranlage, durch das unter allen Bohrverhältnissen ein bestimmter Grenzkraft- oder Kontaktdruckunterschied von wesentlicher Größe aus einem wechselnden Höchstwert erhalten wird.It is still another object of the invention to provide a boring mill that has a Zu- j represents the assembly of compact units that are easily enclosed in a housing that is completed to provide security against damage for the To create workers, and that takes up as little floor space as possible. Another object of the invention is Creation of a speed control system for the drilling rig described, through which under all drilling conditions a certain limit force or contact pressure difference of substantial size is obtained from a changing maximum value.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist dieAnother object of the invention is
Schaffung eines einfachen selbsttätigen Mittels zum Abmessen und Anzeigen des Druckes auf die Bohrerschneide für alle Bohrverhältnis^e und Arbeitstiefen.To provide a simple self-acting means of measuring and displaying the pressure on the cutting edge for all drilling ratios and working depths.
' Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Meßvorrichtung, in der eine Vereinigung von Anzeigeüberbeanspruchungs- und Druckbegrenzungselementen Anwendung findet, zusammen mit einer gewissen neuen Arbeits- und eine gegenseitige Abhängigkeit schaffenden Einrichtung für bestimmte, : im einzelnen beschriebene Zwecke.'Another object of the invention is to provide a measuring device, in place of an association of Anzeigeüberbeanspruchungs- and pressure relief elements application, together with a certain new work and a mutual dependency-creating means for certain: described in detail purposes.
Weitere Gegenstände der Erfindung ergeben '■ sich aus der nachfolgenden Einzelbeschreibung ■ in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen sindFurther objects of the invention will be apparent '■ from the following detailed description ■ in conjunction with the drawings. In these are
Abb. ι und 2 Kurvenblätter, die gewisse Charakteristiken der Elektromotoren zeigen, welche in Verbindung mit der Erfindung an- ; gewendet werden.Fig. Ι and 2 graphs showing certain characteristics of the electric motors, which in connection with the invention; be turned.
Abb. 3 ist eine halbschematische Ansicht einer Erdbohrvprrichtung, bei der das neue\*erfahren der selbsttätigen Regelung Anwendung finden kann.Fig. 3 is a semi-schematic view of an auger rig that is experiencing the new \ * the automatic regulation can apply.
Abb. 4 ist ein detaillierter Grundriß einer Schachtbohranlage, die die Ausführung der Erfindung verkörpert.Figure 4 is a detailed plan view of a well drilling rig embodying the invention embodied.
Abb. 5 ist eine Seitenansicht dazu.Fig. 5 is a side view thereof.
Abb. 6 ist eine Aufsicht auf die Kupplungsverstellvorrichtung, die bei der Anlage gemäß Abb. 4 Anwendung findet.Fig. 6 is a plan view of the clutch adjustment device used in the system according to Fig. 4 applies.
Abb. 7 und 8 sind schematischeDarstellungen ■ dazu, die die Richtung erkennen lassen, in welcher die Kuppelhebel für die verschiedenen Vorgänge zu handhaben sind.Figs. 7 and 8 are schematic representations of this, which show the direction in which the coupling levers are to be used for the various processes.
Abb. 9 ist ein Querschnitt durch ein Federglied, das bei dem Stellmechanismus nach Abb. 6 Verwendung findet.Fig. 9 is a cross-section through a spring member used in the actuating mechanism according to Fig. 6 is used.
Abb. 10 ist noch eine andere Ausführungsform der Schachtbohranlage, die für das Stoßbohrsystem geeignet ist, undFig. 10 is yet another embodiment of the well drilling rig used for the ram drilling system is suitable, and
Abb. 11 ist eine Seitenansicht dazu. Abb. 12 ist eine kombinierte Meßvorrichtung, die nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.Fig. 11 is a side view thereof. Figure 12 is a combined measuring device made in accordance with the present invention.
Abb. 13 ist eine teils im Aufriß und teils im Schnitt gehaltene Darstellung des in Abb. 12 veranschaulichten Apparates, und Abb. 14 ist eine schematische Darstellung eines Überwachungs- oder Regelungssystems, das nach Maßgabe der Wirkung des in Abb. 12 veranschaulichten Apparates in Tätigkeit zu treten vermag.Fig. 13 is a partly elevational and partly sectional view of the illustration shown in Fig. 12 illustrated apparatus, and Fig. 14 is a schematic representation of a monitoring or control system according to the effect of the illustrated in Fig. 12 Apparatus is able to come into action.
Die Erfindung ist insbesondere geeignet für die Herstellung von Ölbohrlöchern u. dgl., wodurch der verwickelte Kreisgang der handgesteuerten Arbeit während des Drehbohrens eines Bohrloches selbsttätig und mit einer Höchstgeschwindigkeit ausgeführt wird, die sich mit der Betriebssicherheit der Arbeit vereinbaren läßt. Bei derartigen Bohrarbeiten umfaßt die Arbeit des Bohrers mehrere verschiedene Kreisgänge, von denen der eine beginnt, wenn die umlaufende Schneide gerade den Boden des Bohrloches berührt, und endigt,The invention is particularly suitable for the production of oil wells and the like, whereby the intricate circular course of the hand-controlled work during the rotary drilling of a borehole automatically and with a Maximum speed is carried out, which is compatible with the operational safety of the work leaves. In such drilling operations, the work of the drill involves several different ones Circular passages, one of which begins and ends when the circumferential cutting edge just touches the bottom of the borehole,
wenn der Drehring, welcher den Bohrer dreht, bis dicht über den Drehtisch gelangt ist. Das bedeutet, daß dieser Kreisgang der Vollendung einer Strecke von etwa 8 bis 15 m des Bohrloches entspricht.when the rotating ring, which turns the drill, has come close to the turntable. That means that this circular path is the completion of a distance of about 8 to 15 m of the borehole is equivalent to.
Je nach den Erdformationen, die dabei getroffen werden, kann dieser Kreisgang mehrere Stunden dauern, wenn er nicht dadurch unterbrochen wird, daß die Schneiden aus irgendeinem Grunde gewechselt werden. Der Bohrer wird sowohl weiches wie hartes Material treffen, und bei der bisher in der Technik üblichen Betriebsweise mußte der Bohrarbeiter den Bohrer von Zeit zu Zeit nach freier Über-Depending on the earth formations that are hit, this circular path can be several Last hours if it is not interrupted by cutting out some Reason to be changed. The drill will hit both soft and hard material, and with the mode of operation customary in technology up to now, the drill worker had to Drill from time to time after free over-
!5 legung vorschieben. Er mußte, mit anderen Worten, das Bremsband von der Kabeltrommel lösen, so daß sich die Trommel um ein kurzes Bogenstück drehen konnte und dadurch die Bohrerstange senkte und zuließ, daß dieBohrerschneide einen Teil des Gewichtes aufnahm, wenn der Boden des Brunnens berührt wurde. Dann zog der Arbeiter das Bremsband wieder an, um die Trommel in ihrer Lage festzuhalten, so lange bis er glaubte, daß die umlaufende Schneide sich selbst völlig oder annähernd frei geschnitten hatte. Dieser Kreisgang muß ununterbrochen wiederholt werden, wenn die Bohrlochtiefe zunimmt.! 5 advance laying. He had to, with others Words, loosen the brake band from the cable drum, so that the drum is around a short distance Elbow piece could turn, thereby lowering the drill rod and allowing the drill bit took up some of the weight when the bottom of the well was touched. Then the worker pulled the brake band again to hold the drum in place until he thought it was rotating Cut yourself completely or roughly cut free. This cycle must be uninterrupted be repeated when the borehole depth increases.
Der Druck auf die Schneide ist am größten in dem Augenblick, wo die Trommelbewegung wieder zum Stillstand gebracht wird, d. h. wenn der Bohrer zuerst auf den Stoffi auftrifft; er nimmt bis auf Null ab, wenn der ■Bohrer sich selbst frei schneidet. Der Bohrervorschub, gemessen für beliebige Zeit oder Entfernung, ist auf diese Weise nur die Hälfte von dem, der erreicht werden könnte, wenn der Druck durchweg auf einen mit der Sicherheit zu vereinbarenden Höchstwert gehalten würde.The pressure on the cutting edge is greatest at the moment when the drum is moving is brought to a standstill again, d. H. when the drill hits the fabric first; it decreases to zero when the drill ■ cuts itself freely. The drill feed, measured for any time or distance, this way is only half of the one who could be achieved if the pressure was consistently on one with security agreed maximum value would be held.
Mit anderen Worten: der selbsttätige Vorschub mit einem derartigen gleichmäßig geregelten Druck wird das Werkzeug zweimal so schnell vorschieben, als es mit der besten Handreglung theoretisch möglich ist, und im wirklichen praktischen Betriebe wird aller· Voraussicht nach dieser Unterschied noch erheblich größer sein müssen.In other words: the automatic feed with such a uniformly regulated one Pressure will advance the tool twice as fast as it would with the best hand control theoretically possible, and in real practical operations there will be all · foresight after this difference must still be considerably larger.
Das Bohrgestänge möge beispielsweise 20 Tonnen wiegen, obgleich nur ein kleiner Teil dieses Gewichtes,beispielsweise I1Z2—2 Tonnen, tatsächlich durch die Bohrschneide getragen werden sollten, während das verbleibende Gewicht vom Aufhängehaken getragen wird. Wird der angegebene Druck überschritten, so wird die Schneidkante der Bohrerschneide sehr schnell stumpf oder schartig, und in manchen Fällen werden noch viel ernsthaftere Wirkungen eintreten, z. B. ein Verbiegen des Bohrgestänges, Abbrechen des Bohrers oder des Gestängerohrs und Überanstrengung der Bohranlage. The drill pipe may weigh 20 tons, for example, although only a small part of this weight, e.g. I 1 Z 2 -2 tons, should actually be carried by the drill bit, while the remaining weight is carried by the suspension hook. If the specified pressure is exceeded, the cutting edge of the drill bit will very quickly become dull or jagged, and in some cases even more serious effects will occur, e.g. B. bending of the drill string, breaking of the drill or the drill pipe and overexertion of the drilling rig.
Bei der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens dagegen werden alle derartigen Störungen verhütet, da sich der Bohrerdruck selbsttätig nach Maßgabe des zu durchbohrenden Materials, d. h. nach dem Widerstand regelt, den die Schneidkante des Werkzeuges wirklich findet.When using the method described here, however, all such Prevents malfunctions, as the drill pressure is automatically adjusted according to the pressure to be drilled through Materials, d. H. according to the resistance that the cutting edge of the tool regulates really finds.
Es sei zunächst die Abb. 3 der Zeichnung betrachtet; der hier halb schematisch veranschaulichte Apparat zur Ausführung des neuen Bohrverfahrens besitzt einen geeigneten Drehbohrer i, der in einer der üblichen Arten mit einer WindtrommelVorrichtung 2 verbunden ist, welche mittels eines Paares von Elektromotoren 3 und 4 gesteuert wird, zwischen denen sich eine geeignete Differentialbewegungs- oder eine mechanische Kupplung 5 zu noch beschriebenen Zwecken eingeschaltet findet. Die Trommelvorrichtung 2 ist mit dem üblichen Handbremswerk 6 ausgerüstet.Let us first consider Fig. 3 of the drawing; which is illustrated here semi-schematically Apparatus for carrying out the new drilling process has a suitable rotary drill i, which is connected in one of the usual ways to a wind drum device 2, which is controlled by means of a pair of electric motors 3 and 4, between which a suitable differential movement or mechanical coupling 5 to be described below Purposes. The drum device 2 is with the usual hand brake mechanism 6 equipped.
Der Bohrer 1 besitzt den in üblicher Weise vierkantigen oder genuteten Schaft 7 zum Eingriff in einen Drehtisch oder Kegelgetriebe 8 und hängt an einem Flaschenzug 9 mit Hilfe einesiTaues oder Kabels 10, das auf demHaupttrommelteil r 1 der Windtrommelvorrichtung 2 aufgewickelt ist.The drill 1 has the usual square or grooved shank 7 for engagement in a turntable or bevel gear 8 and hangs on a pulley system 9 with the help a rope or cable 10 which is carried on the main drum part r 1 of the wind drum device 2 is wound up.
Die beiden Elektromotoren 3 und 4, von denen der erste hauptsächlich bestimmt ist, die Drehbewegung des Bohrers 1 zu erzeugen, während der zweite geeignet ist, die Regeloder Überwachungsarbeit auszuführen, sind zu einem Umlauf in entgegengesetzten Richtungen, die durch Pfeile angedeutet sind, infolge geeigneter elektrischer Verbindung an einen Stromerzeuger G oder eine andere Energiequelle angeschlossen, wie unten noch näher ausgeführt wird.The two electric motors 3 and 4, the first of which is mainly determined by the To generate rotary movement of the drill 1, while the second is suitable, the rule or To carry out surveillance work are to go in opposite directions to one cycle, indicated by arrows, due to a suitable electrical connection a power generator G or another energy source is connected, as described in more detail below is performed.
Die Triebwelle des Antriebsmotors 3 ist in unmittelbarer Verbindung mit einem Kegelzahnrad 13 gezeigt, das den einen äußeren Teil der Differentialeinrichtung 5 bildet. Die Triebwelle des Regelmotors 4 ist gleichfalls in unmittelbarer Verbindung mit einem zweiten Kegelzahnrad 15 dargestellt, welches den anderen äußeren Teil der Differentialvorrichtung bildet. Die beiden Zahnräder 13 und 15 sind zum gemeinsamen Eingriff in ein dazwischenliegendes oder Differentialglied bzw. eineKegel- no radvorrichtung 19 geeignet; dieser Teil liegt im Innern der Trommel 11 und ist daran befestigt. Ersichtlich ist die Erfindung in keiner Weise an den Gebrauch des hier veranschaulichten Differentialgetriebes gebunden oder darauf beschränkt; es können vielmehr andere Vorrichtungen zur Erzielung der gleichen Wirkung nutzbar gemacht werden. Die Einrichtung ist in Abb. 3 in vereinfachter Form dargestellt, während die bevorzugte und handelsfertige Form in den später zu beschreibenden Abb. 4 bis 11 Darstellung gefunden hat.The drive shaft of the drive motor 3 is in direct connection with a bevel gear 13, which forms the one outer part of the differential device 5. The drive shaft the control motor 4 is also in direct connection with a second Bevel gear 15 shown, which is the other outer part of the differential device forms. The two gears 13 and 15 are for common engagement in an intermediate one or differential member or a bevel gear device 19 suitable; this part lies in the Inside the drum 11 and is attached thereto. The invention is in no way apparent bound by or limited to the use of the differential gear illustrated herein; Rather, other devices can be used to achieve the same effect. The establishment is shown in simplified form in Fig. 3, while the preferred and ready-to-trade Form has found in the illustration to be described later in Fig. 4 to 11.
Die Drehrichtungen der beiden Motoren 3 und 4 sind, wie oben erwähnt, entgegengesetzt und werden niemals umgekehrt: der Motor 3 vermag das Zahnrad 13 in der dem Senken der Last an der Windwerkstrommel 2 entsprechenden Richtung zu senken, während der andere Motor 4 das Zahnrad 15 in der Richtung treibt, die dem Heben der Last an der Trommel entspricht. Demnach wird, wenn die beiden Motoren 3 und 4 beide wesentlich synchron laufen, die Geschwindigkeit des Zwischengliedes, hier des Zahnrades 19, im wesentlichen Null sein, und demnach wird der Trommelteil 11 stillstehen. Das entspricht dem lastfreien Zustande des eigentlichen Bohrwerks.As mentioned above, the directions of rotation of the two motors 3 and 4 are opposite and are never reversed: the motor 3 is capable of lowering the gear 13 in the Load on the winch drum 2 corresponding direction to lower, while the other Motor 4 drives gear 15 in the direction corresponding to the lifting of the load on the drum. Accordingly, if the two motors 3 and 4 both run essentially synchronously, the speed of the intermediate link becomes, here of the gear 19, be essentially zero, and accordingly the drum part 11 will stand still. This corresponds to the load-free state of the actual boring mill.
Wenn die schwere Bohrstange über den Aufhängehaken gehängt wird, so entsteht naturgemäß an dem Trommelteil 11 ein Drehmoment, und sobald der Bohrarbeiter die Bremsvorrichtung 6 löst, so beginnt der Bohrer 1 abwärts zu gehen. Das Gewicht des Bohrers wird während dieses Niederganges den Trommelteil 11 zwingen, das Zwischenglied 19 des Differentialgetriebes 5 zu treiben, welches infolgedessen durch das Zahnradgetriebe ein Drehmoment auf die beiden Elektromotoren 3 und 4 ausüben wird. Infolgedessen wird der Motor 3, der in einer Richtung entsprechend dem Abwärtsgange des Bohrers umläuft, übersynchron angetrieben und als Stromerzeuger wirken. Andererseits wird der Motor 4 infolge seiner Drehung in entgegengesetzter Richtung der Arbeit des Differentials 5 entgegen arbeiten und als Motor wirken.If the heavy boring bar is hung over the suspension hook, it naturally arises on the drum part 11 a torque, and as soon as the drill operator applies the braking device 6 solves, the drill 1 begins to go down. The weight of the drill is during this companionway force the drum part 11, the intermediate member 19 of the differential gear 5 to drive, which as a result, a torque through the gear transmission the two electric motors 3 and 4 will exercise. As a result, the engine 3 shown in revolves in a direction corresponding to the downward gear of the drill, driven over-synchronously and act as a power generator. On the other hand, the motor 4 is due to its rotation in the opposite direction of the Work against the differential 5 and act as a motor.
Selbstverständlich werden die Drehgeschwindigkeiten der Motoren 3 und 4 abhängig sein von ihren besonderen Charakteristiken und ferner von dem Übersetzungsverhältnis, das sich in dem Differential 5 findet. Der Einfachheit halber möge angenommen werden, daß die Motoren 3 und 4 von gleicher Größe sind und gleiche Geschwindigkeitscharakteristik aufweisen, und daß sie lediglich die veranschaulichte Last zu überwinden haben, die hervorgerufen wird durch die Windwerkstrommel 2 und den Bohrer 1.Of course, the speeds of rotation of motors 3 and 4 will be dependent of their special characteristics and also of the gear ratio that is found in the differential 5. For the sake of simplicity it may be assumed that the Motors 3 and 4 are of the same size and have the same speed characteristics, and that they have only to overcome the illustrated burden that has caused is made by the winch drum 2 and the drill 1.
Sehen wir von der Reibung in der Einrichtung ab, so wird die Geschwindigkeit des Motors 3 genau so hoch über dem Gleichgange Hegen wie die Geschwindigkeit des Motors 4 unter dem Gleichgange. Bekanntlich ist die Geschwindigkeit des mittleren Eingriffrades 19 des Differentials stets gleich der Hälfte des Unterschiedes in den Laufgeschwindigkeiten der Zahnräder 13 und 15 und liegt in der gleichen Richtung wie die des schneller laufenden äußeren Rades. Mit anderen Worten, wird im vorliegenden Falle das mittlere Eingriffsrad 19 sich in einer Richtung drehen, die der Senkrichtung des Trommelteiles 11 entspricht.If we disregard the friction in the device, the speed of the motor becomes 3 just as high above the peg as the speed of the motor 4 below the pace. As is known, the speed of the central engagement wheel is 19 of the differential is always equal to half the difference in the running speeds of the Gears 13 and 15 and lies in the same direction as that of the faster running outer wheel. In other words, in the present case, the middle engagement wheel 19 rotate in a direction corresponding to the lowering direction of the drum part 11.
Wenn beispielsweise die Schlüpfung des j Regelmotors 4 unter den angenommenen Lastbedingungen 2 Prozent beträgt, so wird seine Umlaufgeschwindigkeit demnach 98 Prozent des Gleichganges betragen, während der Mo- ! tor 3 mit 102 ProzentderGleichgangsgeschwindigkeit laufen wird, wie das durch die Kurvenblätter (Abb. ι und 2) dargestellt ist, die die Beziehungen des Prozentsatzes der Gleichgangsgeschwindigkeit und des Prozentsatzes der Vollast der Motoren 3 und 4 unter den verschiedenen Arbeitsbedingungen veranschau- ■ liehen. Der Unterschied der Motorgeschwindigkeiten, geteilt durch 2, gibt unter Berücksichtigung der Zahnradübersetzungen die Arbeitsgeschwindigkeit des mittleren Getriebeteiles 19 und der Kabeltrommel 11. Die wirkliche Bewegung der Bohrerschneide kann noch weiter : nach Maßgabe der Seilzahl in dem tragenden Flaschenzuge herabgesetzt werden, die natürj lieh anwächst nach Maßgabe der Zunahme der Tiefe des Bohrloches.If, for example, the slip of the j control motor 4 is 2 percent under the assumed load conditions, its rotational speed will accordingly be 98 percent of the steady state, while the Mo-! tor will run 3 with 102 ProzentderGleichgangsgeschwindigkeit, as represented by the curve leaves (Fig. ι and 2) is illustrated the relationships of the percentage of synchronizing speed and the percentage borrowed the full load of the motors 3 and 4 illus- under the various working conditions ■. The difference in motor speeds, divided by 2, gives the working speed of the central gear part 19 and the cable drum 11, taking into account the gear ratios Depending on the increase in the depth of the borehole.
Der Regelmotor 4 entnimmt somit unter den angenommenen Voraussetzungen Energie aus ' dem Speisestromkreis, während der andere ! Motor 3 infolge seines Antriebes als Stromerzeuger über die Gleichgangsgeschwindigkeit hinaus Energie in den Speisestromkreis liefert. Abgesehen von den vergleichsweise kleinen Ver- ! lusten halten die beiden Motoren einander im soThe regulating motor 4 thus removes energy under the assumed conditions 'the supply circuit while the other! Motor 3 as a power generator as a result of its drive supplies energy to the supply circuit beyond the synchronous speed. Apart from the comparatively small ver! the two motors keep each other in this way
wesentlichen das Gleichgewicht, und die kine- ; tische Energie der sich gegenüber dem Trommelglied 11 bewegenden Last wird lediglich da- : zu benutzt, die Last selbst zu senken. Wenn ; der Motor 3 noch andere Arbeit als Motor ; leistet, z. B. wenn er den Drehtisch 8 treibt, so wird die Kraft, die durch die Windwerk- ; trommel 2 erzeugt wird, in dieser Weise dem ] Motor 3 beim Verrichten jener Arbeit helfen.essential the balance, and the kine-; table energy of the opposite of the drum member 11 moving load is only used: to lower the load itself. if ; the engine 3 has other work than engine; performs, e.g. B. when he drives the turntable 8, so will the force exerted by the windmill; drum 2 is generated, in this way the ] Help Motor 3 do that work.
Die Arbeit des Regelmotors 4 besteht immer darin, daß er den Bohrer aus dem Bohrloch aushebt oder auszuheben sucht. Diese Angabe trifft für alle Zeiten zu, einschließlich der Zeitabschnitte, wo der Bohrer tatsächlich abwärts geht. Die Last am Motor 4 ist gleich dem Drehmoment, das von der Trommel 11 erzeugt wird, multipliziert mit der Geschwindigkeit, die nach Maßgabe seiner Geschwindgkeitskurve : und der Zahnradübersetzung dem Trommelteil 11 aufgedrückt würde, wenn der andereMotor3 stillstünde. Da das Drehmoment am Trommelglied 11 durch die angehängte Last des Bohrers ι erzeugt wird, so ergibt sich, daß die Belastung des Motors 4 ständig ein genaues Maß jenes Gewichtes ist, wie im folgenden im einzelnen erläutert wird.The work of the regulating motor 4 always consists in the fact that it digs the drill out of the borehole or seeks to dig it out. This statement applies to all times, including the periods when the drill actually goes down. The load on the motor 4 is equal to the torque which is generated by the drum 11 multiplied by the speed which, according to its speed curve: and the gear ratio, would be imposed on the drum part 11 if the other motor 3 were at a standstill. Since the torque on the drum member 11 is generated by the attached load of the drill ι, it follows that the load on the motor 4 is always an exact measure of that weight, as will be explained in detail below.
Das bewegende Element, das wohl am besten zur Anwendung bei dem neuen Regelverfahren geeignet ist, ist der bekannte Induktionsmotor, da selbst vergleichsweise kleine Veränderungen in seinem Drehmoment sich fast augenblicklich in Veränderungen der LaufgeschwindigkeitThe moving element that is probably best used in the new control method is suitable, the well-known induction motor, because even comparatively small changes its torque translates into changes in running speed almost instantaneously
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wiederspiegeln, wodurch die Bewegungen des Bohrers ι leicht und augenblicklich beherrscht werden können.reflect, whereby the movements of the drill ι easily and instantly mastered can be.
Es soll nunmehr ein Kreisgang der Bohrarbeit entsprechend der Länge der Bohrerstange beschrieben werden. Wenn der Bohrer abwärts geht und das Bohrwerkzeug noch nicht in Berührung mit dem Boden des Bohrloches ist, so ist das Gewicht am Haken am größten,A circular course of the drilling work corresponding to the length of the drill rod will now be described. When the drill goes downwards and the drilling tool is not yet in contact with the bottom of the borehole the weight on the hook is greatest,
ίο. und die Last am Motor 4 ist für den betreffenden Kreisgang ein Maximum. Infolgedessen ist die Geschwindigkeit des Motors 4 für diesen Kreisgang dann am geringsten.ίο. and the load on motor 4 is for that particular one Circular walk a maximum. As a result, the speed of the motor 4 is for it Circular walk then the least.
Der Motor 4 wird, wie vorher dargelegt, mit mehr als Gleichgangsgeschwindigkeit infolge des Abwärtsganges der Bohrerstange angetrieben. Er treibt aber auch jetzt den Drehtisch. Das erfordert Kraft, obgleich das Bohrwerkzeug noch nicht schneidet, so daß die wirkliche Last am Motor 3 immer die resultierende aus der negativen Last ist, die durch den Trommelteil 11 erzeugt wird, und aus der positiven Last, die def Drehtisch 8 verursacht. Diese resultierende Last ist am kleinsten, wenn der drehende Bohrer abwärts geht und noch nicht j begonnen hat, zu schneiden. Demnach ist die Laufgeschwindigkeit des Motors 3 dann für diesen Kreisgang am größten.The motor 4 is, as previously stated, with more than steady speed as a result of the Down gear of the drill rod driven. But even now it drives the turntable. That requires force even though the boring tool is not yet cutting, so the real load on motor 3 is always the resultant of the negative load caused by the drum part 11 is generated, and from the positive load caused by the rotary table 8. These resulting load is smallest when the rotating drill goes down and not yet j has started to cut. Accordingly, the running speed of the motor 3 is then for this circle is the largest.
Je langsamer die Geschwindigkeit des Motors 4 ist, desto schneller läuft das mittlere Zahngetriebe 19, und je größer die Geschwindigkeit des Motors 3 ist, desto größer ist die des Zahnradteiles 19, so daß beim Abwärtsgang des Bohrers, während er noch nicht schnei- det, wir den Zustand des größten Unterschiedes in den Geschwindigkeiten der Motoren 4 und 3 haben, d. h. das Maximalbewegungsverhältnis des Trommelteils 11 und des Bohrers 1. Somit wird für ein gegebenes Gewicht des Bohrerrohres und bestimmte Motorcharakteristiken dieses Verhältnis der Freibewegung unter den Bohrverhältnissen nicht überschritten, und der Vorschub für jeden Umlauf des sich drehenden Werkzeuges kann in der gewünschten Weise begrenzt werden.The slower the speed of the motor 4, the faster the middle one runs Toothed gear 19, and the greater the speed of the motor 3, the greater the of the gear part 19, so that when the drill is down, while it is not yet cutting det, we find the state of the greatest difference in the speeds of motors 4 and 3 have, d. H. the maximum movement ratio of the drum part 11 and the drill 1. Thus is used for a given weight of the drill pipe and certain engine characteristics this ratio of free movement is not exceeded under the drilling conditions, and the Feed for each revolution of the rotating tool can be in the desired manner be limited.
Nunmehr sei angenommen, daß die Bohrerschneide den Boden berührt. Ein Teil des Gewichtes des Gestängerohres wird dann durch die auf dem Boden des Loches auftreffende Schneide getragen, und das Gewicht am Haken wird genau um diesen Teil verringert. Die Last am Regelmotor 4 wird genau im Verhältzum Druck auf die Bohrerschneide herabgesetzt. Herabsetzung der Last vermindert die Schlüpfung des Motors, so daß der Motor 4 jetzt schneller, und das Zwischengetriebe 19 langsamer läuft; d. h. die Bewegung des Trommelteils 11 und der Vorschub des Bohrers 1 ist langsamer.It is now assumed that the cutting edge of the drill touches the ground. Part of the weight of the drill pipe is then carried by the cutting edge striking the bottom of the hole and the weight on the hook is reduced by exactly this part. The load on the control motor 4 is exactly in proportion to Reduced pressure on the cutting edge of the drill. Decreasing the load reduces the slip of the motor, so that the motor 4 now faster, and the intermediate gear 19 runs more slowly; d. H. the movement of the drum part 11 and the feed of the drill 1 is slower.
Wenn der Bohrer zu schneiden beginnt, so wächst die Last am Motor 3 im Verhältnis zum Durchmesser der \{3ohrerkrone und dem Druck auf die Schneide. Vermehrung der Last vermehrt die Schlüpfung; demnach läuft der Motor 3 langsamer. Infolgedessen dreht sich der Differentialteil 19 und in gleicher Weise der Trommelteil 11 langsamer.When the drill begins to cut, the load on the motor 3 increases in proportion the diameter of the \ {3 ear crown and the pressure on the cutting edge. Increasing the burden increases hatching; accordingly, the motor 3 runs more slowly. As a result, turns the differential part 19 and in the same way the drum part 11 more slowly.
Somit beginnt der Vorschub des ,Bohrers infolge der gegenseitigen Arbeit der Motoren 3 und 4 kleiner zu werden. Wenn er abnimmt, so tritt der umgekehrte Vorgang ein; der Druck auf die Schneide vermindert sich, das Gewicht am Haken wächst, die Last am Regelmotor 4 wächst, die Geschwindigkeit des Motors 4 nimmt ab. In gleicher Weise vermindert die Abnahme des Schneidendruckes den Widerstand des Schneidwerkzeuges, die Belastung des Motors 3 nimmt ab, und seine Geschwindigkeit wächst. In diesem Falle veranlassen die beiden Motoren 3 und 4, daß das Differentialglied 19 und die Trommel 11 schneller laufen.Thus, the feed of the drill starts to decrease due to the mutual work of the motors 3 and 4. When it decreases, the reverse occurs; the pressure on the cutting edge decreases, the weight on the hook increases, the load on the control motor 4 increases, the speed of the motor 4 decreases. In the same way, the decrease in the cutting pressure decreases the resistance of the cutting tool, the load on the motor 3 decreases and its speed increases. In this case, the two motors 3 and 4 cause the differential member 19 and the drum 11 to run faster.
An irgendeiner Stelle zwischen dem Höchstvorschub und dem Nullvorschub wird ein Ausgleich erreicht, und der Vorschub wird für einen gegebenen Stoff gleichmäßig werden. Das Vorschubverhältnis ist abhängig von dem Widerstand, den das zu durchbohrende Material dem Werkzeug bietet, aber dieser Widerstand wird bestimmt durch den Druck auf die Werkzeugschneiden, der wieder verhältnisgleich der Last am Haken der Belastung am Motor 4 und seiner Geschwindigkeit ist.At any point between the maximum feed and the zero feed, there is an offset reached, and the feed will become even for a given fabric. That The feed ratio depends on the resistance that the material to be drilled through offers the tool, but this resistance is determined by the pressure on the tool cutting edge, which is again proportional to the load on the hook of the load on the motor 4 and its speed.
Wenn die Bohrerschneide den härtesten Fels schneidend berührt, so haben wir die äußerste Grenze des Nüllwiderstandes auf den Bohrer bei seiner Annäherung und des Höchstwiderstandes bei der Berührung. Ersichtlich wird für einen gegebenen Druck der langsamste Vorschub durch dieses härteste Material erfolgen. Der Vorschub durch alle anderen Stoffe wird schneller erfolgen, und zwar im umgekehrten Verhältnis zu ihrem Widerstände. Im besonderen ist das Verhältnis des Längsvorschubes des schneidenden Werkzeuges, d. h. das Maß des Durchstoßens durch Ton so geregelt, daß die Schneidspäne sehr dünne Schnitte sind, welche das umlaufende Spülwasser leicht auflöst, so daß Klumpenbildung vermieden wird. Wie oben dargelegt wurde, wird ein gleich- no mäßiger Druck auf den Bohrer beim Durchstoßen eines bestimmten Stoffes bewahrt, d. h. es wird das Maximalvorschubverhältnis erzielt. Wenn dann der mit der Sicherheit zu vereinbarende Höchstdruck auf die Bbhrerschneide für den härtesten Fels als Druckgrenze festgelegt wird, so wird das Vorschubverhältnis der Bohrerschneide für alle anderenMaterialien, die etwa durchbohrt werden können, innerhalb der Sicherheitsgrenze bleiben müssen. iaoWhen the cutting edge of the drill touches the hardest rock, we have the outermost one Limit of zero resistance on the drill as it approaches and the maximum resistance at the touch. Obviously, for a given pressure, the slowest advance will occur through this hardest material. The advance through all other substances will take place more quickly, and in reverse Relation to their resistance. In particular is the ratio of the longitudinal feed the cutting tool, d. H. the degree of penetration by clay so regulated, that the cutting chips are very thin cuts, which the circulating rinse water easily dissolves, so that lump formation is avoided. As stated above, an equal no Maintains moderate pressure on the drill when piercing a particular fabric, d. H. the maximum feed ratio is achieved. If then the one to be agreed with the security Maximum pressure on the drill edge for the hardest rock set as the pressure limit the feed ratio of the cutting edge for all other materials that can be pierced, for example, must remain within the safety limit. iao
Wie oben ausgeführt wurde, ist es wohlbekannt, daß beim Umlauf der beiden Kegel-As stated above, it is well known that when the two cone
räder 13 und 15 in entgegengesetzten Richtungen der Mittelteil 19 mit ein Halb des Unterschiedes zwischen deren Geschwindigkeit umläuft und in der Richtung der größeren Geschwindigkeit. wheels 13 and 15 in opposite directions the middle part 19 rotates with half the difference between their speed and in the direction of greater speed.
In bezug auf den Triebmotor und den Regelmotor4 können demnach die Gesehwindigkeitsbeziebungen lurch die Gleichung ausgedrückr werdenWith regard to the drive motor and the control motor4 Accordingly, the speed relations can be expressed by the equation will
so nimmt die Gleichung IV andere Werte an: diese mögen ausgedrückt wenden durchso equation IV assumes other values: these may be expressed through
I 2I. 2
darin ist Z„ die Geschwindigkeit des Motors 3, Zc die Geschwindigkeit des Motors 4 und Z die Geschwindigkeit des Zwischengliedes 19.where Z “is the speed of the motor 3, Z c is the speed of the motor 4 and Z is the speed of the intermediate member 19.
Wenn das Zwischenglied 19 mit der Trommel 11 durch ein Zahngetriebe oder ein dies ersetzendes Glied verbunden ist, so wird Gleichung I zuWhen the intermediate member 19 with the drum 11 is connected by a toothed gear or a member replacing it, equation becomes I to
II [Z11-Z,) /C = Z1, oder TTT 7 7 cII [Z 11 - Z,) / C = Z 1 , or TTT 7 7 c
worin K1Zo des Übersetzungsverhältnisses bedeutet und konstant ist undwhere K 1 means Zo of the gear ratio and is constant and
^- K ■^ - K ■
Wenn Sd positiv ist, so ist ersichtlich, daß die Bewegung der Trommel 11 in der Richtung des Motors 3 Hegt, d. h. in der Senkrichtung. Wenn Sd negativ ist, so bewegt sich die Trommel 11 in der Richtung des Motors 4, d. h. in der Hubrichtung.When S d is positive it can be seen that the movement of the drum 11 lies in the direction of the motor 3, ie in the lowering direction. When S d is negative, the drum 11 moves in the direction of the motor 4, that is, in the stroke direction.
Es ist weiter wohl bekannt, daß die Geschwindigkeiten der Induktionsmotoren häufig in Schlüpfungsverhältnissen oder als Unterschied vom Synchrongang angegeben werden, und daß das Drehmoment eines derartigen Motors sich im wesentlichen verhältnisgleich zu seiner Schlüpfung ändert. Es wird dann Gleichung III zu jIt is also well known that the speeds of induction motors are frequent are specified in hatching ratios or as a difference from synchronous gear, and that the torque of such a motor is essentially proportional changes to its hatching. Then equation III becomes j
JY $ $ __. £■ ιJY $ $ __. £ ■ ι
worin S1. die Schlüpfung des Motors 4 und Sa , die Schlüpfung des Motors 3 bedeutet. ;where S 1 . the slip of the motor 4 and S a , the slip of the motor 3 means. ;
Wenn der Motor 3 die Gleichgangsgeschwin- j (ligkeit überschreitet, so ist seine Schlüpfung negativ, und Gleichung IV nimmt die Form anWhen the motor 3 j exceeds the Gleichgangsgeschwin- (ligkeit, its slippage is negative, and Equation IV takes the form
V Sc -f- Sa = Sd. ;V S c -f- S a = S d . ;
Augenscheinlich kann sich Sd nur bei Veränderung des Drehmomentes oder der Motor- j charakteristik ändern. \ Apparently, S d can only change when the torque or the engine characteristics change. \
Die Gleichung V veranschaulicht die Be- \ dingung, wenn sich der Bohrer frei abwärtsThe equation V illustrates the loading \ dingung when the drill freely downwards
bewegt oder lediglich leicht an den Seiten ! moved or just slightly on the sides !
schneidet, aber nicht auf dem Boden des Loches jcuts but not on the bottom of the hole j
aufruht. Die Gleichung gibt somit das Maxi- ;rests. The equation thus gives the maxi;
malverhältnis des Bohrervorschubs an. '' Liegt die Bohrerschneide auf dem Boden auf, VIratio of the drill feed rate. '' Is the bit on the ground, VI
• S0x = S, • S 0x = S,
dx>dx>
darin bedeutet Scx die Schlüpfung des Motors 4 infolge seines \"erringerten Drehmomentes, S11x die Schlüpfung des Motors 3 infolge der Belastung des Bohrwerkzeuges beim Schneiden, Scx den Wert Sc vermindert um den Schlüpfungswert, veranlaßt durch das jetzt auf dem Boden aufruhende Bohrgewicht.therein S cx means the slip of the motor 4 as a result of its reduced torque, S 11x the slip of the motor 3 as a result of the load on the drilling tool during cutting, S cx the value S c reduced by the slip value caused by what is now resting on the ground Drilling weight.
In der Gleichung V wird Sa verursacht durch : die Zugkraft infolge des Abwärtsganges der Bohrerstange. Wenn demnach das Werkzeug am Boden schneidet, so macht es zunächst die durch S11 wiedergegebene Zugkraft nutzbar, und dann das durch Sax wiedergegebene Moment. Das Drehmoment am Bohrgestänge ist dann verhältnisgleich dem Werte Sax + Sa. In equation V, S a is caused by: the tensile force due to the downward movement of the drill rod. Accordingly, when the tool cuts on the ground, it first makes use of the tensile force represented by S 11 , and then the moment represented by S ax. The torque on the drill rod is then proportional to the value S ax + S a .
Wird S11 = Scx, so ergibt sich aus der
GleichungVI: S11x^O. Das bedeutet, die
Drehbelastung infolge des Schneidens des Bohrers kann auf einen Wert beschränkt werden,
der leicht vorher bestimmt und geregelt werden kann.
Die BeziehungIf S 11 = S cx , then equation VI: S 11x ^ O. That is, the rotational load due to the cutting of the drill can be restricted to a value which can be easily determined and controlled in advance.
The relationship
exex axax dx ■ dx ■
kann nur für einen unendlich kleinen Zeitabschnitt gelten. Dies Ergebnis folgt daraus, daß, da Scx kleiner ist als Sc, das Bohrwerkzeug! auf dem Boden drückt und schneidet. Demnach muß eine Balancier- oder Ausgleichbeziehung bestehen, derart, daß Scx — Sax = Sdx irgendeinem positiven Wert gleich ist, auch wenn er klein ist, und der Bohrer wird sich ruhig abwärts bewegen. Das bedeutet, daß S11x niemals gleich Scx sein kann, außer daß dem Motor 3 eine Belastung außer der Schneidarbeit auferlegt wird. Dieser Zustand könnte sich bei Geröll 0. dgl. einstellen; ersichtlich aber wird nur eine kleine Erhöhung im Drehmoment des Motors 4 den Wert Sdx wirklich auf Null und selbst auf einen negativen Wert bringen, was bedeutet, daß eine Aufwärtsbewegung des Bohrers eintritt.can only apply for an infinitely small period of time. This result follows that, since S cx is smaller than S c , the drilling tool! au f pushes the ground and cuts. Thus, there must be a balancing relationship such that S cx - S ax = S dx equals any positive value, even if it is small, and the drill will move down smoothly. That is, S 11x can never be equal to S cx except that a load other than cutting work is imposed on the motor 3. This condition could occur with rubble 0, the like; but it can be seen that only a small increase in the torque of the motor 4 will actually bring the value S dx to zero and even to a negative value, which means that an upward movement of the drill occurs.
Somit ist die Regelung zwangläufig genau empfindlich und äußerst schnell, und Schwierigkeiten, wie Überdrehen, Bruch, Überanstrengungen, Festsetzen des Bohrers, Überlastungen u. dgl., werden verhütet.Thus, the regulation is necessarily precisely sensitive and extremely fast, and difficulties such as over-turning, breakage, overexertion, jamming of the drill, overloading and the like are prevented.
In Abb. 4 bis 11 wird die vorzugsweise angewendete mechanische Bauart der Anlage oder eine vollständige Anordnung der Teile zum Nutzbarmachen des oben geschilderten Überwachungsverfahrens, veranschaulicht.In Fig. 4 to 11 the preferred one is used mechanical design of the system or a complete arrangement of the parts to make the above usable Monitoring procedure, illustrated.
Die Erdbohrung findet vorzugsweise nach dem System des Drehbohrens und nach dem des Stoßbohrers statt und bisweilen unter Vereinigung der beiden.The earth drilling takes place preferably after the system of rotary drilling and after the impact drill instead of and sometimes with the union of the two.
Beim Drehbohren ist es gebräuchlich, eineIn rotary drilling, it is common to use a
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vollständige Kraft- und Bohranlage auf dem Kranboden anzuordnen, von dem nichts für das Stoßsystem und für die Erzeugungsarbeit nutzbar gemacht werden kann. Es erforderte getrennte und besondere Fundamente, Träger und Einschlußteile für die dazugehörigen Bauteile, so daß nach Vollenden des Drehbohrens die gesamte Maschinenanlage des Bodens entfernt werden muß, während die ίο Fundamentstützen und Gehäuse für die nachfolgenden Arbeiten des Hebens und Brunnenbetrielbs nicht verwendet werden können.to arrange complete power and drilling system on the crane floor, nothing of which for the shock system and can be made usable for the production work. It required separate and special foundations, beams and containment parts for the associated ones Components, so that after completion of the rotary drilling, the entire machinery of the floor must be removed while the ίο foundation supports and housings for the following Lifting and fountain operations cannot be used.
Auch für das Stoßsystem trifft das mehr oder weniger zu. A^ieles von den Apparaten, die bei diesem Bohrsysterrt Anwendung finden, bleibt mit dem Kran zurück und wird als ein Teil der Erzeugungsanlage gebraucht. Es ist jedoch notwendig, die Maschine oder den Motor durch einen;- anderen von abweichender Leistungsfähigkeit zu ersetzen und einige Teile des Antrieb- und Geschwindigkeitswechselwerkes zu verändern.This also applies more or less to the impact system. Much of the apparatus used in this drilling system remains with the crane and is used as part of the generating plant. However, it is necessary to have the machine or motor replaced by a ; - to replace others with different capabilities and to change some parts of the drive and speed change mechanism.
Auf diese Weise werden in einem kombinierten System drei verschiedene Kraftbetriebe für das Dreh-, für das Stoßbohren und für die Erzeugungsarbeit verwendet. Die Gesamtheit dieser Kraftsätze überschreitet bei weitem den Höchstkraftbedarf jeder der einzelnen Anlagen. Weiter fand dabei eine Verdoppelung von Windwerken, Vorgelegewellen und anderen Teilen für gleiche Aufgaben bei den drei Arbeiten des Dreh- und Stoßbohrens und der Förderarbeit statt.In this way, three different power plants are created in a combined system used for turning, butt drilling and manufacturing work. The totality these power sets by far exceed the maximum power requirement of each of the individual Investments. There was also a duplication of winches, countershafts and others Parts for the same tasks in the three jobs of rotary and butt drilling and the Promotion work takes place.
Bei dem gewöhnlichen Drehbohren war das Bestreben, Größe und Gewicht der Bohranlage so zu vergrößern, daß sie imstande war, den heftigen Stoßen und Erschütterungen, die bei derartigen Bohrapparaten unvermeidlich sind, standzuhalten und sie bis zu einem gewissen Grade zu verzehren.In ordinary rotary drilling, the aim was the size and weight of the rig so that it was able to withstand the violent bumps and vibrations that with such drilling rigs are inevitable to withstand and they to a certain extent Degrees to be consumed.
Das oben beschriebene Kontrollverfahren vermeidet die Notwendigkeit besonders schwerer Apparattypen um so mehr, als die Regelung des Bohrens so vervollkommt ist, daß die Unregelmäßigkeiten der Bohrarbeit ausgeglichen werden, und daß in der benutzten Anlage mit einem normalen Beanspruchungsfaktor gerechnet werden kann. Bei der Anwendung des Verfahrens zum Brunnenbohren ist es möglich, kleinere Kraftanlagen anzuwenden, die insbesondere geeignet sind, die damit verbundenen verschiedenen Zusatzeinrichtungen in Tätigkeit zu setzen, und die als eine Gesamtanlage für die Arbeiten angewendet werden können, die das Maximum der verfügbaren Kraft erfordern, wie z. B. beim schnellen Hebel o. dgl. Demnach ist das Aggregat der Motorkapazität ein Minimum für die geeignete Durchführung der Arbeiten, und es ist sparsam, nicht allein in Anlagekosten, sondern auch höchst wirksam bezüglich des ' Belastungsfaktors, des Kraftfaktors und der : Betriebskosten.The control procedure described above particularly avoids the need heavy types of apparatus, all the more since the regulation of the drilling is so perfected, that the irregularities of the drilling work are compensated, and that in the used System can be expected with a normal load factor. In the application of the method of drilling wells, it is possible to use smaller power plants, which are particularly suitable for the various additional devices associated therewith put into action, and which is applied as a total system for the work that require the maximum available force, such as. B. the fast lever o. The like. Accordingly, the unit the engine capacity is a minimum for the proper execution of the work, and it is economical, not only in investment costs, but also highly effective in terms of the 'load factor, the force factor and the : Operating cost.
Die Erfindung ist auf eine elektrische Uni- : versal-Brunnenbohranlage gerichtet, bei der j sich eine Mehrzahl von Motoren, Vorgelegewellen, Übersetzungs- undDifferentialgetriebesätze befinden, die durch ein geeignetes Kraftübertragungssystem so gekuppelt sind, daß sie unabhängig voneinander die Drehmaschine, die verschiedenen Hubwerke,Windwerke,, Schlammpumpen und den Balancier anzutreiben vermögen. Die Übertragung ist so ausgebildet, daß sie es möglich macht, die Motoren so zu kuppeln, daß ihre Gesamtleistung zum Betätigen der Winden benutzt werden kann. Das Werk ist so angeordnet, daß das System ohne Veränderung des Platzes, des Triebwerks und der Hebevorrichtungen am Kran, abgesehen von der Entfermmg der Teile, die bei dem folgenden Arbeitsstufen nicht gebraucht werden, imstande ist, von den folgenden Arbeiten je eine oder mehrere zu verrichten: Drehbohren, Stoßbohren, vereinigtes Dreh- und Stoßbohren, Pumpen (bei der Erzeugung), das Aufziehen und Säubern (bei der Erzeugung).The invention is directed to an electrical universal well drilling rig in which j a plurality of motors, countershafts, transmission and differential gear sets are located, which are coupled by a suitable power transmission system so that they independently of each other the lathe, the various hoists, winches, slurry pumps and able to drive the balancer. The transmission is designed in such a way that it makes it possible to control the motors in this way couple so that their total power can be used to operate the winches. That Movement is arranged so that the system without changing the space, the engine and of the lifting devices on the crane, apart from the removal of the parts, which are necessary in the following Work stages are not needed, is able to do the following work depending to perform one or more: rotary drilling, push drilling, combined rotary and push drilling, Pumping (when making), drawing up and cleaning (when making).
Da nur ein Satz von Fundamenten, Trägern und Gehäuse notwendig ist, sind die Krankosten und der Bodenraum erheblich geringer als bei den älteren Anlagen. -Since only one set of foundations, girders and casing is necessary, the crane cost is and the floor space is considerably less than in the older systems. -
Beim Drehbohren schließen die außerordentlich schweren Gewichte, die notwendig sind, und die Erfordernisse der Arbeit auf mehr oder weniger entfernten Bohrfeldern Reibungskupplungen mit der Möglichkeit des Rutschens in kritischen Augenblicken aus. Daher sind an den Drehgliedern ganz allgemein zwangläufige Klauenkupplungen in Anwendung. Wie wohl bekannt ist, müssen die Kupplungsteile in Gleichlauf gebracht werden, um ineinander einzugreifen oder außer Eingriff gebracht zu werden, wenn die Drehung gerade beginnt, aufhört oder umkehrt. Wenn eine Verstellung selbst bei sehr geringen Drehgeschwindigkeiten versucht wird, so ist die Folge eine schwere Erschütterung und Stoß, der häufig zu Verletzungen der Arbeiter und Bruch im Getriebe führt.In rotary drilling, the extremely heavy weights that are necessary and the demands of working on more or less distant drilling fields. Friction clutches with the possibility of slipping in critical moments. Therefore, the rotating links are generally inevitable Claw couplings in use. As is well known, the coupling parts must be brought into synchronization in order to interlock to intervene or be disengaged when rotation is just beginning, ceases or reverses. If there is an adjustment even at very low rotational speeds If an attempt is made, the result is severe shock and shock, which often leads to injuries the worker and break in the transmission leads.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist die Vermeidung dieser Schwierigkeiten durch Vorsehen von Federn in dem Kupplungsgestänge und durch geeignetes Verblocken der verschiedenen Kupplungs- und Bremsteile, was sowohl mechanisch wie elektrisch geschehen kann.One of the objects of the invention is to provide for avoiding these difficulties of springs in the coupling linkage and by suitable interlocking of the various Clutch and brake parts, which can be done both mechanically and electrically.
Die Drehmaschine wird gewöhnlich durch eine Kette von einer Hauptwelle aus angetrieben, die so angeordnet ist, daß die Kette die Bewegungsfreiheit für Arbeiter und Materialien auf einer Seite des Krans behindert, und ein derartiger Antrieb hat häufig zu Be-Schädigungen der Arbeiter geführt.The lathe is usually driven by a chain from a main shaft, which is arranged so that the chain allows freedom of movement for workers and materials obstructed on one side of the crane, and such a drive often has damage the worker led.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel da-The invention eliminates these deficiencies
durch, daß sie die Kette dicht am Boden anordnet und geeignet einkapselt.by placing the chain close to the ground and suitably encapsulating it.
In der aus Abb. 4 erkennbaren Weise besitzt die Brunnenbohrarilage insbesondere einen drehbaren Bohrtisch 101, eine Wind- oder Hebeeinrichtung 102, einen Hauptantriebsmotor 103, einen damit verbundenen Regelmotor 104, der durch das Differentialzahnradgetriebe 105 gekuppelt ist, eine Mehrzahl von Schlammto pumpen 106, eine Pumpenvorgelegewelle 107, die mit den Pumpen gekuppelt werden kann, einen Motor 108 zum Treiben der Pumpenwelle 107, ein die Geschwindigkeit herabsetzendes Zahngetriebe 109, das mit der Haupttriebwelle 110 des Differentialsatzes 105 und der Pumpenwelle 107 verbunden werden kann, ein Handrad in, einen Kran 112 und einen Hauptpfosten 113.As can be seen from Fig. 4, the well drilling rig has in particular one rotatable drilling table 101, a wind or lifting device 102, a main drive motor 103, an associated variable speed motor 104 driven by the differential gear train 105 is coupled, a plurality of sludge pumps 106, a pump countershaft 107, which can be coupled to the pumps, a motor 108 for driving the pump shaft 107, a gear reduction gear 109 connected to the main drive shaft 110 of the differential set 105 and the Pump shaft 107 can be connected in, a hand wheel, a crane 112 and a main post 113.
Der drehbare Bohrer ist in einer Öffnung 115 des Bohrtisches 101 angebracht, der durch ein Kegelradgetriebe 116 an die Antriebswelle 117 angeschlossen ist, worauf sich ein Ketten- : rad 118 befindet, in geeigneter Anordnung zu ; einem abnehmbaren zweiteiligen Kettenrad 119 auf der Hauptantriebswelle no. Die Kettenräder 118 und 119 stehen durch eine Kette 120 in Verbindung, durch welche der Drehbohrer angetrieben wird. Das Windwerk 102 ist mit einer Kabelzuführungstrommel 121 ausgestattet, welche die Aufgabe hat, das Bohrrohr, welches an einem nicht dargestellten Stahlkabel befestigt ist und über die übliche Flaschenzugrolle läuft und auf der Trommel aufgewunden ist, zuzuführen; die erwähnte Trommel bildet dieHauptwindwerktrommel für schnelles Heben des Bohrgehäuses u. dgl.The rotatable drill is mounted in an opening 115 of the drill table 101, which passes through a bevel gear 116 is connected to the drive shaft 117, whereupon a chain: wheel 118 is appropriately positioned; a removable two-piece sprocket 119 on the main drive shaft no. The sprockets 118 and 119 are supported by a chain 120 in connection through which the rotary drill is driven. The winch 102 is with equipped with a cable feed drum 121, which has the task of carrying the drill pipe, which is attached to a steel cable, not shown, and via the usual pulley runs and is wound on the drum to feed; forms the mentioned drum the main winch drum for quick lifting of the drill casing and the like.
Die Trommel 121 ist durch die Untersetzungsgetriebe 109 mittelbar mit der Haupttriebwelle 110 über einen Kettenradtrieb 122 verbunden, zu dem ein Kettenrad 123 gehört, welches unmittelbar am Kreuz 124 der Trommel angebracht ist. Dieser Antrieb merzt vollkommen die Torsionsbeanspruchungen aus, die bei den früheren Arten von Trominelwellen *5 auftraten, und gestattet eine leichtere Ausführung des Trommelteiles. Bei früheren j Drehbohranlagen war die Trommel 121 durch ein Untersetzungsgetriebe mit dem Antriebs- ; teil verbunden; das ist aber nicht notwendig, wenn ein Differentialgetriebe Anwendung findet, durch das die Geschwindigkeit der Bohrerzuführung gleichmäßig geregelt wird. Eine Welle 126 mit einem Paar von Kurbeln 127 . an ihren beiden Enden ist in der Nähe der ' Trommel 121 gelagert und mit einem Kettenrad 128 in Linie mit dem Kettenrad 129 auf der Pumpenwelle 107 versehen, mit welchem sie durch eine Kette 130 verbunden ist.The drum 121 is indirectly connected to the main drive shaft 110 by the reduction gear 109 via a chain wheel drive 122, to which a chain wheel 123 belongs, which is attached directly to the cross 124 of the drum. This drive completely eliminates the torsional stresses that occurred with the earlier types of drum shafts * 5 and allows the drum part to be made lighter. In earlier j rotary drilling rigs, the drum 121 was connected to the drive by a reduction gear; part connected; but this is not necessary if a differential gear is used, through which the speed of the drill feed is regulated evenly. A shaft 126 with a pair of cranks 127. The drum 121 is supported at both ends near the ' drum 121 and is provided with a sprocket 128 in line with the sprocket 129 on the pump shaft 107, to which it is connected by a chain 130.
Der Haupttriebsatz enthält einen Motor 103 für zwei Geschwindigkeiten und einen Regelmotor 104, welche durch elastische Kupplungen 135 mit dem Differential 105 verbunden sind, und bildet einen Teil der Daueranlage, die für alle Bohr- und Förderarbeiten benutzt wird. Diese Einheiten können auf einem Dauerfundament aufgebracht sein, wie es beispielsweise die Deckplatte 125 (Abb. 5) darstellt.The main drive set contains a motor 103 for two speeds and a variable speed motor 104, which by flexible couplings 135 are connected to the differential 105, and forms part of the permanent system, which is used for all drilling and production work. These units can be on a permanent foundation be applied, as it is, for example, the cover plate 125 (Fig. 5).
Das Differential besteht aus einem Paar von Stirnrädern 136 und 137, die mit den Kegelrädern 138, 139 aus einem Stück bestehen oder daran befestigt sind, und die auf einer Hülse 140 bzw. auf der Haupttriebwelle 110 angebracht sind, die durch diese hindurchtritt. Die Räder 136, 137 sind in Eingriff mit den Trieblingen 141 und 142 auf den Wellen 143 und 144, die in dem Getriebekasten oder Gehäuse 145 gelagert sind. Ein Satz von PlanetenrädernThe differential consists of a pair of spur gears 136 and 137 that connect to the bevel gears 138, 139 consist of one piece or are attached thereto, and which are mounted on a sleeve 140 or on the main drive shaft 110 that passes through it. The wheels 136, 137 are in engagement with the pinions 141 and 142 on waves 143 and 144, which are stored in the gear box or housing 145. A set of planet gears
146 sitzt auf einer Nabe 147, die auf die Welle 110 aufgekeilt ist und einen Teil des Differentialgetriebes bildet. Am Ende der Welle 110 sitzt eine Kupplung 148, um die Hauptwelle 110 mit dem Getriebe 136 zu kuppeln und dadurch gleichzeitig die Räder 139, 136, 138 und146 sits on a hub 147 which is on the shaft 110 is keyed and part of the differential gear forms. At the end of the shaft 110 there is a coupling 148 to the main shaft 110 to couple with the transmission 136 and thereby simultaneously the wheels 139, 136, 138 and
147 mit der Welle 110 zu verbinden. Weiter147 to be connected to the shaft 110. Further
ist ein nicht dargestellter Anschlagstift vorgesehen und am Getriebekasten 145 festgehalten, um eine Seite des Differentials zu verriegein zwecks Veränderung des Geschwindigkeitsverhältnisses, wenn dies verlangt wird.a stop pin, not shown, is provided and retained on gear box 145 to lock one side of the differential to change the speed ratio if required.
Das geteilte Kettenrad 119 ist auf der Welle 110 frei drehbar angeordnet; es besitzt an einer Seite Spiralkuppelklauen 150, die imstande sind, auf entsprechend gestaltete Klauen eines beweglichen Kupplungsteiles 151 einzuwirken, und die gegenüberliegende Seite des Kettenrades 119 ist mit quadratischen Kupplungsklauen und mit kantigen Kupplungsklauen 152 ausgestattet, die mit der Kupplung 153 zusammenarbeiten können. Die Haupttriebswelle 110 ist drehbar im Gehäuse 145 gelagert sowie in einem Ständertraglager 154. Die Vorgelegewelle 107 für die Schlammpumpen ist in geeigneten Traglagern 155 gelagert und besitzt eine Rolle 156, Kettenradgetriebe 129 und ein Kettenrad 157, das auf dem verlängerten Nabenteil 158 einer Spiralkupplung 159 angebracht ist. Am gegenüberliegenden Ende ist die Welle 107 mit einer Spiralkupplung 160 ausgestattet, die auf eine freie Welle 161 einzuwirken vermag, welche in den Ständerlagern 155 ruht und eine Rolle 162 trägt, um eine Riemenverbindung mit den Rollen 163 der Schlammpumpe 106 zu schaffen. Die Rolle 156 liegt in einer Ebene mit der Antriebsrolle 165 und ist an den Motor 108 durch einen nicht dargestellten Riemen angeschlossen.The split sprocket 119 is freely rotatably arranged on the shaft 110; it owns one Side spiral dome claws 150, which are able to click on appropriately designed claws one to act movable coupling part 151, and the opposite side of the sprocket 119 has square coupling claws and angular coupling claws 152 equipped, which can cooperate with the clutch 153. The main drive shaft 110 is rotatably mounted in the housing 145 as well in a stator support bearing 154. The countershaft 107 for the mud pumps is in suitable Support bearings 155 supported and has a roller 156, sprocket gear 129 and a sprocket 157, which is mounted on the extended hub portion 158 of a spiral coupling 159 is. At the opposite end, the shaft 107 is equipped with a spiral coupling 160, which is able to act on a free shaft 161 which rests in the stator bearings 155 and carries a pulley 162 for belt connection with pulleys 163 of the mud pump 106 to create. The roller 156 lies in a plane with the drive roller 165 and is on the motor 108 is connected by an unillustrated belt.
Der Untersetzungsgetriebesatz 109 besitzt einen Getriebekasten oder Gehäuse 166 mit einem darin gelagerten Wellenpaar 167 und 168, deren nach außen tretende Enden durch die Ständerblocklager 155 getragen werden. Eine Mehrzahl von Stirnlagern 169 bis 172 ist aufThe reduction gear set 109 has a gear box or housing 166 with a pair of shafts 167 and 168 mounted therein, the ends of which protrude through the Stand block bearing 155 are carried. A plurality of end bearings 169 to 172 are on
den Wellen 167, 168 gelagert. Das Rad 169, das sich auf der Welle 167 drehen kann, ist mit einer Verlängerungsmuffe 173, mit einer Spiralkupplung 170 ausgestattet, welche auf die Nabe 175 des Kettenrades 176 einzuwirken vermag, welches sich frei auf der Welle 177 drehen kann. Die gegenüberliegende Seite des Rades 176 kann mit der Vierkantklauenkupplung 177 zusammenarbeiten, die auf die Welle 167 aufgekeilt ist. Auf der Welle 168 ist außerhalb des Getriebekastens 166 ein Paar von Kettenrädern 178, 179 angebracht; diese Räder sind durch Ketten 181 und 182 mit den Kettenrädern 180 und 157 in Verbindung.the shafts 167, 168 mounted. The wheel 169, which can rotate on the shaft 167 is with an extension sleeve 173, with a spiral coupling 170 equipped, which is able to act on the hub 175 of the sprocket 176, which can rotate freely on shaft 177. The opposite side of the wheel 176 can cooperate with the square claw coupling 177, which is keyed onto the shaft 167 is. On shaft 168 outside of gear box 166 are a pair of sprockets 178, 179 attached; these wheels are connected to the sprockets by chains 181 and 182 180 and 157 in connection.
Ein Handradgetriebe in besteht aus einer Kurbelwelle 184 mit einem darauf angebrachten genuteten Rade 185, das in Verbindung mit einem Triebrade 186 (Abb. 10 und 11) für das Drehen des aufgehängten Werkzeuges dienenA handwheel gearbox in consists of a crankshaft 184 with a mounted thereon grooved wheel 185, which in connection with a drive wheel 186 (Fig. 10 and 11) for the Rotate the suspended tool
ao kann. Die Welle 184 ist durch ein Kettenrad 187 in Verbindung mit der Hauptantriebswelle 110. ao can. The shaft 184 is in communication with the main drive shaft 110 through a sprocket 187.
Wie in Abb. 6 dargestellt ist, sind die einwirkenden Kupplungsteile durch ein System von Stellgliedern an Hebel 210 bis 212 angeschlossen, die in einer geeigneten Ecke des Krans 112 untergebracht sind. Die Hebel sitzen auf Wellen 213 und arbeiten an genuteten Segmenten 214. Der Hebel 210 ist durch ein Federglied 215 an eine Verstellstange 216 angeschlossen, welche ein Paar Zapfenjoche 217 besitzt, die daran befestigt sind, um auf die Kupplungen 174 und 177 einzuwirken. Der Hebel 211 vermag in gleicher Weise Kupplungen 148, 159 und 160 in Tätigkeit zu setzen, und derHebel2i2 dieKupplungeni5i und 153. Die Federglieder 215 (Abb. 6 und 9) bestehen aus einem rohrartigen Gehäuse 218 mit Stopfen 219, welche eine Öffnung 220 besitzen, die die Stangen 216 aufzunehmen vermögen; diese sind mit Anschlagmuttern 221, beweglichen Halsringen 222 und Sicherungsmuttern 223 ausgestattet. Zwischen den Stopfen 219 und den Bunden 222 sind Schraubenfedern· 224 ausgerüstet; diese werden durch Einstellung der Muttern 223 in eine derartige Vorspannung gebracht, daß sie die neutrale Stellung der Kupplungen sichern. Ein im Gehäuse 218 angeordnetes Rohr 225 ist beweglich damit durch einen Stift 226 verbunden, der' in den Längsnuten 227 gleiten kann.As shown in Fig. 6, the engaging coupling parts are through a system of Actuators connected to levers 210-212 located in a suitable corner of crane 112 are housed. The levers sit on shafts 213 and work on grooved segments 214. The lever 210 is connected to an adjusting rod 216 by a spring member 215, which has a pair of tenon yokes 217, attached to act on clutches 174 and 177. Of the Lever 211 can activate clutches 148, 159 and 160 in the same way, and lever 2i2 clutches i5i and 153. The spring members 215 (Fig. 6 and 9) consist of a tubular housing 218 with Plugs 219 having an opening 220 capable of receiving rods 216; these are with stop nuts 221, movable neck rings 222 and lock nuts 223 equipped. Between the plugs 219 and the collars 222 are coil springs 224 equipped; these are brought into such a preload by adjusting the nuts 223, that they secure the neutral position of the couplings. One arranged in the housing 218 Tube 225 is movably connected thereto by a pin 226 which is' in the longitudinal grooves 227 can slide.
Wenn die Verstellhebel betätigt werden, so werden die Röhren 225 gegen die Bunde 222 gedruckt, welche die Stangen 216 über die Fedem 224 beeinflussen, wodurch eine nachgiebige Verbindung zwischen den Stellhebeln und den Kupplungen geschaffen wird.When the shift levers are operated, the tubes 225 are against the collars 222 printed, which the rods 216 over the springs 224, creating a resilient connection between the control levers and the Couplings is created.
Zum Umkehren der Kupplungen werden die Hebel nach der entgegengesetzten Seite geschwenkt, und die Stifte 226 bewegen die Gehäuse 218 gegen die Federn 225, wodurch die j Stangen 216 in entgegengesetzter Richtung betätigt werden.To reverse the couplings, the levers are swiveled to the opposite side, and the pins 226 move the housings 218 against the springs 225, whereby the j rods 216 are operated in the opposite direction.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist kurz ; folgende: Die Böhrarbeit wird von den Motoren 103 und 104 durch das Differential 105 ■ und dieHaupttriebswelle-no durch eineKetten- ! verbindung 120 zu der Drehtriebwelle 117 bej wirkt. Wie oben beschrieben war, regeln die J Motoren und das Differential die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers nach Maßgabe des Widerstandes, den das Bohrwerkzeug bei den verschiedenen Bodenformationen findet. Der Vorschub des Bohrers wird selbsttätig über die Trommel 102 durch ihre Verbindung mit der Welle über das Untersetzungsgetriebe 109 geregelt. Bei der' Bohrarbeit sind die Kettenräder 119 und 176 mit den Spiralklauenkupplungen 151 und 174 in Eingriff. Der Bohrtisch 101 und die Vorschubtrommel 121 werden beide durch das Differential 105 vom Antriebsmotor 103 und den ihm zugeordneten Regelmotor 104 zur Wirkung gebracht.The operation of the device is short; following: The drilling work is done by the engines 103 and 104 through the differential 105 ■ and the main drive shaft no through a chain ! connection 120 to the rotary drive shaft 117 bej works. As described above, the J motors and the differential regulate the feed rate of the drill according to the resistance that the drilling tool finds in the various soil formations. Of the The drill is fed automatically via the drum 102 through its connection with the Shaft regulated via the reduction gear 109. In the 'drilling work are the sprockets 119 and 176 with the spiral claw clutches 151 and 174 engaged. The drilling table 101 and the feed drum 121 become both through the differential 105 from the drive motor 103 and the variable-speed motor assigned to it 104 brought into effect.
Die Pumpen 106 werden gleichzeitig durch die Vorgelegewelle 107 durch den Motor 108 angetrieben, wenn sich die Schraubenkupplung 160 in Eingriff befindet.The pumps 106 are driven simultaneously by the countershaft 107 by the motor 108 driven when the screw coupling 160 is engaged.
Wenn die Trommel 121 zu Hebezwecken benutzt wird, so werden die Spiralklauenkupplungen 151, 160 und 174 ausgerückt. Die Vierkantklauenkuppilungen 159 und 177 werden eingerückt, um die Motoren 103, 104 und 108 durch die Übersetzungsgetriebe 171 und 172 und die Kette τ 22 mit der Trommel 121 zu kuppeln, wodurch alle verfügbare Kraft zum Heben mit hoher Geschwindigkeit nutzbar gemacht wird.When the drum 121 is used for lifting purposes is, the spiral dog clutches 151, 160 and 174 are disengaged. the Claw clutches 159 and 177 are engaged to motors 103, 104 and 108 through the transmission gears 171 and 172 and the chain τ 22 with the drum 121 to coupling, whereby all available force is used for lifting at high speed will.
Das Differential und eine nicht dargestellte Motorkontrolle sind so angeordnet, um, wie oben beschrieben, verschiedene Laufgeschwindigkeiten für die Antriebswelle iid und das Windwerk 102 zu schaffen.The differential and an engine control, not shown, are arranged to, as described above, different running speeds for the drive shaft iid and that Windwork 102 to create.
Abb. 7 und 8 geben schematisch die Richtung an, in welcher die Hebel eingestellt werden für den Vorgang des Bohrens (Abb. 7) und den Vorgang des schnellen Hebens (Abb. 8). Die Pfeile veranschaulichen die Hebel, und zum Bohren wird 210 auf die linke Nut des Segments 214 eingestellt, Hebel 211 gleichfalls auf j die linke und Hebel 212 auf die rechteNut. Zum Heben wird Hebel 210 nach rechts eingestellt, 211 nach rechts und 212 in eine Neutralstellung. Die Kupplungen werden demnach für die Zwecke und nach Maßgabe der obigen Beschreibung für den Betrieb des Mechanismus eingestellt. Es ist möglich, außer den dargestellten noch verschiedene Laufkombinationen mit dem Stellwerk zu erzielen, und es ist ersichtlich, daß die Federglieder Stöße oder Schlagwirkungen, die sich bei den früheren Apparaten fanden, verhindern.Fig. 7 and 8 schematically indicate the direction in which the levers are adjusted for the drilling process (Fig. 7) and the quick lifting process (Fig. 8). The arrows illustrate the levers, and drilling is 210 on the left groove of the segment 214 set, lever 211 also on j the left and lever 212 on the right groove. For lifting, lever 210 is set to the right, 211 to the right and 212 to a neutral position. The couplings are therefore for the purposes and in accordance with the description above set for the operation of the mechanism. It is possible other than those shown still achieve different running combinations with the signal box, and it can be seen that the spring members shocks or impact effects, which occurred in the earlier apparatus found, prevent.
Die oben gegebene Beschreibung der Er-The above description of the
IOIO
findung soll die Ausrichtung des elektrischen Universalantriebes veranschaulichen, der für das Drehbohrwerk notwendig ist, der Apparat ist aber auch anwendbar auf Kabelwerkzeugbohrung und kann als ein Kombinationssystem für Dreh- und Kabelbohrwerk Anwendung finden. Wie in Abb. io undxi veranschaulicht ist, kann durch Zusatz des Triebwerkrades 186 und des Balanciers 190, der schwingbar im Hauptpfosten 113 gelagert ist, das System zum Bohren mittels Kabehverkzeuges eingerichtet werden, und das Untersetzungsgetriebe 109, das kein Teil der Daueranlage ist, kann unterhalb der Windtrommel 102 angeordnet werden, an die er angeschlossen ist. Das Triebrad 186 ist in üblicher Weise in Verbindung mit einem Seiltrieb 199. Der Pumpenmotor 108, der gewöhnlich von größerer Kapazität ist als die Hauptantriebsmotoren 103 und 104, kann an Stelle des Motors 104 treten, um für die Arbeit des Kabehverkzeuges eine größere Leistungsfähigkeit zu erhalten.Finding is intended to illustrate the alignment of the universal electric drive, which is used for the rotary boring mill is necessary, but the apparatus is also applicable to cable tool drilling and can be used as a combination system for rotary and cable boring mills. As illustrated in fig. Io and xi is, by adding the drive wheel 186 and the balancer 190, which can be oscillated in the Main post 113 is mounted, the system is set up for drilling by means of Kabehverkzeuges and the reduction gear 109, which is not part of the permanent system, can be underneath the wind drum 102 to which it is connected. The driving wheel 186 is in the usual way in connection with a cable drive 199. The pump motor 108, usually is of greater capacity than the main drive motors 103 and 104, can Step in place of the motor 104 in order to achieve a greater efficiency for the work of the cable tool to obtain.
Die Pumpen 106 und die Vorgelegewelle 107 werden für dieses Bohren entfernt. Die Hauptantriebswelle 11 ο ist durch eine Kette 200 in Verbindung mit dem Kettenrad 187 des Handrades 185. Die Kurbelwelle 126 ist durch einen Kettentrieb 201 mit der Triebwelle 110 in Verbindung. Der Balancier führt seine Schwingung um ein Gelenk 202 an der Säule 113 mit Hilfe einer Verbindungsstange 203 aus, die an die Kurbelwelle 184 angelenkt ist, und sein anderes Ende arbeitet zusammen mit einer Nachlaßschraube 204.The pumps 106 and the countershaft 107 are removed for this drilling. The main drive shaft 11 ο is connected by a 200 in. Chain Connection to the sprocket 187 of the handwheel 185. The crankshaft 126 is through a Chain drive 201 with the drive shaft 110 in connection. The balancer guides its oscillation around a joint 202 on the column 113 with the aid a connecting rod 203 articulated to the crankshaft 184 and the other End works in conjunction with a relief screw 204.
Nach Vollendung der Bohrarbeiten werden der Motor 103, seine Regeleinrichtungen und der Differentialgetriebesatz in der ursprünglichen Lage für die schließliche Erzeugungsarbeit, Pumpen u. dgl., belassen. Die übrigen Motoren, Regeleinrichtungen und der Untersetzungsgetriebesatz werden entfernt.After completion of the drilling work, the motor 103, its control devices and leave the differential gear set in its original position for eventual production work, pumping and the like. The remaining Motors, control devices and the reduction gear set are removed.
Es ist aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, daß die in Vorschlag gebrachte Apparatur für das Bohren von Bohrlöchern sowohl nach der Dreh- wie nach der Kabel werkzeugmethode anwendbar ist, und daß sie annähernd oder vollständig allen Anforderungen für eine zwangläufige und geeignete Regelung und bezüglich der Zugänglichkeit der Teile entspricht. Sie erleichtert die Anordnungen und Vereinigungen des Mechanismus für die verschiedenen \*orgänge, vermindert wesentlich die Erzeugungskosten, schafft Sicherheit für die Bedienungsmannschaft und gestattet eine Arbeitsgeschwindigkeit, die bei den früheren Vorrichtungen unerreichbar war.It can be seen from the foregoing description that the proposed Apparatus for drilling boreholes using both the rotary and the cable tool method is applicable, and that it approximately or completely meets all the requirements for a compulsory and appropriate regulation and with regard to the accessibility of the parts. It facilitates the arrangements and The unification of the mechanism for the various processes substantially reduces the Production costs, creates safety for the operating team and allows a working speed, which was inaccessible with the earlier devices.
Es soll nunmehr das Augenmerk auf dieIt should now focus on the
Apparatur zum selbsttätigen Begrenzen desApparatus for automatically limiting the
Bohrdruckes und zum Messen der verändcrliehen Werte des Druckes während der Arbeit gerichtet werden.Drilling pressure and for measuring the changing Values of pressure can be addressed during work.
Bei Abb. 12 veranschaulicht die dargestellte ; Einrichtung ein geeignetes Gehäuse 301, auf ! dem in geeigneter Weise ein Tragteil 302 an- ; gebracht ist, der ein Paar im Winkel angeord-' nete und vorzugsweise damit aus einem Stück bestehende Arme 303 besitzt. Der Tragteil 302 vermag einen Teil der beweglichen Meßglieder zu stützen, wie im folgenden im einzelnen beschrieben wird.In Fig. 12 illustrates the illustrated ; Set up a suitable housing 301, on ! to which a support part 302 is attached in a suitable manner; which has a pair of arms 303 arranged at an angle and preferably made in one piece therewith. The support part 302 is capable of supporting a part of the movable measuring members, as will be described in detail below.
Die Aleßvorrichtung ist mit einer geeigneten Glasvorderseite 304 ausgestattet, um die üb- : liehe -Öffnung im Gehäuseteil 301 abzuschließen. Ein feststehender Ringscheibenteil 305 ist im Gehäuse dicht hinter der Glasfläche 304 angebracht, während eine bewegliche Scheibe oder ein Maximalbedarfsegment 306, das halbkreisförmig gestaltet sein kann, fest an einer Hülse 307 sitzt, die aufwärts durch die Glasplatte 304 und den Tragteil· 302 hindurchtritt und in einem Knopf o. dgl. 308 endigt, mittels dessen das Segment 306 von Hand verschoben oder eingestellt werden kann.The measuring device is provided with a suitable one Glass front 304 equipped to close the usual opening in the housing part 301. A fixed washer part 305 is mounted in the housing closely behind the glass surface 304, while a movable disk or maximum demand segment 306 that is semicircular may be designed, firmly seated on a sleeve 307 which goes up through the glass plate 304 and the support part · 302 passes through and terminates in a button or the like 308, by means of which segment 306 can be shifted or adjusted by hand.
Eine zweite bewegliche oder Druckgrenzscheibe 309 von kreisförmiger Gestalt ist unter dem beweglichen Segment 306 und im wesentlichen in seitlicher Deckung mit der feststehenden Scheibe 305 angeordnet. Ein zentral angeordneter Stift oder eine Welle 310 ist fest an die bewegliche Scheibe 309 angeschlossen und tritt aufwärts durch die Hülse 307; am Ende befindet sich ein Knopf o. dgl. 311, der sich über dem größeren Knopf 308 befindet. Hierdurch kann auch die bewegliche Scheibe 309 von Hand mittels des Knopfes 311 eingestellt werden; unter gewöhnlichen Arbeitsbedingungen aber bewegt sich die Scheibe 309 mit dem Segment 306 infolge der Zwischenschaltung eines Reibungsbandes oder Ringes 307" im Innern der Hülse 307, so daß die Welle 310 in geeigneter Weise mitgenommen wird.A second movable or compression limit disk 309 of circular shape is below the movable segment 306 and substantially in lateral alignment with the stationary one Disk 305 arranged. A centrally located pin or shaft 310 is fixed connected to the movable disc 309 and passes up through the sleeve 307; at the At the end there is a button or the like 311, which is located above the larger button 308. As a result, the movable disk 309 can also be adjusted manually by means of the button 311 will; but under normal working conditions the disk 309 moves with the segment 306 as a result of the interposition a friction band or ring 307 "inside the sleeve 307 so that the Shaft 310 is taken along in a suitable manner.
Ein Einphasenwattmeterelement 312 ist im Gehäuse 301 unter den verschiedenen Scheibengliedern angeordnet, welches einen Anzeigearm 313 für eine unten noch im einzelnen beschriebene Überwachungsaufgabe zu verstellen vermag. Ein vereinigter Treib- und Bremsmechanismus 314 für das bewegliche Segment 306. der vorzugsweise von der üblichen Uhrwerksbauart ist, ist gleichfalls im Gehäuse 301 untergebracht. Der Wattmeterteil 312 kann von irgendeiner bekannten Gestalt sein und im wesentlichen eine Spannungsspule 316 enthalten, die auf einem geeigneten, Polvorsprung317 aufgewickelt ist, sowie eine Stromspule 318 auf einem Paar geeigneter Polvorsprünge 319. wobei alle die Polvorsprünge in dem üblichen magnetischen Kreise angeordnet sind. Eine drehbare Scheibe 320 kann durch das Zusammenwirken des Kraftlinienflusses aus den verschiedenen Polvorsprüngen in Tätigkeit gesetzt wer-A single phase wattmeter element 312 is in housing 301 below the various disk members arranged, which has a display arm 313 for a below described in detail Able to adjust the monitoring task. A combined driving and braking mechanism 314 for the movable segment 306. which is preferably of the usual clockwork design is also housed in the housing 301. The wattmeter portion 312 can be from be of any known shape and essentially include a tension coil 316, which is wound on a suitable pole projection 317 and a current coil 318 a pair of suitable pole protrusions 319. all of the pole protrusions in the conventional magnetic Circles are arranged. A rotatable disk 320 can by the interaction of the flux of lines of force from the various Pole protrusions are put into action
den; sie ist fest verbunden mit einer Spindel 321, an welcher der Arm 313 sitzt. Die Spindel 321 ist im Gehäuse 301 geeignet gelagert und ist in der üblichen Art mit einer Spiralfeder 322 ausgestattet.the; it is firmly connected to a spindle 321 on which the arm 313 is seated. The spindle 321 is suitably stored in the housing 301 and is provided with a coil spring 322 in the usual manner.
Der Anzeigearm 313 ist rechtwinklig gestaltet, und sein äußeres Ende ist mit einemflachen Zeiger 323 versehen, an welchem ein geeigneter, U-förmig gestalteter Kontaktteil 324 befestigt ist. Dieser Kontaktteil kann entweder auf das Kontaktsegment 325 einwirken, das auf der unteren Seite des Segments 306 für die Höchstanforderung sitzt, oder auf das Kontaktsegment 326, das an der Oberseite der Druckbegrenzungsscheibe 309 angebracht ist, je nach der Arbeitsstellung, die der Zeiger 313 gemäß nachfolgender Erläuterung einnimmt. Das bewegliche " Segment 306 ist weiter mit einem Kontaktglied 327 zur Einwirkung auf ein ^feststehendes Kontaktglied 328 in der Nulloder Ausschaltstellung des Segments 306 ver- ! sehen; der Zweck dieser Anordnung wird unten j an Hand der Abb. 14 erläutert. jThe display arm 313 is rectangular in shape and its outer end is flat Pointer 323 is provided to which a suitable, U-shaped contact part 324 is attached is. This contact part can either act on the contact segment 325, which is on the lower side of segment 306 for the maximum requirement, or on the contact segment 326, which is attached to the top of the pressure limiting disk 309, depending on the working position that the pointer 313 according to the following explanation. Movable "segment 306 is also shown a contact member 327 for acting on a ^ fixed contact member 328 in the zero or Switch-off position of segment 306! see; the purpose of this arrangement is given below j explained on the basis of Fig. 14. j
Die Uhrwerkeinrichtung 314 besitzt einen ' geeigneten Grundplattenteil 330 zum Tragen ! einer Bremsspule 331 und einen beweglichen j Bremsarm 332, der durch eine geeignete ; Schraubenfeder 333 nach der dargestellten ; Stellung zu gezogen wird. Das freie Ende des \ Bremsarmes 332 ist mit einem nachgiebigen : Bremsschuh 334 zur Einwirkung auf ein Steig- ; rad 335 0. dgl. eines geeigneten Uhrwerkes 336 ' versehen. Bei dem dargestellten Zustande der Aberregung der Bremsspule 331 wird der Bremsarm vom Steigrad 335 abgezogen; in- » folgedessen kann das Uhrwerk 336 einen Trieb- j ling 337 drehen, der in Eingriff mit der ge- | zahnten Außenfläche des beweglichen Seg- ' ments 306 steht. tThe clockwork mechanism 314 has a suitable base plate part 330 for carrying! a brake coil 331 and a movable brake arm 332 which is supported by a suitable; Coil spring 333 according to the illustrated; Position is pulled. The free end of the \ brake arm 332 is provided with a resilient : brake shoe 334 for acting on a climbing; wheel 335 0. Like. A suitable clockwork 336 'is provided. In the illustrated state of de-energization of the brake coil 331, the brake arm is withdrawn from the climbing wheel 335; As a result, the clockwork 336 can rotate a pinion 337 which is in engagement with the gear toothed outer surface of the movable segment 'is ment 306th t
Der Zeiger 313 ist geeignet, auf der feststehenden Platte 306 den augenblicklichen Bohrdruck anzuzeigen, wie unten erläutert I wird, während das bewegliche Segment 306 | einem Höchstanforderungselement entspricht j und so eingestellt ist, daß es dem vollen Gewicht der Drehbohrvorrichtung entspricht. Die bewegliche Scheibe 309 entspricht der höchsten Bohrschneidenanpressung, deren Anwendung erwünscht ist; sie kann gleichfalls. so eingestellt werden, wie es den Bohrverhältnissen j entspricht. jThe pointer 313 is suitable on the fixed plate 306 the instantaneous Display drilling pressure, as explained below, while moving segment 306 | j corresponds to a maximum requirement element and is set to be full weight corresponds to the rotary drilling device. The movable disk 309 corresponds to the tallest Cutting edge pressure, the application of which is desired; she can also. so set as it corresponds to the drilling conditions j. j
Es sei nunmehr die Abb. 14 betrachtet, in ' welbher das dargestellte Kontrollsystem die ; verschiedenen Spulen und Kontaktteile' der : Meßvorrichtung enthält, welche in den Abb. 12 j und 13 dargestellt wurde, sowie eine Dreiphasenstromquelle 340 zur Speisung einer Mehrzahl von Induktionsmotoren 338 und 341, welche dem Tischtriebmotor und dem Hilfs- oder Regelmotor entsprechen, welche nach ! Maßgabe des Effektivgewichts des Bohrwerkes j mit Energie gespeist werden, das bei dem vorgeschriebenen System in Anwendung kommt.It is now the Fig. 14 considered, in 'which the control system shown the; various coils and contact parts' of the: measuring device, which in Fig. 12 j and 13 and a three phase power source 340 for feeding a plurality of induction motors 338 and 341, which correspond to the table drive motor and the auxiliary or control motor, which according to! According to the effective weight of the boring mill j are fed with energy, which in the prescribed system is used.
Ein geeigneter Selbstanlasser o. dgl. 342 dient dazu, die Motoren 338 und 341 an die Stromquelle 340 unter Arbeitsbedingungen vermittels eines Induktionsreglers 343 anzuschalten. Zu diesem Regler gehört eine feststehende Primärwicklung 344 irgendeines geeigneten Typs und eine Mehrzahl drehbarer Sekundärwicklungen 339 und 345, die entsprechend in den Stromkreis der Primärwicklungen der Induktionsmotoren 338 und 341 eingeschaltet sind. Die Sekundärteile 339 und 345 können durch Vermittlung einen gemeinsamen Welle 343a angetrieben werden, die geeignet mit einem Kontrollmotor o. dgl. 346 in Verbindung steht, der auf der Oberseite des Induktionsreglers angebracht ist. Die entsprechenden Wicklungen der beiden drehbaren Elemente 339 und 345 ! des Induktionsreglers sind jedenfalls, wie darj gestellt, so gewickelt, daß sie sich um 180 elekj trische Grade außer Phase zueinander befinden. Außerdem ist eins dieser Sekundärglieder im Anfang in seiner Stellung der Maximalver-Stärkung der zugeführten Spannung, während das andere gleichzeitig seine Stellung der Maximalabnahme der zugeführten Spannung einnimmt. Infolgedessen sucht eine kleine Be- go wegung des Kontrollmotors 346 die Spannung zu vermehren, die dem einen der Induktionsmotoren 338 und 341 zugeführt wird, während zur'gleichen Zeit die Spannung für den anderen Motor herabgesetzt wird. Auf diese Weise wird eine sehr empfindliche Regelung gesichert urn so mehr, als mittels einer vergleichsweise kleinen Bewegung des Kontrollmotors 346 eine vergleichsweise großeVeränderung in der Laufgeschwindigkeit der Induktionsmotoren erhalten wird. Es ist klar, daß andere Mittel, z. B. getrennte Läufer, die durch Zahnradeingriff gezwungen sind, in entgegengesetzter Richtung zu kufen, Anwendung finden, um die Duplexregelüng zu sichern, die verlangt wird, und daß die dargestellte Anordnung lediglich eine beispielsweise Veranschaulichung bildet.A suitable self-starter or the like 342 is used to connect the motors 338 and 341 to the power source 340 under working conditions by means of an induction regulator 343. This regulator includes a fixed primary winding 344 of any suitable type and a plurality of rotatable secondary windings 339 and 345 which are connected to the circuit of the primary windings of induction motors 338 and 341, respectively. The secondary parts 339 and 345 can be driven through the intermediary of a common shaft 343 a , which is suitably connected to a control motor or the like 346, which is attached to the top of the induction regulator. The corresponding windings of the two rotatable elements 339 and 345! of the induction regulator are in any case, as shown, wound so that they are 180 electrical degrees out of phase with each other. In addition, one of these secondary members is initially in its position of maximum amplification of the supplied voltage, while the other at the same time assumes its position of maximum decrease in the supplied voltage. As a result, a small movement of the control motor 346 seeks to increase the voltage which is supplied to one of the induction motors 338 and 341, while at the same time the voltage for the other motor is reduced. In this way, a very sensitive control is ensured to the extent that a comparatively large change in the running speed of the induction motors is obtained by means of a comparatively small movement of the control motor 346. It is clear that other means, e.g. B. separate runners, which are forced by gear engagement to skid in opposite directions, are used to ensure the duplex regulation that is required, and that the arrangement shown is merely an illustration, for example.
Zur Erregung· des Kontrollmotors 346 über einen Trommelschalter 348 und ein Überlaststromlosrelais 349 ist eine zweite Stromquelle, no vorzugsweise eine Dreileitergleichstromquelle 347, vorgesehen. Der Trommelschalter 348 kann einen geeigneten Trommelteil 351 besitzen, auf dem geeignete Kontrollfinger oder Kontaktsegmente angebracht sind, wie im folgenden im einzelnen beschrieben wird. Zum Zwecke der Verstellung des Trommelschalters in die eine oder andere seiner Arbeitsstellungen aus der dargestellten Mittelstellung dient ein Paar von Arbeitssolenoiden 353 und 354, \yelche die Trommel nach verschiedenen Richtungen zu verstellen vermögen; statt dessen kann eineTo excite the control motor 346 via a drum switch 348 and an overload currentless relay 349 is a second power source, preferably a three-wire DC power source 347, provided. The drum switch 348 may have a suitable drum portion 351 the appropriate control finger or contact segments are attached, as in the following in is described individually. For the purpose of adjusting the drum switch in one or other of his working positions from the middle position shown serves a pair of Working solenoids 353 and 354, \ yelche the drum in different directions to adjust; instead, a
beliebige Ersatzvorrichtung zum gleichen Ziel Anwendung finden.any substitute device can be used for the same goal.
Das Relais 34g möge eine Arbeitsspule 356 und eine Mehrzahl beweglicher Schaltarme 357. 358 besitzen. Der Arm 357 ist normal nach der Offenstellung zu gerichtet, so daß er den Kontakt mit einem Paar feststehender Kontaktteile 359 unterbricht, während der andere Schaltarm 358 normal so gerichtet ist, daß er auf ein ίο Paar feststehende Kontaktglieder 360 einwirkt. Die Kontaktteile 359 und 360 liegen in Reihenschaltung, so daß ein offener Stromkreis in Verbindung mit jedem Kontaktgliederpaar den im folgenden verfolgten Stromkreis des Kontrollmotors 346 unterbricht.The relay 34g may have a work coil 356 and a plurality of movable switching arms 357. 358 own. The arm 357 is normal after the Open position directed so that it makes contact with a pair of fixed contact parts 359 interrupts, while the other switching arm 358 is directed normally so that it is on a ίο a pair of fixed contact members 360 acts. The contact parts 359 and 360 are connected in series, so that an open circuit in connection with each pair of contact members the following circuit of the Control motor 346 interrupts.
Falls ein Überlastungsstrom fließt, so wird der Schaltarm 358 durch die Spule 356 so betätigt, daß er die Kontaktglieder 360 freigibt, während im Zustande der Stromlosigkeit die Aberregung der Spule 356 dem Arm 357 ermöglicht, in die Offenstellung zu gehen. Der soeben beschriebene Apparat wirkt somit gleichzeitig als Überstromsicherung und auch als Leerstromsicherung.If an overload current flows, the switch arm 358 is actuated by the coil 356 so that that he releases the contact members 360, while in the state of no current the De-energizing the coil 356 enables the arm 357 to go into the open position. Of the The apparatus just described thus acts at the same time as an overcurrent protection device and also as a No-load fuse.
Ein kleiner Spannungsumformer 361, der in Brücke zu einer Phase des Hilfsinduktionsmotors 341 geschaltet ist, vermag die Spannungsspule 316 des dargestellten Meßapparates zu erregen und auch Energie für andere noch zuverfolgende Kontrollkreise zu liefern. Ein kleiner Stromumformer362, der nach Maßgabe des Primärstromes des Hilfsinduktionsmotors 341 erregt wird, ist durch die Arbeitsspule 356 des Überlastleerstromrelais 349 und durch die Stromspule 318 der dargestellten Meßvorrichtung angeschlossen.A small voltage converter 361, which is in Bridge is connected to a phase of the auxiliary induction motor 341, is able to excite the voltage coil 316 of the measuring apparatus shown and also to provide energy for other control circles to be followed. A small Stromumformer362, which according to of the primary current of the auxiliary induction motor 341 is excited, is through the work coil 356 of the overload relay 349 and connected by the current coil 318 of the illustrated measuring device.
Wie oben erläutert wurde, vermag der Motor 338 unmittelbar den Drehtisch für den Bohrer zu treiben, während der Hilfsmotor 341 damit durch Vermittlung eines Differentialgetriebes gekuppelt und stets nach Maßgabe der Größe des Effektivgewichtes gespeist wird, welches das angehängte Bohrglied aufweist.As explained above, the motor 338 can directly operate the turntable for the Drill to drive while the auxiliary motor 341 so through the intermediary of a differential gear coupled and is always fed according to the size of the effective weight, which has the attached drilling member.
Die Stromspule 318 der Meßvorrichtung wird entsprechend dem Primärstrom des Induktionsmotors 341 und die Spannungsspule 316 wird entsprechend der der Primärwicklung dieses Motors zugeführten Spannung erregt. Der Anzeigearm 313 der Meßvorrichtung stellt sich somit in Übereinstimmung mit der üblichen Arbeitsweise eines Einphasenwattmessers ein. Das bewegliche Segment 306 entspricht, wie oben erwähnt, einer Maximalbedarfsmeßvorrichtung und ist im vorliegenden Beispiel so angeordnet, daß es von dem selbsttätigen Zeiger 313 aus durch Einschaltung der Uhrwerkvorrichtung 314 vorwärts gebracht werden kann, zum Zwecke, daß die mechanische Arbeit der Betätigung des Maximalbedarfsegments 306 den Zeiger 313 nicht unmittelbar auferlegt werden, wodurch infolge Reibung oder un- ; genügenden Drehmomentes am Zeigerarm Un- : genauigkeiten entstehen könnten. ι Das Maximalbedarfsegment zeigt demnach immer einen Wert entsprechend dem Maximaldrehmoment, dessen der Hilfsinduktionsmotor 341 während der Arbeit bedarf. Der äußerste Wert dieses Drehmomentes ist verhältnisgleich \ dem vollen angehängten Gewicht des bohrenden ; Elementes. Da sich das Bohrrohr während der ■ Bohrarbeit verlängert, oder da das Gewicht dadurch zunimmt, daß das Bohrkabel von der Trommel abgewickelt wird, so wird das Maximalbedarfsegment 306 selbsttätig vorgerückt werden, und zwar durch Wirkung der Uhr-Werkseinrichtung 316, sobald der Kontaktteil 324 am Zeigerarm 313 und der Kontaktteil , 325 des beweglichen Segments 306 in Eingriff : kommen, wie im folgenden einzelnen beschrieben wird.The current coil 318 of the measuring device is energized in accordance with the primary current of the induction motor 341 and the voltage coil 316 is energized in accordance with the voltage applied to the primary winding of this motor. The display arm 313 of the measuring device thus adjusts itself in accordance with the usual operation of a single-phase wattmeter. The movable segment 306, as mentioned above, corresponds to a maximum demand measuring device and is arranged in the present example so that it can be moved forward from the automatic pointer 313 by switching on the clockwork device 314, for the purpose of the mechanical work of actuating the maximum demand segment 306 the pointer 313 are not immediately imposed, whereby due to friction or un-; Sufficient torque on the pointer arm: inaccuracies could arise. The maximum demand segment therefore always shows a value corresponding to the maximum torque which the auxiliary induction motor 341 requires during work. The extreme value of this torque is relatively equal to \ the full weight of the attached drilling; Element. Since the drill pipe is elongated during the drilling work, or since the weight increases due to the fact that the drill cable is unwound from the drum, the maximum demand segment 306 will automatically be advanced by the action of the clock mechanism 316 as soon as the contact part 324 is at Pointer arm 313 and the contact portion 13, 325 of movable segment 306: come into engagement, as will be described in detail below.
Sobald der Bohrer den Boden des Bohrlochs berührt, wird das Effektivgewicht um den vollen Kontaktdruck vermindert, wenn ein einziges Seil zur Aufhängung dient, und wird vermindert, um den Kontaktdruck vermehrt durch die Anzahl der Seilstränge, wenn ein Flaschenzug mit zwei oder mehreren Seilen . Anwendung findet, wenn die Tiefe des Bohrloches zunimmt und dem Bohrteile zusätzliche Rohrstücke angefügt werden. Um den verschiedenen Zahlen der Seiltrume in geeigneter Weise zu entsprechen, oder um nach Aiaßgabe der verschiedenen, vorher bestimmten Grenzen des Kontaktdruckes eine Einstellung vorzunehmen, kann die Druckbegrenzungsscheibe 309 von Hand durch den Stellknopf 311 in die gewünschte Winkelstellung gegenüber dem Maximalbedarfsegment 306 gebracht werden.As soon as the bit hits the bottom of the borehole, the effective weight is reduced by the full contact pressure if a single rope is used for suspension purposes, and is reduced by the contact pressure increased by the number of rope strands when a block and tackle has two or more ropes . It is used when the depth of the borehole increases and additional pieces of pipe are added to the drilling part. In order to suitably correspond to the different numbers of rope strands, or to make an adjustment according to the different, previously determined limits of the contact pressure, the pressure limiting disk 309 can be brought into the desired angular position relative to the maximum requirement segment 306 by hand using the adjusting knob 311.
Unter den soeben beschriebenen Arbeitsbedingungen wird der betätigende Anzeigearm 313 sich von dem Maximalbedarf segment 306 rückwärts bewegen oder mit anderen Worten: das Effektivgewicht des regelnden Elementes ist gleich seinem angehängten Maximalgewicht, vermindert um den Kontaktdruck, geteilt durch die Anzahl der Trume im Flaschenzug. Somit wird das Meßinstrument immer genau den Druck auf die Bohrerschneide, geteilt durch die Seilzahl im Flaschenzuge, messen, und wenn man die Skalen geeignet eicht, wie in Abb. 12 angezeigt, so können auch unmittelbare Ablesungen der Kontaktdrücke erzielt werden. Somit ist ein einfaches selbsttätiges Mittel zur Messung und Anzeige des Druckes auf die Bohrerschneide für alle Bohrbedingungen und Bohrtiefen geschaffen.Under the working conditions just described, the actuating indicator arm 313 move backwards from the maximum demand segment 306 or in other words: the effective weight of the regulating element is equal to its attached maximum weight, reduced by the contact pressure divided by the number of strands in the pulley. Consequently the measuring instrument is always exactly the pressure on the drill bit divided by the Measure the number of ropes in the pulley system, and if the scales are suitably calibrated, as in Fig. 12 displayed, immediate readings of the contact pressures can also be obtained. Consequently is a simple, automatic means of measuring and displaying the pressure on the Drill cutting edge created for all drilling conditions and drilling depths.
Angenommen, der Anzeigearm 313 bewegt sich in Richtung des Uhrzeigers, bis sein Kontaktteil 324 den Kontaktteil 325 am Maximalbedarfsegment 306 berührt; es wird dann ein Stromkreis geschlossen, der von der einen Klemme des Hilf sumformers 361 über denAssume that the indicator arm 313 moves in the clockwise direction until its contact part 324 contacts contact portion 325 on maximum demand segment 306; it then becomes a Circuit closed from the one terminal of the auxiliary transducer 361 via the
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Leiter 365, Kontaktteil 360 und 359 des Relais 349 den Zeigerarm 313, die Kontaktteile 324 und 325 (die jetzt in Berührung stehen), die Bremsspule 331 des Uhrwerks 314 und von hier zur anderen Klemme des Hilfsumformers 361 führt. In diesem Stromkreise wird die Bremsspule 331 erregt und zieht den Bremsteil 334 vom Steigrad 335 ab. Die Uhrwerks-vorrichtung 336 treibt infolgedessen das Maximalbedarfsegment 306 mittels des Trieblings 3.37 so lange weiter, wie der Anzeigerarm fortfährt, sich nach rechts zu bewegen, bis ein Zeichen entsprechend dem Maximalgewicht des Bohrteiles erreicht wird, sofern der Vorgang so weit geführt wird. Die Abnahme des Drehmomentes am Zeigerarm 313 verursacht eine Trennung der Kontakte 324 und 325, wodurch die Bremsspule 331 aberregt und die Bremse 334 wieder angeregt wird. Das Maximalsegment 306 wirdConductor 365, contact part 360 and 359 of relay 349, pointer arm 313, contact parts 324 and 325 (which are now in contact), the brake coil 331 of the movement 314 and from here to the other terminal of the auxiliary converter 361 leads. In this circuit, the brake coil 331 is excited and pulls the brake part 334 from climbing wheel 335. The clockwork device 336 consequently drives the maximum demand segment 306 by means of the pinion 3.37 as long as the indicator arm continues to move to the right until a symbol according to the maximum weight of the drilling part is reached, provided that the process is so far to be led. The decrease in torque on pointer arm 313 causes separation of contacts 324 and 325, whereby the brake coil 331 is de-energized and the brake 334 again is stimulated. The maximum segment 306 becomes
ao auf diese Weise zum Stillstand kommen, während sich der Anzeigearm 313 frei bewegen kann.ao come to a standstill in this way while the display arm 313 is free to move can.
Die bewegliche Scheibe 309, die der Begrenzung des zulässigen Druckes an der Bohrspitze entspricht, ist, wie voribeschrieben, in Reibungsverbindung mit dem Maximalbedarfsegment 306, so daß die Scheibe 309 stets vom Segment 306 unmittelbar mitgenommen wird, um auf diese Weise einen gleichbleibenden Unterschied oder ein Arbeitsverhältnis von wesentlicher Größe in bezug auf den wechselnden Höchstwert zu behalten, wie er durch das Segment 306 angezeigt wird. Die Einstellung der beweglichen Scheibe 309 kann jedoch, wie oben beschrieben, gegenüber dem Segment 306 von Hand vorgenommen 'werden zwecks Anpassung an die besonderen Bohrverhältnisse. Es sei angenommen, daß die bewegliche Scheibe 309 gegenüber dem Maximalbedarfsegment 306 in eine Winkelstellung gebracht ist, die den Relativstellungen der Kontakte 325 und 326 in Abb. 14 entspricht, und daß der Arm 313 vom Segment 306 sich rückwärts bewegt, bis die Druckgrenze erreicht worden ist, die einem Zusammentreffen des Kontaktsegments 324 am Zeiger arm 313 und Kontaktsegment 326 an der beweglichen Scheibe 309 entspricht; dann wird ein Hilfsstromkreis vom Hilfsumformer 361 über das Relais 349 und Arm 313, Kontakte 324 und 326, Leiter 366, Arbeitswicklung 353 des Trommelschalters 348 und Leiter 367 zur anderen Seite des Umformers 361 hergestellt. Der Trommelschalter 348 wird dadurch in seine Rechtslage α verstellt.The movable disk 309, which corresponds to the limitation of the permissible pressure at the drill bit, is, as described above, in frictional connection with the maximum requirement segment 306, so that the disk 309 is always carried along directly by the segment 306 in order to maintain a constant difference or a Maintain an employment ratio of a substantial magnitude with respect to the changing maximum value as indicated by segment 306. However, as described above, the setting of the movable disk 309 can be carried out by hand with respect to the segment 306 in order to adapt it to the particular drilling conditions. Assume that movable disc 309 is angularly positioned relative to maximum demand segment 306 corresponding to the relative positions of contacts 325 and 326 in Figure 14, and that arm 313 of segment 306 moves backward until the pressure limit has been reached which corresponds to a meeting of the contact segment 324 on the pointer arm 313 and contact segment 326 on the movable disk 309; then an auxiliary circuit is established from auxiliary converter 361 via relay 349 and arm 313, contacts 324 and 326, conductor 366, working winding 353 of drum switch 348 and conductor 367 to the other side of converter 361. The drum switch 348 is thereby moved into its right position α .
Danach wird ein Stromkreis vom positiven Pol der Gleichstromquelle 347 über Leiter 368, Feldwicklung 369 des Kontrollmotors 346 zum Verzweigungspunkt 370 hergestellt, von wo sich der Strom teilt. Ein Zweig führt überThereafter, a circuit is made from the positive pole of DC power source 347 via conductors 368, field winding 369 of the control motor 346 to branch point 370 produced by where the stream divides. A branch leads over
das Kontaktsegment 371 des Trommelschalters 348, welches ein Paar Kontrollfinger an diesem überbrückt, und den Nulleiter 372 der ; Dreileiterquelle 347. Der zweite Zweig führt über den Anker 373, Kontaktsegment 374 des j Trommelschalters 348, das gleichfalls ein Paar j Kontrollfinger an diesem überbrückt, und zum negativen Leiter 375 der Stromquelle 344..the contact segment 371 of the drum switch 348, which has a pair of control fingers on this bridged, and the neutral 372 of the; Three-wire source 347. The second branch leads via the armature 373, contact segment 374 of the drum switch 348, which is also a pair j control finger bridged on this, and to the negative conductor 375 of the power source 344 ..
Bei dieser gleichzeitigen Erregung des Ankers und der Feldwicklung des KontrollmotorsWith this simultaneous excitation of the armature and the field winding of the control motor
346 wird der Induktionsregler 343 so betätigt, daß er gleichzeitig und in entgegengesetztem Sinne die Spannungen ändert, die dem Haupttriebmotor 338 und dem Hilfs- oder Regelmotor 341 aufgedrückt werden, wie oben beschrieben wurde.346, the induction regulator 343 is operated so that it is simultaneously and in opposite Meaning changes the voltages applied to the main drive motor 338 and the auxiliary or regulating motor 341 as described above.
Da die Angaben des Zeigers 313 verhältnisgleich dem Kontaktdruck durch die Seilzahl im Flaschenzug sind, wie oben erläutert wurde, so folgt, daß, wenn der Bohrmann die Bohrdurchmesser oder die Seilzahl ändert, er dann entsprechend die bewegliche Scheibe 309 von neuem einstellen sollte, entsprechend der Druckgrenze. Die vorliegende Einrichtung vermag die Rückkehr des Induktionsreglers 343 zu seiner Anfangs- oder Anlaßstellung jedesmal dann zu bewirken, wenn der Bohrarbeiter die Druckbegrenzungsscheibe 309 neu einstellt.Since the indications of the pointer 313 are proportional to the contact pressure by the number of cables in Pulley blocks are, as explained above, so it follows that when the drill man determines the drilling diameter or changes the number of cables, he should then adjust the movable pulley 309 again according to the Pressure limit. The present device is capable of the return of the induction regulator 343 to its initial or starting position every time the drill worker readjusts the pressure relief disk 309.
Dies Ergebnis wird durch eine Bewegung des Maximalbedarfsegments 306 in seine Nullage mit Hilfe des Knopfes 308 bewirkt, wodurch die Kontakte 327 und 328 zur Einwirkung aufeinander gebracht werden. Hierbei wird ein Stromkreis von einer Klemme des Hilfsumformers 361 durch die Kontakte 328 und 327, die Schaltspule 354 des Trommelschalters 348 und von hier durch den Leiter 367 zur anderen Klemme des Umformers 361 hergestellt. Der Trommelschalter 348 wird auf diese Weise in seine Stellung b gebracht.This result is brought about by a movement of the maximum demand segment 306 into its zero position with the aid of the button 308, whereby the contacts 327 and 328 are brought to act on one another. Here, a circuit is established from one terminal of the auxiliary converter 361 through the contacts 328 and 327, the switching coil 354 of the drum switch 348 and from here through the conductor 367 to the other terminal of the converter 361. The drum switch 348 is brought to its position b in this way.
Hierdurch wird ein neuer Stromkreis vom positiven Pol der Energiequelle 347 über Leiter 368, Feldmagnet 369 in der gleichen Richtung, wie vorher beschrieben, Zweigpunkt 370, Kontaktsegment 376, das durch ein Paar Kontrollfinger des Trommelschalters 348 überbrückt ist, und den neutralen Leiter 372 der Stromquelle 347 geschlossen. Ein zweiter Stromkreis wird hergestellt vom positiven Pol der QuelleThis creates a new circuit from the positive pole of the energy source 347 via conductors 368, field magnet 369 in the same direction as previously described, branch point 370, Contact segment 376 bridged by a pair of control fingers of drum switch 348 and the neutral conductor 372 of the power source 347 is closed. A second circuit is produced by the positive pole of the source
347 über Leiter 377, Kontaktsegment 378 der Trommel 348 (welches durch ein Paar Kontrollfinger überbrückt ist) und von hier durch den Anker 373 des Kontrollmotors 346, entgegengesetzt der früheren Stromrichtung zum Verzweigungspunkt 370, von wo aus der Stromkreis in der oben beschriebenen Weise weiterführt.347 via conductor 377, contact segment 378 of drum 348 (which is through a pair of control fingers is bridged) and from here by the armature 373 of the control motor 346, opposite the previous direction of the current to branch point 370, from where the circuit proceeds in the manner described above continues.
Infolgedessen wird der Induktionsregler 343 selbsttätig in seine Anfangsstellung zurückgeführt, was der Maximalzunahme der Spannung für den einen der Induktionsmotoren und der Maximalabnahme der Spannung für den anderen entspricht, sobald das Maximalbedarf-As a result, the induction regulator 343 is automatically returned to its starting position, what the maximum increase in voltage for one of the induction motors and the Corresponds to the maximum decrease in voltage for the other as soon as the maximum demand
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segment 306 in die Nullage gebracht ist. Nach der Betätigung kann der Bohrarbeiter in der vorbeschriebenen Weise seine Druckbegrenzungsteile 309 in die verlangte neue Stellung bringen.segment 306 is brought into the zero position. After the operation, the drill worker can in the previously described way its pressure limiting parts 309 in the required new position bring.
Ersichtlich ist auf diese Weise ein sehr schmiegsames und wirksames Regelverfahren geschaffen, das insbesondere für jede Art von Erdbohrarbeiten o. dgl. geeignet ist. bei denen Schneidwerkzeuge an oder in verschiedenen Materialien arbeiten. Dieses Regelverfahren verändert selbsttätig das Vorschubverhältnis des schneidenden Werkzeuges nach Maßgabe des geschnittenen Materials und erhält das Maximalvorschubverhältnis aufrecht, das mit Sicherheit zulässig ist. Durch Anwendung dieser Erfindung wird erzielt, daß der Bohrmann nicht nach Gefühl, Gesicht oder Gehör persönlich sich bemühen muß, den Druck auf die Bohrschneiden und ihren Vorgang zu legein. Statt dessen braucht er lediglich die notwendigen elektrischen Schalter zu schließen, worauf die Vorrichtung selbsttätig über die ganze Länge der Bohrstange hin arbeiten wird, und der Bohrarbeiter kann während dieser Zeit unbehindert sein Augenmerk anderen Arbeiten zuwenden.A very flexible and effective control method can be seen in this way created, which is particularly suitable for any type of earth drilling or the like. at them Cutting tools work on or in different materials. This control procedure automatically changes the feed ratio of the cutting tool as required of the cut material and maintains the maximum feed ratio that corresponds to Security is permissible. By using this invention it is achieved that the drill man does not have to personally endeavor to relieve the pressure on feeling, face or hearing to lay the cutting edges and their process. Instead, he just needs that necessary electrical switch to close, whereupon the device automatically over the the entire length of the drill rod will work, and the drill worker can during this time unhindered to turn his attention to other work.
Somit läßt sich mit anderen Worten nachweisen, daß die meisten sogenannten Unfälle und »unvermeidbaren Störungen« beim Bohren, von denen man in der einschlägigen , Technik vor der vorliegenden Erfindung sprach, | nur an den unvollkommenen \ 'erfahren der J Handregelung haften, während die Erfindung i selbsttätig das Eintreten derartiger Unfälle j und Störungen dadurch vermeidet, daß sie den j Bohrvorgang nach Maßgabe des zu durch- ' bohrenden Materials regelt.Thus, in other words, it can be shown that most of the so-called accidents and "unavoidable disturbances" when drilling, of which one can find in the relevant, Technique prior to the present invention spoke | only learn from the imperfect \ 'the J Manual control stick, while the invention i automatically the occurrence of such accidents j and avoids disturbances by the fact that it j drilling process according to the measure to be carried out ' drilling material regulates.
Die Erfindung ist nicht auf die besonderen baulichen Einzelheiten, Schaltungen oder Anordnungen von Teilen beschränkt, die oben be- ] schrieben wurden, da verschiedene Abänderun- j gen getroffen werden können, ohne daß dadurch j aus dem Geist und Schutzbereich der Erfin- 1 dung gewichen wird.The invention is not limited to the particular structural details, circuits or arrangements limited by parts that were described above, since various amendments j genes can be made without thereby j being out of the spirit and scope of the invention dung is softened.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH92538D DE385131C (en) | 1923-02-01 | 1923-02-01 | Method and device for controlling the drilling feed rate in earth drilling rigs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH92538D DE385131C (en) | 1923-02-01 | 1923-02-01 | Method and device for controlling the drilling feed rate in earth drilling rigs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE385131C true DE385131C (en) | 1923-11-12 |
Family
ID=7166466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEH92538D Expired DE385131C (en) | 1923-02-01 | 1923-02-01 | Method and device for controlling the drilling feed rate in earth drilling rigs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE385131C (en) |
-
1923
- 1923-02-01 DE DEH92538D patent/DE385131C/en not_active Expired
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