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Antrieb, insbesondere für drehendes Tiefbohren Der elektrische Antrieb
von Erdbohrmaschinen .erfolgte bisher vielfach in der Weise, daß ein Elektromotor
zum Antrieb des BohrerdTehtisches und ein zweiter Motor zum Antrieb des Hubwerkes
für den Bohrvorschub vorgesehen wurde. Um den Bohrvorschub in Abhängigkeit von dem
häufig wechselnden Bohrwiderstand zu regeln, wurde zwischen beiden Motoren ein Differentialgetriebe
angeordnet, das bei Belastungsänderungen des Drehtischantriebsmotors das auf das
Hubwerk ausgeübte Drehmoment ändert. Derartige Antriebsvorrichtungen haben jedoch
infolge Verwendung von zwei Motoren einen umständlichen Aufbau.
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Es sind auch bereits Antriebseinrichtungen für Erdbohranlagen bekannt
geworden, bei denen nur ein Antriebsmotor verwendet wird. Hierbei sind jedoch zur
Übertragung der Antriebskraft auf den Drehtisch und das Hubwerk dies Bohrers zwei
Differentialgetriebe erforderlich. Eine derartige Anordnung hat ebenfalls den Nachteil
eines umständlichen und einen großen Raumbedarf erfordernden Aufbaues, außerdem
kann infolge der unvermeidlichen toten Gänge der Getriebe kein momentanes Ansprechen
der Regeleinrichtung undi insbesondere auch keine feinstufige Regelung des Bohrvorschubes
in Abhängigkeit vom Bohrwiderstand erzielt werden.
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Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zum Regeln des Bohrvorschubes
bei Erdbohranlagen, bei denen für den Antrieb des Drehtisches und des Hubwerkes
des Bohrers nur .ein Motor verwendet wird, der unter Zwischenschaltung nur eines
Differentialgetriebes den Antrieb bewirkt, dessen Planetenräder mit dem Antriebsmotor
bzw. dem BahrerdTehtisch unmittelbar gekuppelt sind. Gemäß der Erfindung wird der
Bohrvorschub dadurch geregelt, daß die beiden Sonnenräder des Differentialgetriebes
mit dem den Bohrer in axialer Richtung bewegenden Hubwerk bzw. mit einer elektromagnetischen
Regelbremse verbunden sind, die in Abhängigkeit von dem Bohrwiderstand und der Belastung
des Antriebsmotors erregt wird und das mit ihr gekuppelte Sonnenrad abbremst. Durch
die Erfindung wird der Bohrvorschub sowie der von diesem auf die Bolirlochsohle
ausgeübte Druck in Abhängigkeit vom Bohrwiderstand in solcher Weise geregelt, daß
bei wachsendem Bohrwiderstand und dadurch verursachter Vergrößerung der Stromaufnahme
des Antriebsmotors die elektromagnetische Bremse anspricht, wobei das Hubwerk in
solcher Richtung angetrieben wird, in welcher der Bohrdruck vermindert wird. Infolge
der rein elektrischen Regelung des Bohrvorschubes tritt der Regelvorgang sofort
bei Belastungszunahme des Antriebsmotors ein, so da,ß dessen Überlastung mit Sicherheit
verhindert
wird. Gegenüber den bekannten Einrichtungen wird somit durch die Erfindung der Vorteil
einer sehr empfindlichen, bei Änderungen des Bohrwiderstandes sofort ansprechenden
Regelung des Bohrvorschubes ermöglicht. Außerdem hat sie den Vorteil eines einfachen
Aufbaues und einer leichten Regelung der Geschwindigkeit und der Drehrichtung der
umlaufenden Teile.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung .ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Mit i ist ein Drehtisch bezeichnet, dessen rechtwinklige Öffnung 2
zur Aufnahme des Bohrerschaftes geeignet ist. Der Tisch ist durch ein Winkelradgetriebe
3 mit der Antriebswelle 4 verbunden, auf der das Kettenrad 5 aufgekeilt ist. Mit
6 ist die Hubtrom--nel bezeichnet, deren Welle 7 in den Lagern 8 ruht, und die an
ihrem einen Ende das Kettenrad 9 trägt. Die Trommel 6 trägt ein Hubseil. io, das
zum Heben und Senken des Bohrers dient.
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i i ist ein Differentialgetriebe, das aus einem Planetengetriebe 12
und den Sonnenrädern 13 und 14 besteht. Das Planetengetriebe 12 steht im Eingriff
mit dem Ritzel 15 und wird durch den Elektromotor 16 angetrieben. Die Sonnenräder
13 und 14 sind mit Verlängerungshülsen versehen, worauf--,ein-Kettenrad 17 bzw.
eine Magnetbremse 18 aufgekeft ist. Das Planetengetriebe 12 ist mit der Welle i9
fest verbunden, die über das Kettenrad 2o, die Kette 21, das Kettenrad 5, die Welle
4, den Drehtisch i und damit den Bohrer 2 antreibt, während die Trommelwelle 7 über
das Kettenrad 9, die Kette 21, das Kettenrad 17 durch das Sonnenrad 13 bewegt wird.
Die Bremse 18 ist elektrisch mit dem Motor 16 über die Leitungen 22 vertunden.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung ist nun wie folgt:
Wird beispielsweise angenommen, daß der Bohrerschaft sich im Eingriff mit dem Drehtisch
i befindet und mixt dem einen Ende des Hubseiles io verbunden ist, und daß ferner
die Welle 4 des Drehtisches .i über das Kettenrad 5, die Kette 21, das Kettenrad
2o mit der Antriebswelle i9 und die Trommelwelle 7 über das Kettenrad 9, die Kette
21, das Kettenrad 17 finit dem Sonnenrad 13 verbunden ist, dann wird sich beim Anlassen
des Motors 16 die Antriebswelle 19 und damit auch der Drehtisch i und der Bohrer
drehen. Ist nun die Magnetbremse 18 unerregt, so kann sich das Sonnenrad 14 frei
auf der Welle i 9 drehen. Das Sonnenrad 13 wird sich dabei infolge seiner Kettenradverbindung
mit der Trommelwelle 7 in derselben Richtung wie diese drehen und so das Hubseil
io in der Richtung auf das Arbeitsgut bewegen. Die normale Drehrichtung des Sonnenrades
13 wird deshalb umgekehrt dem Uhrzeigersinn sein, und zwar gesehen' von dem Kettenrad
1 7 in Richtung des Planetengetriebes 12. Das durch den Motor 16 angetriebene Planetengetriebe
und das Sonnenrad 14 wird sich dagegen in der entgegengesetzten Richtung,
d. h. im Uhrzeigersinn drehen.
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Solange nun das Sonnengetriebe 14 sich frei auf der Welle i 9 bewegen
kann, wird keine Kraftübertragung von dem angetriebenen Planetenrad 12 auf das Sonnenrad
13 stattfnden. Wird jedoch das Sonnengetriebe 14 festgehalten, so wird das Planetengetriebe
12 ein Drehmoment auf das Sonnenrad 13 übertragen, und dieses wird sich entgegengesetzt
seiner früheren Drehrichtung, demnach im Uhrzeigersinn, bewegen. Das hat zur Folge,
daß nun auch die Trommel 6 ihre Drehrichtung umkehrt, wodurch das Hubseil i o angehoben
und der Bohrer von der Arbeitsstelle entfernt wird.
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Das Festhalten des Sonnenrades 14-erfolgt dabei durch die Magnetbremse
18, deren Erregerwicklung in den Motorstromkreis eingeschaltet ist, und zwar derart,
daß sie entsprechend der verschiedenen Belastung des Bohrers und damit der Änderung
des Motordrehmomentes erregt und :enterregt wird, wodurch das Sonnenrad 14 entweder
freigegeben oder festgehalten wird. Wenn demnach der Bohrer m einem verhältnismäßig
weichen Boden, z. B. Ton oder Sand, arbeitet und dann. plötzlich auf einen Stein
oder harten Felsen stößt, so wird die erhöhte Belastung des Bohrers auf den Motor
16 und damit auch auf die Magnetbremse 18 zurückwirken, die das Sonnenrad 14 entweder
verzögern oder stillsetzen wird.
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Die dauernde Drehung des Motors 16 kann in einem Grenzfall eine Umkehr
der Drehrichtung des Sonnenrades 13 und damit der Trommel 6 herbeiführen. Die Trommel
wird dann den Bohrer anheben oder vollständig von der Arbeitsstelle entfernen, wodurch
der Bohrer entlastet wird und so seine normale Drehgeschwindigkeit wieder annehmen
kann. Die Magnetbremse 18 wird selbsttätig wieder erregt und gibt das Sonnenrad
13 frei. Dies hat zur Folge, daß die Trommel den Bohrer wieder nach der Arbeitsstelle
vorschiebt und so normale Betriebsverhältnisse wieder hergestellt sind.
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Die Einrichtung ist dabei. so getroffen, daß die Bremse 18 auch unabhängig
von dem Motordrehmoment über die Stromleitungen 22 erregt werden kann. Man erreicht
auf diese Weise, daß die Trommel 6 auch für Nebenarbeiten zum Heben und Senken verwendet
werden
kann, während der Drehtisch t dabei stillsteht.
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Die Erfindung stellt ein einfaches und sicher wirkendes Mittel zur
Ausübung der verschiedensten, bei Erdbohrungen vorkommenden Arbeiten dar. Sie ist
nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr können verschiedene
Änderungen in der Anordnung und der Bauart vorgenommen werden, ohne dabei von dem
Wesen der Erfindung abzuweichen.