DE595400C

DE595400C - Automatic feed control for earth drilling rigs

Info

Publication number: DE595400C
Application number: DES106580D
Authority: DE
Inventors: Arthur Lindner
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-10-08
Filing date: 1932-10-08
Publication date: 1934-04-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdbohranlage mit selbsttätiger Vorschubregelung und Antrieb durch zwei Elektromotoren, bei denen der eine den Bohrer drehtisch und der andere das Hubwerk des Bohrers antreibt.The invention relates to an earth drilling rig with automatic feed control and drive by two electric motors, one of which rotates the drill and the other drives the hoist of the drill.

Bei Erdbohranlagen mit Antrieb des Bohrers durch einen Drehtisch ist bereits vorgeschlagen, den Vorschub des Bohrwerkzeuges selbsttätig in Abhängigkeit von der Stramaufnahme des Bohrers zu steuern. Der hierbei zur Verwendung gelangende Vorschubmotor wird von stromabhängigen Einzelrelais gesteuert und arbeitet auf die Seiltrommel im gleichen Drehsinne wie das vom Bohrzeug auf die Trommel ausgeübte Drehmoment. Da sich das Gewicht des Bohrzeuges durch die schweren Bohrrohre mit zunehmender Tiefe des Bohrloches vergrößert, so ist auch der Vorschub durch den Hilfsmotor starken Schwankungen unterworfen, und die Regelung wird hierbei labil. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die erwähnten Nachteile vermieden, wenn man den Hubmotor mit einem zusätzlichen Drehmoment belastet. Der Hubmotor wird vorteilhaft mit einer Kolbenpumpe gekuppelt, die zum Ölumlauf der zwischen Drehtisch oder Hubwerk und deren Motoren angeordneten Getriebe dient. Der Hubmotor ist vorteilhaft mittels Selbstreglers in Abhängigkeit von der Belastung des Bohrmotors steuerbar.In the case of earth drilling rigs with the drill being driven by a rotary table, this is already proposed the advance of the drilling tool automatically depending on the Control power take-up of the drill. The feed motor used here is controlled by current-dependent individual relays and works on the rope drum in the same direction of rotation as the torque exerted on the drum by the drill. Since the weight of the drilling tool through the heavy drill pipes with As the depth of the borehole increases, the feed by the auxiliary motor is also subject to strong fluctuations, and the regulation becomes unstable. According to the present invention the disadvantages mentioned avoided if the lifting motor is loaded with an additional torque. The lift motor will advantageously coupled with a piston pump that circulates the oil between the turntable or hoist and its motors arranged gearbox is used. The lift motor is advantageous controllable by means of a self-regulator depending on the load on the drill motor.

Das den Hubmotor belastende zusätzliche Drehmoment wird unabhängig von der Drehzahl im wesentlichen konstant gehalten, so daß die betriebsmäßig auftretenden Belastungsänderungen keinen nennenswerten Einfluß auf die gesamte Belastung des Hubmotors hervorrufen können. The additional torque that loads the hoist motor is independent of the speed kept essentially constant, so that the operationally occurring load changes cannot cause any noteworthy influence on the overall load on the lifting motor.

Es empfiehlt sich, zwischen der Hubtrommel und dem Motor ein Getriebe von besonders großem Übersetzungsverhältnis, ζ. B. in der Größenordnung von 1 : 100 bis etwa ι : 1500, anzuordnen, um mit einem möglichst kleinen Motor sowie einem verhältnismäßig geringen Zusatzdrehmoment auskommen zu können. Die Erzielung eines konstanten, im wesentlichen von der Drehzahl unabhängigen Drehmomentes kann z. B. dadurch erreicht werden, daß eine Kolbenpumpe vorgesehen wird. Besonders vorteilhaft wird die Einrichtung, wenn das Getriebe in öl läuft und wenn der ölumlauf durch diese mit dem Hubmotor gekuppelte Kolbenpumpe bewirkt wird. Um eine völlig selbsttätige und rasche Regelung herbeizuführen, kann der Hubmotor mit Hilfe eines schnell ansprechenden Selbstreglers gesteuert werden, der in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Bohrtischmotors arbeitet. Hierbei wird die Regelung des Hubmotors durch die Zusatzbelastung beträchtlich erleichtert, da es auf diese Weise ermöglicht wird, denIt is advisable to use a gearbox between the lifting drum and the motor particularly large transmission ratio, ζ. B. in the order of 1: 100 to about ι: 1500, to be arranged to be with a To be able to manage the smallest possible motor and a relatively low additional torque. Achieving a constant torque, essentially independent of the speed, can e.g. B. can be achieved in that a piston pump is provided. Particularly beneficial becomes the device when the gearbox is running in oil and when the oil is circulating through this piston pump coupled with the lifting motor is effected. To be completely automatic and to bring about rapid regulation, the lifting motor can be controlled with the help of a fast-acting self-regulator, which works depending on the power consumption of the drilling table motor. Here, the regulation of the lifting motor is carried out the additional burden considerably eased, since it is made possible in this way, the

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Arthur Lindner in Berlin-Staaken.Arthur Lindner in Berlin-Staaken.

Hubmotor unabhängig von der Tiefe des Bohrloches und den Belastungsschwankungen des Bohrwerkzeuges zu regeln.Lifting motor independent of the depth of the borehole and the load fluctuations to regulate the drilling tool.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. ι einen Grundriß und Fig. 2 ein Schaltbild der Erdbohranlage. Der Bohrtisch ii wird über die beiden Kettentriebe 12, 13 und die Zwischenwelle 14 unter Vermittlung eines Reduziergetriebes 15 von einem Elektromotor 16 angetrieben, während die Hubtrommel 17 ihren Antrieb über den Kettentrieb 18 und das mehrstufige Reduziergetriebe 19 von einem Elektromotor 20 erhält, der mit einer ein konstantes, von der Drehzahl unabhängiges Drehmoment erzeugenden Einrichtung 21 gekuppelt ist. Diese kann beispielsweise aus einer Kolbenpumpe bestehen, die das in dem Getriebegehäuse befindliche Öl zwecks Kühlung in Umlauf versetzen kann. An Stelle der Pumpe kann auch, wie in Fig. 1 a angegeben, zwischen dem Hubmotor 20 und dem Reduziergetriebe 19 eine Bremse 22 angeordnet werden, die einen konstanten Bremsdruck unabhängig von der Drehzahl und der Temperatur erzeugt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically, namely Fig. ι shows a plan and Fig. 2 is a circuit diagram of the earth drilling rig. Of the Drilling table ii is below the two chain drives 12, 13 and the intermediate shaft 14 Mediation of a reduction gear 15 driven by an electric motor 16 while the lifting drum 17 is driven by the chain drive 18 and the multi-stage reduction gear 19 receives from an electric motor 20, which with a constant, from the Speed independent torque generating device 21 is coupled. These can for example consist of a piston pump, which is located in the transmission housing Can circulate oil for cooling. Instead of the pump, as indicated in Fig. 1 a, between the Lifting motor 20 and the reduction gear 19, a brake 22 are arranged, which one constant brake pressure independent of the speed and temperature.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind der Bohrmotor 16 über den Schalter 23 und der Hubmotor 20 über den Schalter 25 an das Dreh- stromnetz 24 angeschlossen. In dem Ständerstromkreis des Bohrmotors 16 liegen zwei Stromwandler 26, 27 hintereinander, von denen der erstere auf einen den Läuferwiderstand 29 des Hubmotors 20 steuernden selbsttätigen Regler 28 einwirkt, während der Stromwandler 27 die Spule des Stromrelais 30 speist. Dieses Relais besitzt die zwei Kontaktpaare 32 und 33. Die Kontakte 33 schließen den Stromkreis für das Schütz 35, während das Kontaktpaar 32 über einen Hilfskontakt 34 des Schützes 35 die Spule des Schützes 36 schaltet. Die Schütze 35 und 36 sind über ihre Hilfskontakte 34, 37 und 38 gegeneinander elektrisch verriegelt, so daß nur das eine oder andere Schütz ansprechen kann. Das Schütz 36 ist mit einer Zeitverzögerung 39 versehen. Die Hauptkontakte der Schütze 35 und 36 sind so in den Ständerstromkreis des Hubmotors 20 geschaltet, daß der Motor beim Ansprechen des Schützes 35 auf Rechtslauf, beim Ansprechen des Schützes 36 auf Linkslauf geschaltet ist.As can be seen from Fig. 2, the drilling motor 16 via the switch 23 and the lifting motor 20 via the switch 25 to the rotary power grid 24 connected. In the stator circuit of the drill motor 16 there are two Current transformers 26, 27 one behind the other, of which the former is connected to the rotor resistance 29 of the lifting motor 20 controlling the automatic regulator 28 acts, while the current transformer 27, the coil of the current relay 30 feeds. This relay has two pairs of contacts 32 and 33. Contacts 33 close the circuit for the contactor 35, while the pair of contacts 32 via a Auxiliary contact 34 of the contactor 35 the coil of the contactor 36 switches. The contactors 35 and 36 are via their auxiliary contacts 34, 37 and 38 electrically interlocked against each other so that only one or the other contactor respond can. The contactor 36 is provided with a time delay 39. The main contacts the contactors 35 and 36 are connected in the stator circuit of the lifting motor 20 that the motor when the contactor 35 responds clockwise, when the contactor responds 36 is switched to counterclockwise rotation.

Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Bei normalem Bohrbetrieb sind die Schalter23 und 25 geschlossen und das Schütz 35 erregt, da das Stromrelais 30 nicht angesprochen hat und sein Anker das Kontaktpaar 33 geschlossen hält. Das Schütz 36 ist spannungslos, und seine Kontaktpaare 37 und 38 sind geschlossen. Hierbei arbeitet der Hubmotor 20 in einer Drehrichtung, die dem Senksinn des Bohrers entspricht. Gleichzeitig wird über den Stromwandler 26 die Stromspule des Selbstreglers 28 erregt, wodurch entsprechend der Höhe des vom Bohrmotor 16 aufgenommenen Stromes eine Änderung des Läuferwiderstandes 29 des Hubmotors 20 und damit eine Geschwindigkeitsänderung desselben von der Maximaldrehzahl bis zum Stillstand erreicht wird. Bei geringer Stromaufnahme des Bohrmotors 16 erhält der Hubmotor 20 eine hohe Drehzahl und umgekehrt bei hoher Stromaufnahme eine geringe Drehzahl. Durch die mit dem Hubmotor 20 gekuppelte, ein zusätzliches, konstantes Drehmoment aufnehmende Einrichtung 21 wird hierbei erreicht, daß die Gesamtbelastung des Hubmotors trotz der im Betrieb auftretenden Schwankungen im wesentlichen konstant bleibt, so daß der Hubmotor 20 bei jeder Betriebslage und unabhängig von der Bohrlochtiefe durch den Selbstregler 28 in Abhängigkeit von der Belastung des Bohrmotors ιό geregelt werden kann.The device works as follows: During normal drilling operations, the switches23 and 25 are closed and the contactor 35 is energized because the current relay 30 has not responded and his armature keeps the pair of contacts 33 closed. The contactor 36 is de-energized, and its contact pairs 37 and 38 are closed. Here, the lifting motor 20 works in a direction of rotation that corresponds to the Corresponds to the lowering direction of the drill. At the same time, the current coil of the self-regulator 28 is excited via the current transformer 26, whereby a change corresponding to the level of the current consumed by the drill motor 16 of the rotor resistance 29 of the lifting motor 20 and thus a change in speed the same is reached from the maximum speed to standstill. At lower Current consumption of the drilling motor 16, the lifting motor 20 receives a high speed and vice versa low speed with high power consumption. Through the coupled with the lifting motor 20, an additional, constant torque receiving device 21 is achieved here that the total load of the Lifting motor is essentially constant despite the fluctuations that occur during operation remains, so that the lifting motor 20 in every operating position and regardless of the borehole depth by the self-regulator 28 as a function of the load on the drilling motor ιό can be regulated.

Die Größe des vom Bohrmotor 16 aufgenommenen Stromes ist abhängig vom Meißeldruck auf der Bohrlochsohle. Wird der Bohrwiderstand zu hoch und nimmt er bei Regelung des Hubmotors 20 auf die Drehzahl Null noch nicht ab, dann spricht bei einem bestimmten einstellbaren Stromwert das Stromrelais 30 an. Hierdurch wird der Kontakt 32 bei Unterbrechung des Kontaktes 33 geschlossen, und das Schütz 35 fällt ab; dieses schließt über seinen Hilfskontakt 34 den Erregerstromkreis des Schützes 36, so daß der Hubmotor 20 die umgekehrte Drehrichtung erhält und den Bohrer etwas anhebt. Hierdurch verringert sich der Bohrwiderstand, der Strom des Bohrmotors 16 nimmt ab, und 1°° das Stromrelais 30 fällt wieder ab, wodurch das Schütz 35 anspricht und bei Ausschalten des Schützes 36 den Hubmotor 20 wieder in die ursprüngliche Richtung reversiert. Um ein zu häufiges Reversieren zu vermeiden, ist das Schütz 36 mit der Zeitverzögerung 39 versehen. Mittels des Einstellreglers 31, welcher parallel zur Stromspule des Selbstreglers geschaltet ist, kann von Hand der jeweils zulässige Drehmomentwert eingestellt werden, der dann selbsttätig durch den Selbstregler gehalten wird.The size of the current absorbed by the drill motor 16 is dependent on the chisel pressure on the bottom of the borehole. If the drilling resistance is too high and it decreases when controlled of the lifting motor 20 has not yet decreased to zero speed, then speaks at a certain adjustable current value the current relay 30 on. As a result, contact 32 is closed when contact 33 is interrupted, and the contactor 35 drops out; this closes the excitation circuit via its auxiliary contact 34 of the contactor 36, so that the lifting motor 20 receives the reverse direction of rotation and raises the drill bit. Through this the drilling resistance decreases, the current of the drilling motor 16 decreases, and 1 °° the current relay 30 drops out again, whereby the contactor 35 responds and when switched off of the contactor 36 reverses the lifting motor 20 again in the original direction. Around To avoid too frequent reversing, the contactor 36 with the time delay 39 is Mistake. By means of the setting regulator 31, which is parallel to the current coil of the self-regulator is switched, the respective permissible torque value can be set manually, which is then automatically activated by the Self-regulator is held.

Die Schaltung kann noch durch zusätzliche Einrichtungen ergänzt werden, um die Einstellung des Maximalmomentes für den Bohrmotor 16 zu erleichtern.The circuit can still be supplemented by additional facilities for the setting the maximum torque for the drill motor 16 to facilitate.

Claims

Patent claims:

i. Earth drilling rig with automatic feed control and drive by two electric motors, one of which is the

Rotary drill table and the other drives the lifting mechanism of the drill, characterized in that that the lifting motor is loaded with an additional torque.

2. Earth drilling rig according to claim i, characterized in that the lifting motor is coupled to a piston pump that circulates the oil between the turntable or hoist and its motors arranged gearbox is used.

3. Earth drilling rig according to claim 1, characterized in that the lifting motor Controllable by means of a self-regulator depending on the load on the drilling motor is.

1 sheet of drawings