DE639286C - Regelvorrichtung fuer den Drehtischantrieb beim Tiefbohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meß- und Regelvorrichtung für drehendes Tiefbohren, um insbesondere das von der Drehbohrvorrichtung auf das jeweils betätigte Bohrgerät ausgeübte Drehmoment begrenzen und damit eine unzulässig hohe Beanspruchung der Bohrgeräte verhindern zu können.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Drehmoment messende, dynamometerartige Vorrichtungen für die Steuerung selbsttätig wirkender Nachlaßvorrichtungen von Drehbohranlagen zu verwenden und das auf das Bohrwerkzeug zu übertragende Drehmoment dadurch unverändert zu erhalten, daß der Druck des Bohrwerkzeuges auf die Bohrlochsohle bei steigendem Drehbohrwiderstand verringert und bei sinkendem Drehbohrwiderstand vergrößert wird. Solche Nachlaßvorrichtungen bieten den Vorteil, daß sie ohne Uberbeanspruchung der Bohrgeräte die größtmögliche Bohrleistung erzielen lassen, jedoch ist ihre Anwendung nur dann möglich, wenn das Bohrwerkzeug während der Arbeit auf der Bohrlochsohle aufsteht. Wenn das Werkzeug aber oberhalb der Sohle wirkt, beispielsweise um das Bohrloch zu erweitern, oder wenn unter Zuhilfenahme der Drehbohrvorrichtung andere Arbeiten verrichtet, etwa Bohrgestänge oder Bohrrohre verschraubt

3o_# werden sollen, dann sind diese Vorrichtungen nicht brauchbar. Beim Erweitern des Bohrloches oder beim Verschrauben von Gewindeverbindungen kann die Größe des Drehmomentes durch das Anheben und Senken des Bohrwerkzeuges nicht beeinflußt werden, trotzdem kann aber eine übermäßige Beanspruchung auf Verdrehung auch bei solchen Arbeiten auftreten. Aber auch bei normalen Arbeiten auf der Bohrlochsohle schützt der Umstand, daß durch das Anheben und Senken des Werkzeuges die Regelung des Drehmomentes selbsttätig erfolgt, nicht immer vor einer Überbeanspruchung des Bohrgerätes, und zwar namentlich dann nicht, wenn eine Mehrbelastung plötzlich auftritt, etwa durch einstürzende Bohrlochwände, beim Versagen der Spülung, durch das Hineinfallen von Fremdkörpern in das Bohrloch usw., da in solchen Fällen das Anheben oft nicht genügend schnell erfolgen kann, um das Werkzeug aus dem Bereich jener Stellen zu entfernen, an denen die Klemmung verursacht wird.

Mit der Vorrichtung nach der -Erfindung werden auch diese den bekannten Vorrichtungen noch anhaftenden Nachteile dadurch beseitigt, daß die das jeweils zu übertragene Drehmoment messende und gegebenenfalls auch regelnde Vorrichtung in ihrer Wirkung als Sicherheitsvorrichtung ausgebildet ist, um die Antriebsübertragung beim Auftreten eines eine vorausbestimmte meßbare und regelbare Größe überschreitenden Drehmomentes zu unterbrechen. Dabei kann die

das jeweils ausgeübte Drehmoment messende Vorrichtung — etwa ein Dynamometer — auch zur Einstellung/der Sieherheitsvorrichr· rung auf ein nicht zu überschreitendes T)tßhmoment dienen. Die Sicherheitsvorrichtung selbst kann auch eine auf meßbare und regelbare Drehmomente einstellbare Reibung«-· kupplung oder Reibungsbremse sein.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, ίο Sicherheitsvorrichtungen vorzusehen, jedoch müssen diese in stets sehr zeitraubender Weise unter Arbeitsunterbrechung neu eingestellt werden, sobald sich eine Änderung der Verhältnisse bemerkbar macht, wodurch sie für den praktischen Gebrauch nicht verwendungsfähig werden.

Die als regelbare Bremse ausgebildete Sicherheitsvorrichtung kann durch ein Planetenrädersystem gebildet werden, welches die Kraftmaschinenleistung auf die Drehbohrvorrichtung überträgt und, zweckmäßig elastisch, durch die Bremse festgehalten wird, und die Schwingungen der Sicherheitsvorrichtung um die Achse des Planetenrädersystems können zur Steuerung einer selbsttätig wirkenden Nachlaßvorrichtung benutzt werden.

Das zur Bestimmung des Drehmomentes dienende Dynamometer kann auch mit mehreren Wendegetrieben verbunden sein, von· denen das eine auf die Drehbohrvorrichtung und ein anderes auf eine selbsttätig arbeitende Nachlaßvorrichtung einwirkt, wobei die Wendegetriebe nur bezüglich jener Drehrichtung unter dem Schutz der für mehrere Wendegetriebe gemeinsamen Sicherheitsvorrichtung stehen, welche beim Drehbohrvorgang oder beim Anschrauben der Gewindeverbindungen benutzt wird, dagegen bei einer Drehung in entgegengesetztem Sinne Drehmomente in Höhe der vollen Leistung der Antriebskraftmaschine übertragen können. Die Einwirkung des Dynamometers auf die selbsttätig arbeitende Nachlaßvorrichtung kann auch unterbrochen werden, ohne daß die Anzeigevorrichtung des Dynamometers oder die Sicherheitsvorrichtung in ihrer Wirkung beeinflußt werden.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Regelvorrichtung hat also insbesondere den Vorteil, daß sie in jedem Fall wirksam wird, sobald das zu übertragene Drehmoment einen bestimmten Wert überschreitet, wobei es gleichgültig ist, ob das Bohrwerkzeug auf dem Boden des Bohrloches aufsteht oder nicht, während bei den bekannten Vorrichtungen in für die Praxis nicht ausreichender Weise meistens von einem Gleichgewichtszustand ausgegangen wird, der zwischen dem Drehmoment und dem Druck auf die Bohrlochsohle bestehen muß, und wobei die bekannten Vorrichtungen nur dann in Tätigkeit treten, wenn dieser Gleichgewichtszustand «,gestört ist.

'^■Wichtig ist ferner, daß bei der Vorrichtung ifc|ch der Erfindung das jeweilige Drehmoment stets meßbar ist und abgelesen wer-• den kann, wodurch auch etwa notwendig werdende Neueinstellungen erleichtert werden, während bei den bekannten Vorrichtungen die Einstellungen meistens nur annähernd genau erfolgen können. " Fig. ι und 2 stellen in Aufriß und Grundriß eine Meß- und Anzeigevorrichtung für das Drehmoment, und zwar ein Dynamometer dar, das gleichzeitig auch zum Steuern einer selbsttätig wirkenden, das Drehmoment konstant' erhaltenden Nachlaßvorrichtung dient und das ferner gleichzeitig auch als Sicherheitsvorrichtung gegen Überschreiten einer bestimmten Größe des Drehmomentes durch Unterbrechung der Kraftübertragung verwendet werden kann.

Auf einem als Schlitten ausgebildeten Rahmen 1 befindet sich in zwei Lagerständem 2 und 3 drehbar angeordnet ein Planetenrädersystem, welches durch ein Kettenrad 4 in der Richtung des Pfeiles angetrieben wird. Das Stirnrad 5 ist mit der Welle aus einem Stück erzeugt und wirkt auf vier Doppelzahnritzel 6, 6', 7, 7', 8, 8', 9, 9', die in einem runden Gehäuse 10 drehbar gelagert sind. Die Ritzel greifen in ein zweites Stirnrad 11 ein, auf dessen verlängerter Nabe das Abtriebskettenrad 12 aufgekeilt ist. Das Rädergehäuse 10 ist als Bremstrommel ausgebildet, auf welche zwei Bremsbacken 13, 14 wirken, die miteinander einerseits durch ein Scharnier 15, andererseits durch eine Spindel 16 mit Griffrad 17 verbunden sind. Die Bremsbacken können mit Hilfe dieses Griffrades von Hand aus gegen den Umfang der Bremstrommel gepreßt werden, da die Spindel 16 in der oberen Backe drehbar gelagert und mit der unteren Backe durch Gewinde verbunden ist. Der untere Bremsbügel ist nach der einen Seite durch Umführungsstangen 18, 19 und ein Querhaupt 20 mit einem Tauchkolben 21 gelenkig verbunden. Dieser gleitet in einem mit einer Flüssigkeit teilweise gefüllten Zylinder 22. Über dem Flüssigkeitsspiegel befinden sich im Windkessel 23 verdichtete Gase, deren Druck der bewegliche Zeiger 24 am Manometer 25 angibt. Ein zweiter Zeiger 26 steht nicht unter dem Einfluß des Druckes im Windkessel und kann von Hand aus auf das gewünschte Drehmoment eingestellt werden, welches Drehmoment dann erreicht ist, wenn sich beide Zeiger decken. ^120

Die untere Bremsbacke ist auf der anderen Seite zur Dämpfung von Schwingungen durch

eine Stange 27 mit einer Flüssigkeitsbremse 28 gelenkig verbunden, deren Widerstand mittels eines Handrades 29 eingestellt werden kann. Das äußere Ende der Flüssigkeitsbremsstange ist so ausgebildet, daß z. B. ein. Seil 30 oder eine Übertragungsstange befestigt werden kann, die zum Steuern einer automatisch wirkenden Nachlaßvorrichtung dient.

Im Falle der Betätigung des Antriebskettenrades 4 bzw. des Stirnrades 5, das mit der Welle ein Stück bildet, werden die Planetenräder 6, 6', 7, 7', 8, 8', 9, 9' in Drehung versetzt, und die Drehbewegung wird auf das mit dem Abtrieb 12 verbundene Stirnrad 11 übertragen, vorausgesetzt, daß das Rädergehäuse 10 durch die Bremsbügel 13, 14 festgehalten wird. Der Abtrieb erfolgt in derselben Drehrichtung wie der Antrieb.

ao Die im Gehäuse 10 gelagerten Ritzel haben das Bestreben, dasselbe zu verdrehen und den Reibungswiderstand zwischen Trommel und Bremsbacken zu überwinden. Die normal ausgeübte Umfangskraft wird durch das elastische Druckmittel im Windkessel aufgenommen, und der jeweilige Druck bzw. das jeweilige Drehmoment kann am Manometer 25 abgelesen werden.

Die Kompression der unter Druck stehenden Gase erzeugt jene Bewegung der Stange 2j, die zur Steuerung der Nachlaßvorrichtung benutzt werden kann.

Tritt im Abtrieb, z. B. durch einen plötzlich auftretenden übernormalen Widerstand im Bohrloch, ein größeres Drehmoment auf, als dem entgegenwirkenden Bremsmoment entspricht, so wird das Zahnrad 11 stehenbleiben, und die Ritzel werden sich auf diesem abwälzen, die Trommel wird sich in der Richtung des Pfeiles drehen. Das Planetengetriebe wirkt daher in Verbindung mit der Bremse als Sicherheitsvorrichtung.

Die Einstellung erfolgt derart, daß die Bremsbacken bei laufendem Getriebe so lange zusammengepreßt werden, bis durch den Reibungswiderstand an der Trommel jener Druck auf den Kolben ausgeübt wird, der dem gewünschten Drehmoment entspricht, d. h. so lange, bis sich die Zeiger 24 und 26 decken.

Dynamometer der beschriebenen Art haben den Vorteil, daß sie nur aus Stirnrädern gebildet werden und daß durch Vermehrung der Zahl der Ritzel auch die Zahl der in Eingriff stehenden Zähne vergrößert wird, wodurch auch bei großen Kraftübertragungen verhältnismäßig kleine und billige Getriebe angewendet werden können.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Dynamometer in jede vorhandene Anlage eingebaut werden kann, da sich die Drehrichtung nicht ändert.

Es ist selbstverständlich, daß an Stelle der hydropneumatischen Anzeigevorrichtung auch Federvorrichtungen benutzt werden können; ebenso, daß das Dynamometer nicht als besonderes Aggregat ausgeführt werden muß, sondern auf einer Welle des Bohrkranes montiert werden kann.

Die Fig. 3 und 4 stellen in Aufriß und Grundriß ein nach dem gleichen Prinzip arbehendes Dynamometer dar, jedoch in einer anderen Bauart, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Sicherheitsbremse nicht am zentrischen Getriebegehäuse angeordnet ist, sondern außerhalb des Getriebes liegt. Abweichend von dem früher Gesagten tritt eine Änderung des Drehsinnes ein, und .es erfolgt ferner auch eine Änderung der Umlaufzahl.

Das Antriebskettenrad 40 sitzt auf einer Welle 41, auf der das Stirnrad 42 aufgekeilt ist. Dieses arbeitet durch Vermittlung von vier Planetenrädern 43, 44, 45, 46 auf die Innenverzahnung eines Gehäuses 47, auf dessen Nabe das Abtriebskettenrad 48 befestigt ist. Die Ritzel sind in der Scheibe 49 einerseits und in einem Ring 50 andererseits gelagert. Am Ende der Nabe der Scheibe 49 sitzt außerhalb des Rahmens 51 die Bremsscheibe 52. Die nicht dargestellte Bremse selbst kann z. B. genau so ausgeführt werden wie die in Fig. 2.

Das Dynamometer eignet sich weniger dazu, in bestehende Bohranlagen eingebaut zu werden; es wird vielmehr bei Neukonstruktionen, die eine freie Wahl der Übersetzungs-Verhältnisse gestatten, Verwendung finden.

Die Fig. S, 6, 7 und 8 veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Dynamometer als Anzeigevorrichtung für das ausgeübte Drehmoment und zur Beeinflussung einer Steuervorrichtung für eine selbsttätig wirkende, das Drehmoment konstant erhaltende Nachlaßvorrichtung und schließlich als Sicherheitsvorrichtung gegen Überschreiten des zulässigen Drehmoments dient; und zwar zeigt Fig. 5 einen Aufriß im Schnitt, Fig. 6 einen Aufriß in Ansicht, Fig. 7 einen Grundriß im Schnitt und Fig. 8 einen Kreuzriß im Schnitt.

Das Dynamometer ist in diesem Falle im wesentlichen ein Kegelraddifferentialgetriebe, das aus den beiden Teller rädern 60 und 61 und den-dazwischenliegenden Planetenrädern 62, 63, 64 zusammengesetzt ist. Während das Kegelrad 60 sich auf der Antriebswelle 65, auf der auch das Antriebskettenrad 66 befestigt ist, frei drehen kann, ist das Kegelrad 61 auf dieser Welle aufgekeilt. Die Planetenräder sind um Achsen 67 drehbar, die einerseits im Konus 68, andererseits in einem Ring 69 gelagert sind. Das Planetenrädersystem wird durch eine als Konuskupplung ausgebil-

dete Reibungsbremse festgehalten. Der axial verschiebbare Gegenkonus 70, der das Gehäuse für das Differentialgetriebe bildet, kann mittels eines Griff rades 71, einer Schraubenspindel72 mit Mutter 73 und eines Hebels 74, der mit zwei Armen diese Mutter umfaßt und mit zwei anderen Armen mit dem Gleitring 75 der Muffe des Gehäuses 70 verbunden ist, auf den Konus 68 gepreßt werden. Am Umfang des Gehäuses 70 ist ein Zahnsegment 76 angebracht, dessen Zähne in eine Zahnstange 77 eingreifen. Diese überträgt die Kraft durch einen auf der Welle 78 schwingenden Gabelhebel 79, einen Gleitring 80 und eine Muffe 81 auf die im oberen Teile des Gehäuses 82 angeordnete Feder 83. Die Spannung dieser Feder kann durch Drehen am Griffrad 84 und die damit verbundene Verschiebung einer Schraubenspindel 85, eines Keiles 8(5 und eines Federtellers 87 nach .Wunsch verändert werden. Zur Sicherung der Einstellung dient das kleine Griffrad 88.

Der auf die Feder 83 jeweils ausgeübte

Druck- wird an einer manometerartigen Vorrichtung abgelesen, die mit einem durch einen Kolben 89 abgeschlossenen, mit Flüssigkeit, z. B. öl, gefüllten Zylinder 90 durch Leitung 91 in Verbindung steht. Wie beim vorigen Beispiele sind auch hier zwei Zeiger 92 und 93 an der Anzeigevorrichtung vorgesehen, wovon der eine 93 stillsteht und von Hand aus auf das gewünschte Drehmoment eingestellt wird, während der andere, bewegliche 92 den Druck bzw. das ausgeübte Drehmoment anzeigt. - ■ ■ -

Die Verschiebung der Zahnstange 77 dient auch zur Regelung der selbsttätig wirkenden Nachlaßvorrichtung. Um auftretende Stöße abzudämpfen, ist eine hydraulische Bremse 94 vorgesehen, die mit der Zahnstange 77 durch eine verzahnte Kolbenstange 95 und ein Zahnritzel 96 verbunden ist und deren Widerstand durch Handrädchen 94' von außen eingestellt werden kann.

Durch das Kegelraddifferentialgetriebe wird die Drehrichtung des Abtriebes umgekehrt. Damit das Dynamometer in bestehende Anlagen eingebaut werden kann, ist es notwendig, daß nicht nur Antrieb 66 und Abtrieb 97 in einer Ebene in gleicher Höhe liegen und gleich groß sind sowie gleiche Umlauf zahl haben, sondern es muß auch der Drehsinn der beiden Kettenräder derselbe sein. Zu diesem Zweck ist ein aus Stirnrädern 98 und 99 gebildeter Zwischentrieb eingefügt, wobei das Stirnrad 98 auf der Nabe des Tellerrades 60 und das Stirnrad 99 auf der Abtriebswelle 78· aufgekeilt ist.

Die ganze Meßvorrichtung ist in einem geschlossenen Gehäuse 82 untergebracht, das des leichteren Transports wegen auf einem Schlitten 100 montiert ist, der infolge des Umstandes, daß Antrieb- und Abtriebsrad in einer Ebene liegen, keiner Verdrehungsbeanspruchung ausgesetzt ist.

Bei der Einstellung des Drehmoments wird vorerst die Feder 83 so lange durch Betätigung des Griffrades 84 angespannt, bis der Zeiger 92 das gewünschte Drehmoment anzeigt. Hierauf wird die Kraftmaschine in η₀ Betrieb gesetzt und das die Sicherheitsbremse betätigende Handrad 71 so lange verdreht, bis die Mitnahme des Abtriebes erfolgt. Die Zahnstange 77 kann durch das Durchstecken eines Stiftes 101 arretiert werden.

Um den jeweiligen Ausschlag der Zahnstange 77 der Steuerbewegung der selbsttätig wirkenden Nachlaßvorrichtung anpassen zu können, ist es in manchen Fällen zweckmäßig, die Stange nicht unmittelbar auf die Nachlaßvorrichtung, sondern über einen Hebel mit veränderlichem Hebelarm wirken zu lassen, wie dies in den Fig. % 10, 11 und 12 dargestellt ist.

Im Hebel 110, der bei 111 seinen Drehpunkt hat und mit der Zahnstange 77 durch Lenker 112, 113 verbunden ist, ist ein Schlitten 114 durch eine Schraubenspindel 115 und ein Handrad 116 verschiebbar. Eine an den Schlitten angelenkte Stange 117 führt zur selbsttätig wirkenden Nachlaßvorrichtung. Je nach der Entfernung des Schlittens vom Drehpunkt des Hebels kann die Verstellung der Stange 117 gleich, größer oder kleiner als der Ausschlag der Zahnstange 77 gemacht werden, je nachdem, welchen Ausschlag die Nachlaßvorrichtung verlangt. Er kann auch während des Betriebes bis auf Null herabgesetzt werden, in welchem Falle keine Beeinflussung der Nachlaßvorrichtung stattfindet. Es ist dies dann notwendig, wenn das Dynamometer zwar als Sicherheitsvorrichtung gegen Überschreiten eines bestimmten Drehmoments, jedoch nicht zur Betätigung der Nachlaßvorrichtung benutzt wird, z. B. beim Erweitern des Bohrloches oder der Sohle, beim Zusammenschrauben von Rohren oder Gestängen u. dgl.

Es kann beim Bohren vorkommen, daß das Bohrgestänge bricht, dann hört der Wi- no derstand plötzlich vollständig auf, und · das Dynamometer steuert über die selbsttätig wirkende Nachlaßvorrichtung auf Nachlassen, was zur Folge hätte, daß das Bohrgestänge neben dem abgebrochenen Stück in das Bohrloch tiefer gesenkt werden würde. Um dies zu vermeiden, kann der erwähnte Hebel 110 noch einen zweiten Schlitz erhalten (Fig. 12), in welchem ein Schlitten 118 von Hand aus verstellbar ist. Dieser ist mit einem Zugorgan 119 verbunden, das beim Auftreten des maximalen Ausschlages (der Drehbohrwider-

stand wird nur im Falle eines Gestängebruches Null, sonst niemals) die x\ntriebskraftmaschine oder die Drehbohrvorrichtung oder die Winde oder mehrere dieser Vorrichtungen außer Betrieb setzt.

Fig. 13 und 14 stellen eine ähnliche Vorrichtung dar, jedoch mit dem Unterschied, daß dem eigentlichen Dynamometer ein Wendegetriebe eingegliedert ist, welches dazu dient, die Drehrichtung der Drehbohrvorrichtung ohne Änderung der Drehrichtung der Kraftmaschine verändern zu können, was beim An- und Abschrauben von Bohrrohren oder Gestängen unter Umständen zweckmäßig ist.

Wie in Fig. 7 bezeichnen hier wieder 66 das Antriebskettenrad, 70 das Dynamometer und 98 ein Stirnrad, dessen Antrieb über das Dynamometer bzw. die Sicherheitskupplung erfolgt, während ein zweites Stirnrad 125

eo direkt auf der Antriebswelle 65 aufgekeilt ist. Das Wendegetriebe besteht aus den Stirn-. rädern 126, 127, die mit der Abtriebswelle 78 bzw. dem Abtriebskettenrad 97 durch Reibungskupplungen 128, 129 wechselweise ver-

ä5 bunden werden können.

Sowohl die Drehbewegung des Gestänges beim Bohren als auch die Drehbewegung beim Anschrauben von Gestängestücken oder beim Zusammenschrauben von Bohrrohren erfolgt von der Welle 65 über die Sicherheitskupplung 70, das Zahnrad 98, das eingekuppelte Zahnrad 127 auf die Abtriebswelle 78, die entgegengesetzte Drehbewegung zum Abschrauben dagegen von der Welle 65 über das Stirnrad 125 und das eingekuppelte Stirnrad 126 auf die Abtriebswelle 78, d. h. ohne den Weg über die Sicherheitskupplung zu nehmen» Es kann deshalb mit voller Leistung der Kraftmaschine abgeschraubt werden. Die Reibungskupplungen 128, 129 sind für eine größere Kraftübertragung gebaut als die Sicherheitskupplung 70. An Stelle dieser beiden Reibungskupplungen können auch Klauenkupplungen zur Verwendung gelangen, vorausgesetzt, daß die Umlaufzahl eine geringe ist.

Um die schädliche Wirkung bewegter Massen beim Umkehren der Drehrichtung zu vermeiden, ist die Welle 78 mit einer Bremse ausgestattet. In der Zeichnung ist eine Backenbremse bekannter Bauart gezeigt, deren Scheibe 130 auf der Welle 78 aufgekeilt ist. Die Betätigung der Bremse erfolgt derart, daß bei ausgerückten Kupplungen 128, 129, d. h. bei der Mittelstellung der gemeinsamen Kupplungsmuffe 131, das Bremsgewicht 132 frei wirken kann, also die Bremse in Funktion ist, während, im anderen Falle, wenn die Kupplungen 128, 129 eingerückt sind, das Bremsgewicht mit Hilfe eines Kegelradsegments 133 und eines Kegelrades 134 angehoben, also die Bremse außer Wirkung ist.

Zum Ein- und Auskuppeln der Zahnräder 126, 127 und damit gleichzeitig zum Lüften oder Belasten der Bremse 130 von Hand aus dient eine Steuerstange 135 mit einem Hebel 136, die auch aus größerer Entfernung betätigt werden kann.

In den Figuren sind noch eingezeichnet eine Flüssigkeitsbremse zur Unschädlichmachung von Stoßen, bestehend aus einem Bremszylinder 94 mit Kolben und Kolbenstange 95, Regulierhandrad 94', Zahnkolben 137 und 96, ferner die Zahnstange 77, Schraubenspindel 85 und Manometer 92, deren Zweck aus Fig. 5 hervorgeht.

Das Dynamometer kann selbstverständlich auch im Rahmen der Drehbohrvorrichtung selbst zweckmäßig angeordnet sein, wie dies in den Fig. 15 und 16 dargestellt ist. In diesen bedeuten: 145 die Grundplatte der Drehbohrvorrichtung, 146 den Drehtisch mit den Antriebskegelrädern 147 und 148, und

149 das Antriebskettenrad. Das Dynamometer

150 ist in einem geschlossenen Gehäuse 151 untergebracht, aus welchem eine Zahnstange 152 beiderseits herausragt. Das eine Etide faßt eine Federwaage 153, die mit der Anzeigevorrichtung 154 gekuppelt ist, welche das jeweilige Drehmoment angibt; das andere Ende ist mit einem zweiarmigen Hebel 155 gelenkig verbunden, der die Bewegung der Zahnstange, z. B. mittels eines Seiles 156, auf die selbsttätig wirkende Nachlaßvorrichtung überträgt.

Die Fig. 17, 18, 19 und 20 stellen ein Dynamometer 160 in Verbindung mit einem Wendegetriebe 161 für die Drehbohrvorrichtung (vgl. hierzu Fig. 14) und mit einem zweiten Wendegetriebe 162 bis 165 einer selbsttätig wirkenden, durch eine Schnecke 166 und ein Schneckenrad 167 betätigten Nachlaßvorrichtung dar. Das Kettenrad 168 mit der Kupplung 169 steht mit der nicht gezeichneten Seiltrommel in kraftschlüssiger Verbindung.

In diesem Falle wird die Bewegung des Wendegetriebes 162 bis 165 von jener Seite des Antriebs abgeleitet, die unter dem Schütze der Sicherheitskupplung 160 steht. Die Reibungskupplungen 170, 171 dieses Wendegetriebes werden . wechselseitig durch die Zahnstange 172 vom Dynamometer selbsttätig derart gesteuert, daß bei Unterschreitung des zulässigen Drehmomentes ein Nachlassen, bei Überschreitung ein Anheben des Gestänges erfolgt. (Die Einzelheiten dieser Steuerung zeigt Fig. 22.)

Die Federwaage zeigt bei gleicher Wirkungsweise eine von der in Fig. 5 dargestellten abweichende Konstruktion, indem die

Zahnstange 172 durch einen Arm 173 auf die Muffe 174 der Feder 175 drückt, welche Feder andererseits durch eine Schraubenspindel 176 und ein Handrad 177 reguliert und durch ein Handrad 178 gesichert werden kann. Der Federdruck wird durch einen Waagebalken 179 auf eine Meßdose 180 übertragen, die durch eine Leitung 181 mit einem Manometer 182 in Verbindung steht. Diese

ίο Anordnung hat gegenüber der in Fig. 5 gezeigten Bauart den Vorteil, daß kein Ölverlust auftritt.

Die Einschaltung der Sicherheitskupplung des Dynamometers 160 erfolgt durch ein Handrad 183, eine Schraubenspindel 184 mit Mutter 185 und einem Hebel 186, die Schaltung der Kupplungen des Wendegetriebes 161- durch einen Handhebel 187, eine Welle 188 und Muffenhebel 189.

Alle Getriebe sind auch hier in einem gemeinsamen Gehäuse 190 untergebracht, das auf Schlittenkufen 191 leicht transportiert werden, kann.

Die Fig. 19 und-20 zeigen schematisch die Anordnung der in den Fig. 17" und 18 dargestellten Vorrichtung im Rahmen einer vollständigen Bohranlage. Von der Kraftmaschine 200 wird über das Vorgelege 201 des Bohrkranes durch eine Kette 202 das Dynamometer angetrieben, welches das Drehmoment über ein im Kasten 190 liegendes Wendegetriebe (161 in Fig. 17) durch eine Kette

203 atif die Drehbohrvorrichtung (Drehtisch)

204 weiterleitet. Weiterhin wird über ein zweites Wendegetriebe (162 bis 165, Fig. 17) und über die Nachlaßvorrichtung (166 und 167, Fig. 17) durch eine Kette 205 die Seiltrommel 206 des Bohrkranes in Betrieb gesetzt. 207 sind die Umrisse des Bohrturmes.

Ein weiteres Ausfühfungsbeispiel gemäß der Erfindung zeigen die Fig. 21, 22 und 23, die eine ohne Zusammenhang mit der bestehenden Winde arbeitende, selbsttätig wirkende Nachlaßvorrichtung veranschaulichen.

Der Motor 212 treibt über das Dynamometer 213 mittels Kette 214 die Drehbohrvorrichtung 215 an. Vom Dynamometer wird durch die Stirnräder 216, 217 ein Kegelradwendegetriebe 218, 219, 220, von diesem durch eine Schnecke 221 und ein nichtgezeichnetes Schneckenrad, femer durch die Zahnräder 222, 223 mit Kupplungen 224, 225 und Zahnräder 226, 227 die Seiltrommel 228 betätigt. Die Einzelheiten der Steuerung der selbsttätigen Nachlaßvorrichtung sind aus den Fig. 22 und 23 ersichtlich. Die Ein- oder Ausschaltung der Kupplungen 229,230 erfolgt dadurch, daß die Verzahnung der Sicherheitskupplung 213 in ein Ritzel 231 eingreift, das sich nicht nur drehen, sondern auch samt der Welle 232 axial verschieben kann, wodurch entweder die eine Kupplung 229 oder die andere 230 in Tätigkeit gesetzt wird. Die axiale Verschiebung des Ritzels wird dadurch bewirkt, daß das Ende der Welle 232 mit einem steilen Bewegungsgewinde ausgestattet ist, das sich in der Mutter 233 bewegt. Zwecks Schaltung der Kupplungen von Hand aus kann die Mutter 233 in der Gehäusewand gedreht werden, was z. B. durch einen nicht gezeichneten Handhebel, der auf die Zahnstange 234 und das Ritzel 235 einwirkt, geschehen kann.

Das in den Fig. 24 und 25 in zwei Grundrißschnitten veranschaulichte Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung stellt einen vollständigen Bohrkran zeitgemäßer Ausführung" dar, bei welchem alle Kräfte durch Zahnräder übertragen werden. Der Kran besitzt ein Vorgelege für acht verschiedene Geschwindigkeiten, die entweder auf die Seiltrommel zum Nachlassen oder Heben des Bohrgerätes oder zum Teil (vier Geschwindigkeiten) auf die Drehbohrvorrichtung wirken. Auf der Antriebswelle 250 sind die Zahnräderpaare 251, 252 und 253, 254 verschiebbar und können mit dazugehörigen Stirnrädern 255, 256, 257, 258 auf der Vorgelegewelle 259 abwechselnd zum Eingriff gebracht werden. Hierdurch können also dieser Welle vier Geschwindigkeiten erteilt werden. Das Stirnräderpaar 260,261 gestattet ferner durch Einschalten in die Räder 262 oder 263 der Welle 264 zweimal vier, im ganzen also acht Geschwindigkeiten zu erteilen. Das Drehmoment wird weiter durch die gleich großen Räderpaare 265, 266 -und 267, 268 auf die Seiltrommel 269 übertragen.

Der Antrieb der Drehbohrvorrichtung erfolgt vom Zahnrad 255 aus, welches mit ioo Zahnrad 270 kämmt, über die Kegelräder 271,272 auf das Dynamometer 273, dessen vStirnrad 274 in das eine kuppelbare Stirnrad 275 eines Wendegetriebes auf der die Drehbohrvorrichtung betätigenden Welle 276 eingreift, Das zweite kuppelbare Stirnrad 278 des Wendegetriebes wird vom Stirnrad 277 angetrieben. Wenn das Zahnrad 275 von Hand aus mit der Welle 276 gekuppelt wird, so erfolgt die Übertragung des Drehmomentes auf dem Wege über die Sicherheitskupplung 273; wenn dagegen 278 ebenfalls von Hand aus eingeschaltet wird, so erfolgt die Übertragung unmittelbar auf die Drehbohrvorrichtung, aber im umgekehrten Drehsinn.

Zum Antrieb der Nachlaßvorrichtung ist ein zweites Wendegetriebe, bestehend aus den Stirnrädern 279, 280 vorgesehen. Beide Räder können mit je einer unter dem Einfluß des Dynamometers stehenden Reibungskupplung für den einen oder anderen Drehsinn mit der Welle 281 abwechselnd kraftschlüssig

verbunden werden. Die Einzelheiten für diese Steuerung sind aus Fig. 22 zu entnehmen. Die Kraftübertragung verläuft weiter über die Schnecke 282, Schneckenrad 283, Welle 264 und die Stirnräderpaare 265, 266 und 267, 268 zur Seiltrommel 269.

Das Wendegetriebe 279, 280 kann ferner zur Verrichtung von Nebenarbeiten, z.B. zum Antrieb eines Spills 284 oder einer Hilf strommel 285 von Hand aus betätigt werden. Das Spill dient zum Herbeischaffen verschiedener Vorrichtungen und hilft beim Zusammenschrauben und Lösen des Bohrgestänges und der Bohrrohre mit, die Hilfstrommel zur

»5 Ausübung eines Druckes auf das Bohrwerkzeug bei beginnender Bohrung, d. h: solange das Eigengewicht des Bohrgerätes nicht genügend groß ist, um den entsprechenden Sohlendruck auszuüben. Spill und Hilfstrommel, die ihren Antrieb von der Welle 281 durch Kegelräder 285, 286 und Stirnräder 287, 288 erhalten, können durch eine Klauenkupplung 289 abgeschaltet werden, desgleichen auch das Schneckengetriebe 282, 283 durch eine Kupplung 290, wenn der Kran beim Fördern unter dem Einfluß des Hauptantriebs steht. Es ist möglich, die Spills 284 oder die Hilfstrommel 285 auch von Hand aus zu betätigen, wenn auf deren Welle ein Schneckenrad angeordnet wird, welches beispielsweise durch ein Handrad betätigt werden kann.

Das Dynamometer und die Wendegetriebe sind in einem besonderen Gehäuse 291 am Ständer 292 des Bohrkranes befestigt.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Regelvorrichtung für den Drehtischantrieb beim Tiefbohren, dadurch gekennzeichnet, daß die das jeweils übertragene Drehmoment messende und gegebenenfalls auch regelnde Vorrichtung in ihrer Wirkung als Sicherheitsvorrichtung ausgebildet ist zum Zwecke der Unterbrechung der Antriebsübertragung beim Auftreten eines eine vorausbestimmte meßbare und regelbare Größe überschreitenden Drehmomentes.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das jeweils ausgeübte Drehmoment messende Vorrichtung (Dynamometer) auch zur Einstellung der Sicherheitsvorrichtung auf ein nicht zu überschreitendes Drehmoment vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherheitsvorrichtung eine auf meßbare und regelbare Drehmomente einstellbare Reibungskupplung, Reibungsbremse o. dgl. vorgesehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung als ein wesentlicher, für den Betrieb erforderlicher Bestandteil der Meßvorrichtung für das Drehmoment ausgebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als regelbare Bremse ausgebildete Sicherheitsvorrichtung ein Planetenrädersystem, welches die Kraftmaschinenleistung auf die Drehbohrvorrichtung überträgt -*— zweckmäßig elastisch —, festhält und daß die Schwingungen der Sicherheitsvorrichtung um die Achse des Planetenrädersystems gegebenenfalls zur Steuerung einer selbsttätig wirkenden Nachlaßvorrichtung benutzt werden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Bestimmung des Drehmomentes dienende, aus Zahnrädern gebildete Dynamometer mit mehreren Wendegetrieben verbunden ist, von welchen das eine auf die Drehbohrvorrichtung, ein anderes auf eine selbsttätig arbeitende Nachlaßvorrichtung einwirkt, wobei die Wendegetriebe nur bezüglich jener Drehrichtung unter dem Schutz der für mehrere Wendegetriebe gemeinsamen Sicherheitsvorrichtung stehen, welche beim Drehbohrvorgang oder beim Anschrauben der Gewindeverbindungen benutzt wird, dagegen bei einer Drehung in entgegengesetztem Sinne Drehmomente in Höhe der vollen Leistung der Antriebskraftmaschine übertragen können.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des Dynamometers auf die selbsttätig arbeitende Nachlaßvorrichtung unterbrochen werden kann, ohne daß die Anzeigevorrichtung des Dynamometers oder die Sicherheitsvorrichtung in ihrer Wirkung beeinflußt werden.

   Hierzu 5 Blatt Zeichnungen