DE507898C - Drehbohrer mit Antrieb im Bohrloch und Aufhaengung an einem Seil - Google Patents

Description

Bei den Tiefbohrungen unterscheidet man das drehende und das stoßende Bohren. Bei der Drehbohrung wird die Arbeitsbewegung dem Bohrinstrument in den meisten Fällen über Tage mitgeteilt, derart, daß die der jeweiligen Bohrlochteufe entsprechende Verbindung des Bohrers mit dem Antriebsmechanismus die Bewegung mitmachen muß. Man findet auch Bohreinrichtungen, deren Antrieb

ίο bei feststehendem Gestänge im Bohrloch erfolgt. Ferner sind an einem Seil oder Gestänge aufgehängte Tkfbohrapparate bekannt mit Antrieb im Bohrloch und Festlegung des Apparates gegen die Bohrlochwand oder gegen die Verrohung.

Die in dieser Erfindung 'dargelegte Neuerung beruht auf Kreiselwirkung, und zwar derart, daß der Antrieb des Bohrers im Bohrloch und die Aufhängung an einem Seil erfolgt

ao und daß durch einen oder mehrere Kreisel ein Widerstand erzeugt wird, der dem Widerstand, den der Bohrer beim Vortrieb findet, das Gleichgewicht hält.

Die Anwendung der Kreiselwirkung bei Tiefbohrungen ist bisher nur bei Bohrlochneigungsmessern bekannt. Hier handelt es sich jedoch lediglich um ein richtunganzeigendes Instrument, bei dem nur verhältnismäßig schwache Kräfte wirksam sind, wie sie für Meßapparate benötigt werden.

Beiliegende Figur zeigt eine Ausführungsform der Tiefbohrung bei Anwendung der Kreiselwirkung.

ι ist der Antriebsmotor, durch den der Bohrer 3 angetrieben wird. Normalerweise wird der Bohrer 3 als Drehbohrer ausgebildet. Soll jedoch Stoßbohrung angewendet werden, so muß der Antriebsmotor ähnlich ausgebildet werden, wie dies bei den elektrischen Niet- und Gesteinsbohrmaschinen der Fall ist. Das ausgehobene Erdreich sammelt sich in dem über dem Bohrer befindlichen, etwa 1 bis 2 m langen Behälter 4. Mit dem Antriebsmotor 1 ist ein gleichartiger Gegenmotor 2 fest verbunden, und zwar so, daß ihre Anker eine gegenläufige Bewegung ausführen, daß also bei gleicher Belastung beider Motoren die fest miteinander verkuppelten Gehäuse keine Drehbewegung ausführen, sondern sich in Ruhe befinden. Die Regelung der Belastung des Gegenmotors geschieht durch den Kreisel 13, und zwar so, daß die drehende Ankerbewegung durch die Einrichtung, bestehend aus Scheibe 6, Führungsleisten 7 (fest mit dem Motorengehäuse verbunden), Scheibe 8, Zapfen 9, Bolzen 10, Scheibe 11, in eine schwingende Drehbewegung des mit Scheibe 11 verbundenen Zylinders 12 umgewandelt wird. In dem Zylinder 12 befindet sich drehbar das Kreiselgelläuse 13 und darin der eigentliche Kreisel. Damit das Kreisel-gehäuse bestrebt ist, in seine Ruhelage zurückzukehren, ist es mit dem Gewicht 24 versehen. Ebenfalls fest mit dem Zylinder 12 verbunden ist das kleine Stirnrad 14, welches auf das Stirnrad 15 wirkt und dieses ver-

mittels des auf derselben Welle sitzenden kleinen Stirnrades 16 auf das große Stirnrad 17, welches fest mit dem Motorengehäuse verbunden ist. Die Vorgelegewelle der Räder 15 und töist in den Scheiben 18" und i8^& gelagert, die fest mit dem Zylinder 18 verbunden sind, der die Kreisel 19 und 20 trägt. Endlich sind die Motorengehäuse verbunden mit dem Zylinder 5, der den Behälter 4 trägt sowie die Kreisel 21, 22 und 23, ferner die Befestigungsvorrichtung für das Tragseil bzw. Stromzuführungskabel 25 und außerdem den Behälter 26, der nachfallendes Erdreich aufnehmen soll. In der Figur sind die Zylinder jeweils im Schnitt dargestellt und die Kreisel abwechselnd in Vorder- und Seitenansicht. Der Betrieb ist etwa folgender: Der Tiefbohrapparat wird mittels Seil bzw. Kabel zwecks Zuführung des elektrischen ao Stromes in das Bohrloch hinabgelassen. Der Motor ι treibt den Bohrer an und dieser befördert gleichzeitig das losgelöste Erdreich in den Behälter 4. Ist dieser gefüllt, so muß der ganze Apparat hochgezogen und der Behälter entleert werden.

Während nun Motor 1 den Bohrer antreibt, treibt Motor 2 die Scheibe 6 an. In dieser befindet sich exzentrisch gelagert der Zapfen 9, der mit seinem oberen Vierkantteil in den rechteckigen Schlitz der Scheibe 8 ragt und diese dadurch bei Drehung der Scheibe 6 zwischen den Führungsleisten 7 hin und her bewegt. Die hin und her gehende Scheibe 8 ist mit der zentrisch drehbar gelagerten Scheibe 11 durch den Bolzen 10 verbunden, der sich in dem in Scheibe 11 befindlichen Schlitz hin und her bewegen kann. Dadurch wird erreicht, daß beim Hinundhergehen der Scheibe 8 die Scheibe 11 eine schwingende Drehbewegung ausführt, diese dann durch den Zylinder 12 auf den Kreisel 13 übertragen wird und so den Kreiselwiderstand hervorruft. Während man annehmen kann, daß der Kreiselwiderstand und damit die Leistung des Motors 2 konstant bleibt, ist dies bei Motor 1 nicht der Fall; hier schwankt vielmehr die Leistung je nach dem Widerstand, den der Bohrer im Erdreich findet. Um nun zu bewirken, daß die Leistungsschwankungen von Motor 1 sich nicht als äußere Kräfte an den Motorengehäusen geltend machen, ist es nötig, diese Schwankungen gleichzeitig durch eine selbsttätig wirkende Schaltung auf den Motor 2 zu übertragen, und zwar geschieht dies am besten durch beispielsweise infolge Hintereinander- , schaltung der beiden Motoren veranlaßter Änderung der Tourenzahl, da hierdurch der Kreiselwiderstand wirksam beeinflußt wird, wie folgende Gleichung zeigt:

M = J- μ · ω

Hierin bedeuten:

T das Trägheitsmoment des Kreisels, bezogen auf seine Rotationsachse,

μ die Winkelgeschwindigkeit der Ablenkung 6g der Kreiselachse,

ω die Winkelgeschwindigkeit der Umdrehung des Kreisels um seine Achse,

M das Moment des durch die Ablenkung hervorgerufenen Kräftepaares.

Nimmt man also Trägheitsmoment und Tourenzahl des Kreisels als konstant an, so ist der Kreiselwiderstand direkt abhängig von der Tourenzahl des Motors 2. Um nun noch etwaige äußere Kräfte, die aus irgendeinem Grunde an den Motorengehäusen auftreten sollten, aufzunehmen, sind die Kreisel 21, 22 und 23, die durch den Zylinder 5 mit den Motorengehäusen verbunden sind, eingebaut.

Wirken aber die an den Motorengehäusen auftretenden Kräfte auch nur für einige Zeit in ein und derselben Richtung, so verschwindet damit die Wirkung der Kreisel 21, 22 und 23, und die Gehäuse führen eine kontinuierliche Drehbewegung aus. Aus diesem Grunde wird der Zylinder 5 von vornherein in eine schwingende Drehbewegung versetzt, und zwar wird diese abgeleitet von dem schwingenden Stirnrad 14 über das Vorgelege 15, 16 auf das fest mit dem Motorengehäuse verbundene Stirnrad 17. Durch ein passendes Übersetzungsverhältnis läßt sich dann der Schwingungsausschlag der Motorengehäuse auf ein Minimum herabdrücken. Um nun auch noch den Ausschlag der hin und her schwingenden Vorgelegewelle zu vermindern, sind die Kreisel 19 und 20 vorgesehen.

Ob man mit weniger Kreisel auskommen kann, als in der Figur angegeben, vielleicht schon mit einem Kreisel, müssen praktische Versuche ergeben.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Drehbohrer mit Antrieb im Bohrloch und Aufhängung an einem Seil, gekennzeichnet durch hin und her schwingende Kreisel, die derart am Bohrer angeordnet sind, daß sie einen Widerstand erzeugen, der dem Widerstand, den der Bohrer im Erdreich findet, das Gleichgewicht hält.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen