DE4134609C2

DE4134609C2 - Druckimpulserzeuger

Info

Publication number: DE4134609C2
Application number: DE4134609A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Vorhoff; Martin Meyer
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Smart Drilling GmbH
Priority date: 1991-10-19
Filing date: 1991-10-19
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2011-10-20
Also published as: WO1993008368A1; DE4134609A1; ZA927991B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckimpulsen in strömenden Medien zur Übertragung von In formationen, insbesondere beim Herstellen von Bohrungen im untertägigen Berg- und Tunnelbau durch den Spülkanal des Bohrrohres.

Beim Herstellen von Bohrungen werden zu verschiedenen Zwecken Druckimpulse nach einem festgelegten Impulsmuster erzeugt, wobei sie sich im Medium fortpflanzen und so an einer anderen, von der ersten Erzeugerstelle entfernten Stelle erfaßt werden können. Das strömende Medium ist hier bei der Datenträger (US 4 562 560). Ganz verschiedene Systeme, die mit der positiven oder negativen Druckimpulstechnik arbeiten, d. h. sie erzeugen entweder einen Überdruck oder einen Unterdruck im System. Nachteilig bei diesen Systemen ist, daß sie zur Erzeugung des Druckimpulses verhältnismäßig viel Fremdener gie benötigen. Gerade im untertägigen Bergbau müssen hierbei erhebliche Fremdenergiereserven vorgehalten werden, um eine zuverlässige Arbeitsweise zu gewährleisten. Allein aus Grün den des Platzbedarfes sind daher diese Systeme für den vorge sehenen Einsatzfall nicht geeignet oder zumindest nur sehr schwer zu verwirklichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und mit möglichst wenig Fremdenergie betreibbare Druckimpulserzeugungsvorrichtung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Spü lungskanal des Bohrrohres ein Laufrad angeordnet ist, das in Generator- oder Motorbetrieb umschaltbar ausgebildet und entsprechend abwechselnd betreibbar ist.

Bei einer derartigen Vorrichtung kann zunächst einmal durch Betreiben des Laufrades in Generatorbetrieb Energien erzeugt und gespeichert werden, so daß die folgenden Schaltvorgänge genügend eigene Energie zur Verfügung steht. Wird dann in Motorbetrieb umgeschaltet, so läuft das Laufrad entgegen der ursprünglichen Drehrichtung und erzeugt einen plötzlich deutlichen Druckanstieg im Medium. Es können somit auf diese Weise Druckimpulse in einem vorbestimmten Impulsmuster ge schaffen werden, die dann an einer Empfangsstation mit Druckaufnehmer registriert werden, so daß der Datenträger die Informationen gut identifizierbar weiterleiten kann.

Bei einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß das Laufrad mit dem Bohrrohr zugeordneten Spulen korrespondierend angebrachte Magnete aufweist. Diese mit dem Laufrad verbundenen Magnete oder auch ein entsprechend ange ordneter Ringmagnet werden durch das Laufrad mitgedreht, so daß an den Spulen magnetische Felder vorbeigeführt werden, wodurch Spannung erzeugt wird, die für den jeweiligen Schaltbetrieb benötigt wird.

Um jeweils unabhängig vom jeweiligen Betrieb des Laufrades genügend Energie für die Schaltvorgänge zur Verfügung zu haben, ist vorgesehen, daß die Spulen mit Energiespeichern verbunden sind. Die beim Vorbeiführen der Magnete an den Spulen erzeugte Spannung kann somit zum Aufladen des Ener giespeichers benutzt werden, so daß dann für den weiteren Betrieb, d. h. für das Schalten des Laufrades die benötigte Energie jeweils zur Verfügung steht. Dies kann durch ein Kurzschließen der Vorrichtung erfolgen oder durch eine Um schaltung im Motorbetrieb, so daß jeweils ein Gegenmoment entsteht, das Laufrad stark abbremst oder gar in die Gegen richtung antreibt, wodurch der besagte Druckimpuls entsteht.

Zweckmäßig ist es, das Laufrad axial anzuordnen, weil dann auch bei langsam fließendem Medium die entsprechende Ausbil dung des Laufrades die notwendige Spannung an den Spulen und Magneten entstehen kann.

Ein ruhiger Lauf des Laufrades ist dabei gesichert, da gemäß der Erfindung das Laufrad über sich gegen die Innenwand des Spülungskanals abstützende Führungen gehaltert ist. Unabhängig von der Umdrehungszahl des Laufrades ist somit ein gleichmäßiges Führen des Magnetfeldes an den Spulen vorbei erreicht, wobei dies immer in der gleichen Form erfolgt, so daß die notwendige Spannung sicher zu erzeugen ist.

Ein derartiger Druckimpulserzeuger ist besonders im untertä gigen Berg- und Tunnelbau vorteilhaft einsetzbar, weil er dort auch bei relativ geringen Bohrquerschnitten einsetzbar ist, da der Platzbedarf ausgesprochen gering ist. Die Spulen können in den entsprechenden Bohrrohren sicher untergebracht werden, weil diese aus Stabilitätsgründen eine entsprechende Wandstärke aufweisen müssen. Das Laufrad kann im Spülungs kanal untergebracht werden, weil dieser schon wegen der benötigten Spülungsflüssigkeit einen ausreichend großen Querschnitt aufweist, wodurch ein einwandfreier Betrieb durch erzeugte Druckimpulse gewährleistet wird.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden an hand der einzigen Zeichnung verdeutlicht, wobei diese einen Querschnitt durch ein Bohrrohr mit entsprechender Vorrich tung wiedergibt.

Das Bohrrohr 1 ist geschnitten wiedergegeben, wobei im Spü lungskanal 2 ein sich über die Führungen 4, 5 an der Innen wand 3 abstützendes Laufrad 6 angeordnet ist. Dieses Laufrad 6 ist axial angeordnet, wobei die Achse 7 in den erwähnten Führungen 4, 5 gehaltert wird.

Das Laufrad weist über den Umfang verteilt Magnete 8, 9 auf, wobei in die Wandung des Bohrrohres 1 Spulen 10 eingelassen sind. Die Spulen 10 und Magnete 8, 9 werden durch das Drehen des Laufrades 6 so aneinander vorbeigeführt, daß eine elek trische Spannung entsteht, die von der Spule 10 über den Schalter 11 an einen Energiespeicher 12 weitergegeben wird. Auf diese Art und Weise wird der Energiespeicher 12 geladen, über den dann die für den Schaltvorgang des Laufrades 6 benötigte Spannung bzw. Energie wieder abgerufen wird. So kann das Laufrad 6 einmal im Generatorbetrieb betrieben, um letztlich dann mit dem Energiespeicher 12 zu laden oder aber motorisch, wobei dann die im Energiespeicher 12 gespeicherte Energie wieder abgerufen und zum Antrieb bzw. zum Abbremsen des Laufrades 6 Verwendung findet.

Mit dem Abbremsen des Laufrades 6 oder gar mit dem Drehen in Gegenrichtung wird dann das Medium, d. h. die Spülungsflüs sigkeit gestaut, wodurch im Gesamtsystem ein Druckimpuls entsteht. Wird nun wieder umgeschaltet auf Generatorbetrieb, strömt das Medium unbeeinflußt, bis durch Betätigen des Schalters 11 wieder das Laufrad 6 in Gegenrichtung angetrie ben bzw. abgebremst wird.

1 Bohrrohr
2 Spülungskanal
3 Innenwand
4, 5 Führung
6 Laufrad
7 Achse von 6
8 Magnet
9 Magnet (Ringmagnet)
10 Spule
11 Schalter
12 Energiespeicher

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Druckimpulsen in strömenden Medien zur Übertragung von Informationen, insbesondere beim Herstellen von Bohrungen im untertägigen Berg- und Tunnelbau durch den Spülkanal des Bohrrohres, dadurch ge kennzeichnet, daß im Spülungskanal (2) des Bohrrohres (1) ein Laufrad (6) angeordnet ist, das in Generator- oder Mo torbetrieb umschaltbar ausgebildet und entsprechend ab wechselnd betreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (6) mit dem Bohrrohr (1) zugeordneten Spulen (10) korrespondierend angebrachte Magnete (8, 9) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (10) mit Energiespeichern (12) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (6) axial angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (6) über sich gegen die Innenwand (3) des Spülungskanals (2) abstützende Führungen (4, 5) gelagert ist.