DE69712089T2 - Bohreinrichtung - Google Patents

Bohreinrichtung

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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B44/02Automatic control of the tool feed
    • E21B44/06Automatic control of the tool feed in response to the flow or pressure of the motive fluid of the drive
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohreinrichtung, die insbesondere zum Bohren von Löchern verwendet wird, die zur Extraktion von Felsen und Erzen bestimmt sind, in welcher das Bohrwerkzeug in eine Drehbewegung versetzt wird, wobei diese Gruppe auf einer Vorschubeinrichtung montiert ist, die es gestattet, während des Bohrens einen Schub auf das Werkzeug auszuüben.
  • Es ist bekannt, daß das durch die Berührung des Werkzeugs oder des Bohrkopfes mit dem Gelände erzeugte Drehmoment mit der angelegten Schubkraft zunimmt.
  • Es ist daher notwendig, Regelvorrichtungen vorzusehen, die es gestatten, den auf das Werkzeug ausgeübten Schub an das maximal zulässige Drehmoment durch die Antriebsvorrichtung anzupassen, um das verwendete Werkzeug gegenüber der Gefahr eines Blockierens in dem gebohrten Gelände zu schützen.
  • Fig. 1 und 2 zeigen in sehr schematischer Weise eine Schlagbohrvorrichtung bekannter Bauart in zwei Betriebsstellungen. Diese Figuren zeigen einen mit einem Werkzeug 2 ausgestatteten Bohrhammer 1, der einerseits einer Schlagvorrichtung 3 und andererseits einer Drehantriebsvorrichtung 4 zugeordnet ist. Der Bohrhammer ist gegenüber dem Gelände 5, in dem eine Bohrung durchgeführt werden soll, mit Hilfe eines auf einer Gleitschiene 7 gelagerten Vorschubsystems 6 verschiebbar gelagert. Das Vorschubsystem umfaßt einen Hydraulikzylinder 8, dessen Gehäuse mit der Vorrichtung 6 verbunden ist und dessen Stange 9 auf einem festgelegten Punkt aufliegt. Die unterschiedlichen Bewegungen erhält man von einer Hydraulikpumpe 10, die über drei Verteiler 12, 13 bzw. 14 die Schlagvorrichtung 3, einen Hydraulikmotor 15 und den Zylinder 8 speist. Die Verbindungen werden über eine Reihe biegsamer Schläuche 16, 17 bzw. 18 hergestellt. Der Versorgungskreis des Hydraulikmotors für den Drehantrieb des Werkzeugs besteht aus den biegsamen Schläuchen zwischen der Hydraulikpumpe 10 und dem Verteiler 13, dem biegsamen Schlauch 17a, dem Drehmotor 15, dem biegsamen Rücklaufschlauch 17b und dem biegsamen Schlauch zwischen dem Verteiler 13 und dem Rücklauf an die freie Luft. Eine Vorrichtung 19 zum Umkehrung des Kreises ist in dem Kreis angeordnet, der sich zwischen dem Verteiler 14 und dem Vorschubzylinder 8 der Bohrvorrichung befindet. Das Umkehrsystem 19 wird durch den Rotationsdruck des Motors 15 angesteuert, wodurch der Drehantrieb der Bohrvorrichtung gewährleistet wird. Der maximal zulässige Rotationsdruck, von dem an das Umkehrsystem reagiert, ist einstellbar. Die Informationsaufnahme dieses Systems ist aus Platzgründen dennoch sehr weit vom Eingang des Motors 15 entfernt, was zu recht großen Längen der biegsamen Schläuche führt.
  • Unterhalb des maximal zulässigen Rotationsdrucks erfolgt die Fluidversorgung der unterschiedlichen Antriebselemente, wie in Fig. 1 gezeigt, entlang der mit dicken Strichen dargestellten biegsamen Schläuche. Das Umkehrsystem 19 ist in seiner Ruhestellung und reagiert nicht auf den Vorschubkreis. In dem Fall, in dem das Werkzeug 2 in dem Gelände blockiert wird, nimmt der Rotationsdruck zu. Wenn der Druck einen auf dem Umkehrsystem 19 eingestellten vorbestimmten Wert übersteigt, kehrt dieses die Versorgungsrichtung des Zylinders 8 um, wie in Fig. 2 gezeigt, wodurch die Rückbewegung des Werkzeugs ermöglicht wird.
  • In einem solchen Fall wird der hydraulische Rotationsdruck des Motors nicht direkt gemessen, und die Bohrvorrichung ist von dem Steuerungssystem sehr weit entfernt. Der gemessene Druck ist die Summe des Rotationsdrucks des Motors und der Leitungs-Druckabfälle im Innern des durch den biegsamen Schlauch 17 gebildeten Kreises. Nun sind aber die Druckabfälle in einem Kreis in Abhängigkeit von der Temperatur, die die Viskosität beeinflußt, und von dem Durchfluß des Hydraulikfluids stark verändertlich.
  • Um unter sämtlichen Bedingungen zu arbeiten, muß die Umkehrvorrichtung 19 auf einen derartigen Wert eingestellt werden, daß der maximal zulässige Rotationsdruck gleich dem um den maximalen Druckabfall erhöhten Rotationsdruck ist.
  • Während der Rotationsdruck aufgrund des mechanischen Drehmoments konstant ist, sind die Druckabfälle in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich. Der gemessene Druck ist somit in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich, Eine Vorrichtung dieser Bauart ermöglicht keine Feineinstellung des Umkehrsystems. Um diesen Unzulänglichkeiten abzuhelfen, nutzt die Anmelderin eine Bohrvorrichtung, bei welcher der Ausgangsdurchsatz des Motors zum Eingang des Teiles gerichtet ist, der das Schlagen gewährleistet. Ein identischer Durchsatz wird auf den Teil gerichtet, der das Schlagen gewährleistet, und wird dem Ausgangsdurchsatz des Motors hinzugefügt, der die Rotation des Werkzeugs gewährleistet. Die Messung des Rotationsdrehmoments erfolgt durch differentielle Messung des Druckes zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Rotationsmotors. In diesem Fall ist der gemessene Rotationsdruck gleich groß wie der Rotationsdruck an den Klemmen des Motors, wodurch die Druckabfälle des Rotationskreises ausgeschlossen werden.
  • Diese Lösung ermöglicht es, das Umkehrsystem richtig zu betätigen. Doch erschwert seine Integration die Ausführung anderer hydraulischer Funktionen aufgrund der Abhängigkeit des Rotationskreises und des Schlagkreises der Bohrvorrichtung.
  • Verschiedene bekannte Systeme gestatten es, das Vorschubsystem einer Bohrvorrichtung umzukehren, wenn das Rotationsdrehmoment zunimmt.
  • Das Dokument GNODTKE bezieht sich auf eine Schlagvorrichtung, die mit einem Vorschubsystem ausgestattet ist, bei dem der Druck mit Hilfe eines Vergleichsventils gemessen wird, um auf den hydraulischen Vorschubmotor einzuwirken und das Blockieren der Spindel im Innern des Felsens zu verhindern.
  • Das Dokument GB-A-1322493 bezieht sich auf ein Bohrungsgerät mit einem Hydraulikmotor, der eine Spindel antreibt, und einem Vorschubmechanismus, um die Spindel vorwärts zu bewegen, wobei eine Meßvorrichtung des Drehmoments auf den an den Hydraulikmotor anliegenden Fluiddruck reagiert. Diese Vorrichtung mißt das auf die Bohrungsspindel ausgeübte Drehmoment, und eine Vorrichtung zum Steuern des Vorschubs in Form eines Ventils steuert die Strömung des Hydraulikfluids zu dem Vorschubmechanismus in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck, um den hydraulischen Druck des dem Vorschubmechanismus zugeführten Fluids umzukehren, falls das Drehmoment an der Spindel einen vorbestimmten Wert übersteigt.
  • Das Dokument US-A-4064950 beschreibt eine Bohrungsmaschine, die eine Spindel besitzt, die über einen Hydraulikmotor gedreht wird. Die Spindel ist auf einer Halterung montiert, die einen Vorschub während des Bohrens im Fels bestimmt. Die Halterung wird mittels eines Hydraulikmotors vorgeschoben und zurückgezogen. Der Hydraulikmotor für den Drehantrieb und der Vorschubmotor sind derart in Serie geschaltet, daß, wenn der Rotationswiderstand zunimmt und von einer Zunahme des Fluiddrucks im Innern des Hydraulikmotors begleitet wird, eine Verringerung der durch den Hydraulik- Vorschubmotor ausgeübten Kraft erfolgt, um Beschädigungen der Spindel zu verhindern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohreinrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, sich von den. Druckabfällen des Hydraulikkreises zu befreien, der den Motor für den Drehantrieb des Werkzeugs versorgt, und zwar aufgrund der Veränderlichkeit dieser Druckabfälle in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Durchsatz des Hydraulikfluids, wobei gleichzeitig ermöglicht wird, eine optimale Einstellung des maximalen Werts des zulässigen Rotationsdrehmoments über den gesamten Betriebsbereich der Vorrichtung beizubehalten, ohne daß technisch aufwändige Lösungen, insbesondere im Hinblick auf die Hydraulik, benötigt werden.
  • Hierfür wird eine erfindungsgemäße Bohreinrichtung bereitgestellt mit einer Bohreinheit, deren Werkzeug von einem Hydraulikmotor gedreht wird, der einer Vorschubeinrichtung zugeordnet ist, die es gestattet, eine Auflagekraft der Bohreinheit auf dem Gelände zu erzeugen, wobei die verschiedenen Betätigungsglieder von mindestens einer Hydraulikpumpe über eine Gruppe von Hydraulikverteilern und eine Gruppe von Rohrleitungen bzw. Schlauchleitungen, wie z. B. biegsame Schläuche, angetrieben werden, wobei die beiden Versorgungsrohre bzw. Versorgungsschläuche der Vorschubeinrichtung des Bohrsystems mit einer Vorrichtung zur Umkehrung der Zirkulationsrichtung des Fluids in der Vorschubeinrichtung ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der Zweige des Versorgungskreises des Hydraulikmotors zum Antrieb des Werkzeugs zwischen zwei bekannten Punkten des Kreises, die sich beiderseits des Motors befinden, eine Vorrichtung zur Messung des Durchsatzes und der Viskosität des Hydraulikfluids montiert ist, deren Druckabfall-Eigenschaften proportional zu denjenigen des Hydraulikkreises zur Versorgung des Motors für den Drehantrieb des Werkzeugs sind und die ständig eine Druckabfall- Information an eine Kompensationsvorrichtung liefert, wodurch ermöglicht wird, den berechneten Druckabfall, der durch die Gruppe der Elemente des Kreises erzeugt wird, von der zwischen diesen beiden Punkten gemessenen Druckdifferenz zu subtrahieren, wobei die Kompensationsvorrichtung dann, wenn das Ergebnis dieser Operation einen vorbestimmten Wert übersteigt, ein Betätigungssignal der Vorrichtung zum Umkehren der Zirkulationsrichtung des Versorgungsfluids der Vorschubeinrichtung erzeugt.
  • Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es, die Verschiebungsrichtung der Bohrvorrichtung auf ihrer Gleitschiene umzukehren, um eine Blockierung des Bohrwerkzeugs in dem Boden zu verhindern, wenn der Rotationsdruck den maximal zulässigen Rotationsdruck übersteigt.
  • Die Meßvorrichtung sendet an die Kompensationsvorrichtung eine Messung des Druckabfalls aus, der proportional zu demjenigen des Rotationskreises ist.
  • Die Kompensationsvorrichtung verwendet diese Information, um das Umkehrsystem zu betätigen, wenn die Zunahme des Rotationsdrucks auf einer Zunahme des mechanischen Drehmoments beruht.
  • Falls die Zunahme des Rotationsdrucks auf einer Veränderung der Druckabfälle des Rotationskreises beruht, wird das Umkehrsystem nicht betätigt.
  • Die Meßvorrichtung, die Kompensationsvorrichtung und die Umkehrvorrichtung sowie die Übertragung der Informationen zwischen den unterschiedlichen Elementen können mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektronisch oder elektrisch sein.
  • Der Vorteil dieses Aufbaus beruht darauf, daß die Druckschwankungen des Fluids, welches den Motor für den Drehantrieb des Bohrsystems antreibt und die auf Schwankungen des Druckabfalls des Kreises beruhen, den Wert des maximal zulässigen Rotationsdruckes nicht beeinträchtigen. Allein die Änderung des Rotationsdrucks aufgrund der Berührung zwischen dem Werkzeug und dem Gelände führt zu einer Reaktion des Umkehrsystems.
  • Die Meßvorrichtung kann durch eine Verengung gebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt diese Bohreinrichtung eine elektrische oder elektronische Meßvorrichtung, die durch einen analogen oder digitalen Differenzdrucksensor oder einen einem Durchflußmesser zugeordneten Temperatursensor gebildet ist, der ein Signal erzeugt, das ein auf die Umkehrvorrichtung einwirkendes hydraulisches oder elektrisches Kompensationssystem betätigt.
  • Die Kompensationsvorrichtung kann durch einen Regelschieber gebildet sein, der in einer Bohrung gleitend gelagert ist und den Drücken des Hydraulikfluids stromauf und stromab von der Verengung ausgesetzt ist. Der Schieber kann mit der Umkehrvorrichtung mechanisch verbunden sein, um diese unmittelbar zu betätigen, oder die Verschiebung des Schiebers kann durch eine Potentiometer-Vorrichtung elektrischer oder hydraulischer Bauart gemessen werden, die ein Ausgangssignal erzeugt, das die Umkehrvorrichtung betätigt.
  • Gemäß einer weiteren Möglichkeit ist die Umkehrvorrichtung in die Kompensationsvorrichtung integriert, deren Schieber mehrere Rillen aufweist, die axial versetzt sind und einen Teil der beiden Zweige des Hydraulik-Versorgungskreises der Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung bilden, um die Zirkulation des Fluids in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Schiebers in zwei entgegengesetzten Richtungen zu ermöglichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist sie ein hydraulisches oder pneumatisches Potentiometer auf, das einen Schieber besitzt, dessen Enden den hydraulischen Drücken stromauf bzw. stromab von der Verengung ausgesetzt sind und eine mittige Nut bzw. Rille haben, welche die Umkehrvorrichtung entweder von einer mit einer Hochdruckquelle verbundenen Nut oder von einer mit einer Niederdruckquelle verbundenen Nut je nach der Stellung des Schiebers versorgt.
  • Auf jeden Fall ergibt sich ein besseres Verständnis der Erfindung anhand der nun folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung, welche mittels nicht einschränkend aufzufassender Beispiele mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt, wobei:
  • Fig. 1 und 2 zwei Ansichten in zwei Betriebsstellungen einer Schlagbohrvorrichtung bekannter Bauart sind.
  • Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Schlagbohrvorrichtung derselben Bauart wie die in Fig. 1 und 2 ist;
  • Fig. 4a bis 11 Ansichten sind, die acht unterschiedlichen Ausführungsformen der Meßvorrichtung entsprechen;
  • Fig. 12 eine Ansicht einer Ausführungsform der Meßvorrichtung und der Kompensationsvorrichtung ist;
  • Fig. 13 eine sehr schematische Ansicht einer Meßvorrichtung und einer Kompensationsvorrichtung ist;
  • Fig. 14 und 15 zwei Varianten einer Meßvorrichtung und einer Kompensationsvorrichtung sind, die ein hydraulisches Potentiometer verwenden; und
  • Fig. 16 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung ist, in der die Messung in die Kompensationsvorrichtung integriert ist.
  • Fig. 3 stellt eine ähnliche Vorrichtung wie die von Fig. 1 und 2 dar, in der dieselben Elemente durch dieselben Bezugsziffern wie zuvor bezeichnet sind. In dieser Vorrichtung ist eine Vorrichtung 22 zur Messung des hydraulischen Druckabfalls vorgesehen, die in der Leitung des Hydraulikkreises angeordnet ist, der den Motor 15 für den Drehantrieb des Werkzeugs versorgt. Diese Vorrichtung mißt zu jedem Zeitpunkt die Viskosität und den Durchsatz, die in dem Kreis hindurchtreten, und erzeugt ein Ausgangssignal, das zu dem Druckabfall proportional ist, der in dem gesamten Hydraulikkreis vorliegt.
  • Die Druckabfall-Information wird einer Kompensationsvorrichtung 23 zugeführt, die diese Information ständig verwendet, um die Auswirkungen der Druckabfälle in dem Hydraulikkreis zu kompensieren und die Umkehrvorrichtung 19 zu betätigen.
  • Die Meßvorrichtung kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch sein oder auch für eine Viskosität- und Durchflußschwankung des sie durchquerenden Fluids empfindlich sein.
  • Diese Vorrichtung kann z. B. in den in Fig. 4a bis 11 dargestellten Formen vorliegen. Diese Figuren stellen feste oder einstellbare Verengungen folgender Bauart dar: Kurze Öffnung (Fig. 4a und 4b) oder lange Öffnung (Fig. 5a und 5b), Venturi-förmig (Fig. 6a und 6b), kreisringförmig (Fig. 7a und 7b), wobei der mittige Teil einen kreisförmigen Querschnitt haben kann, wie in Fig. 7a und 7b dargestellt, oder einen prismatischen Querschnitt (Fig. 8a und 8b) oder einen gemischten Querschnitt (Fig. 9a und 9b) haben kann. Es ist auch möglich, veränderliche Verengungen vorzusehen, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt. Im Falle einer beweglichen Verengung, wie in Fig. 10 gezeigt, verursacht der Druckabfall der Verengung die Verschiebung des beweglichen Teils.
  • Stromab und stromauf von der Verengung sind die Durchtrittsquerschnitte sehr viel größer verglichen mit dem Querschnitt der Verengung. Die Verengung kann sich in der Achse des Umkehrsystems befinden, und/oder sie kann aus mehreren Verengungen unterschiedlicher oder ähnlicher Bauarten bestehen. Die Gesamtheit der unterschiedlichen Bauarten der Verengung ermöglichen es, einen charakteristischen Druckabfall zu erzeugen, der proportional zu demjenigen des Hydraulikkreises des Motors 15 ist. Die Druckabfall- Information wird der Kompensationsvorrichtung 23 zugeführt.
  • Fig. 12 stellt eine Kompensationsvorrichtung mit rein mechanischer Betätigung dar. In dieser Ausführungsform umfaßt die Kompensationsvorrichtung 23a einen in der Bohrung 25 eines Blocks 26 gleitend gelagerten Schieber 24. Der Schieber umfaßt drei unterschiedliche Querschnitte 51, 52 auf einer ersten Stirnfläche und 53 auf der entgegengesetzten Stirnfläche. Die Fläche des Querschnitts 53 ist gleich der Summe der Flächen der Querschnitte 51 und 52. Der Querschnitt 51 ist mit dem hydraulischen Druck des Versorgungskreises des Motors 15 stromauf von der Verengung 22 verbunden. Der Querschnitt 52 ist mit einer Entwässerung oder mit einem kontanten Druck verbunden. Der Querschnitt 53 ist mit dem Druck des Hydraulikkreises zur Versorgung des Motors 15 stromab von der Verengung 22 verbunden. Das Verhältnis der Querschnitte 51 und 52 ist gleich groß wie das Verhältnis zwischen dem Druckabfall des Hydraulikkreises zwischen zwei bekannten Punkten dieses Kreises und dem Druckabfall zwischen dem Eintritt und dem Austritt der Verengung. Eine Feder 27 erzeugt eine Kraft, die der Kraft entgegenwirkt, die durch den auf den Querschnitt 53 einwirkenden Druck erzeugt wird. Die Summe der durch den konstanten Druck auf den Querschnitt 52 erzeugten Kraft und der Last der Feder 27 ist gleich groß wie die Kraft, die durch den maximal zulässigen hydraulischen Druck für den Versorgungskreis des Motors 15 erzeugt wird, der auf den Querschnitt 52 einwirkt.
  • Bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform ist die Umkehrvorrichtung in die Kompensationsvorrichtung 23a integriert. Hierfür weist der Schieber 24 zwei Rillen 2B, 29 auf, die zueinander axial verschoben sind, während das Gehäuse mehrere Rillen 30, 32, 33, 34 und 35 aufweist, die einen Teil der beiden Zweige des Hydraulikreises werden zur Versorgung der Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung, um die Zirkulation des Fluids in zwei entgegengesetzten Richtungen in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Schiebers zu ermöglichen.
  • Die Nut 30 ermöglicht es, den Umkehrbetrieb der Verschiebungsrichtung zu bewirken, wenn sich der Schieber in seiner äußersten Stellung befindet.
  • In der Praxis kommt das Hydraulikfluid über die Rohrleitung bzw. Schlauchleitung 10 an, tritt durch die Verengung 22 hindurch, um zu dem Motor 15 geleitet zu werden, woraufhin es über den Rücklaufzweig zurückfließt. Der in der Verengung erzeugte Druckabfall ist proportional zu dem Druckabfall, der in dem Rotationskreis vorhanden ist.
  • Eine Schwankung der Temperatur und/oder des Fluiddurchsatzes verändert den Druckabfall in dem Hydraulikkreis. Diese Veränderung des Druckabfalls in dem Kreis wird von einer gleichgerichteten, aber in einem bestimmten Verhältnis stattfindenden Schwankung des Druckabfalls in der Verengung 22 begleitet. Dieser Druckabfall wirkt auf den Schieber entgegengesetzt zu der Zunahme des Rotationsdrucks. Das Verhältnis der Querschnitte 51 und 52 ist gleich groß wie das Verhältnis des Druckabfalls des Hydraulikkreises zwischen zwei bekannten Punkten dieses Kreises und dem Druckabfall zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Verengung. Das Gleichgewicht der auf den Schieber einwirkenden Kräfte wird nicht verändert.
  • Eine Zunahme des mechanischen Drehmoments auf das Werkzeug führt zu einer Zunahme des Rotationsdruckes. Die Druckabfälle, die vom Drehmoment unabhängig sind, bleiben gleich. In diesem Fall verändert sich die Resultierende der an den Schalter angelegten Kräfte, und der Schieber wird gegen die Wirkung einer Feder zu einer neuen Gleichgewichtsstellung hin verschoben, wie sie z. B. in Fig. 12 dargestellt ist.
  • Die Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung, in der die Messung durch einen Differenzdruck-Sensor oder einen einem Durchflussmesser zugeordneten Temperatursensor durchgeführt wird. Das durch diese Messvorrichtung erzeugte Signal wird einer Kompensationsvorrichtung 38 zugeführt, die durch ein elektrisches oder elektronisches System gebildet ist, das eine Behandlungskarte des Signals oder einen Rechner integriert und auf die Hydraulikkreis-Umkehrvorrichtung 19 einwirkt.
  • Fig. 14 stellt eine Bohreinrichtung dar mit einer Verengung 22, die eine Messvorrichtung bildet und einer Kompensationsvorrichtung 39 zugeordnet ist, die durch ein hydraulisches Potentiometer gebildet ist. Dieses hydraulische Potentiometer umfasst einen Schieber 40 mit einer mittigen Nut 42, die in einer Bohrung 43 verschiebbar ist und der Wirkung der Feder 44 ausgesetzt ist. Der Ausgangsdruck der Nut 42 versorgt bei 45 unmittelbar die Umkehrvorrichtung 19. Die beiden Stirnflächen des Schiebers 40 sind den Drücken stromauf bzw. stromab von der Verengung 42 ausgesetzt. Zwei Nuten 47 und 48, die in den Körper der Kompensationsvorrichtung eingearbeitet sind, sind mit einem hohen bzw. einem niedrigen Druck verbunden.
  • Wenn der Druckabfall der Verengung 22 zunimmt, verschiebt sich der Schieber zu der Hochdrucknut 47 hin. Der Ausgangsdruck der Kompensationsvorrichtung steigt an, wodurch der auf der Umkehrvorrichtung 19 eingestellte maximal zulässige Rotationsdruck zunimmt.
  • Fig. 13 ist eine abgewandelte Ausführung von Fig. 14, bei der dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen wie zuvor gekennzeichnet sind. In diesem Fall erfolgt die Einwirkung auf die Umkehrvorrichtung durch eine Verringerung des Drucks, der die Umkehrvorrichtung betätigt.
  • Fig. 16 stellt eine Ausführungsform dar, in der eine Verengung 22 in die Kompensationsvorrichtung 49 integriert, ist. Die Übertragung der Messung des Druckabfalls zwischen der Kompensationsvorrichtung 49 und der Umkehrvorrichtung 19 ist mechanisch. Die Verengung 22 wird dem Druckabfall des Hydraulikkreises zur Versorgung des Motors 15 ausgesetzt. Die Druckdifferenz ermöglicht die Verschiebung eines Schiebers 50, der den auf dem Umkehrsystem durch Einwirkung auf die Feder 52 eingestellten maximal zulässigen Rotationsdruck verändert.
  • Wie sich aus dem obigen ergibt, trägt die Erfindung zu einer großen Verbesserung bei, indem sie eine Vorrichtung bereitstellt, die es gestattet, auf einem Bohrsystem eine Kompensation der Druckabfälle des Hydraulikkreises zu erzielen, der den die Drehung erzeugenden Motor antreibt, wodurch ermöglicht wird, eine optimale Einstellung des maximalen Werts des zulässigen Rotationsdrehmoments über den gesamten Betriebsbereich des Systems beizubehalten, wobei dennoch einfache Mittel verwendet werden.
  • Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die einzigen Ausführungsformen dieser Vorrichtung, die weiter oben beispielhaft beschrieben wurden, sondern sie umfasst sämtliche Varianten. So ist z. B. die Bauart des Systems zum Antrieb des Vorschubs der Bohrvorrichtung in keinerlei Weise einschränkend aufzufassen und könnte z. B.. durch einen Hydraulikmotor bewegt werden, der ein Ritzel/Ketten-System antreibt, ohne dass man dabei den Bereich der Erfindung verlässt.

Claims (8)

1. Bohreinrichtung mit einer Bohreinheit (1), deren Werkzeug (2) von einem Hydraulikmotor (15) gedreht wird, der einer Vorschubeinrichtung (8) zugeordnet ist, die es gestattet, eine Auflagekraft der Bohreinheit auf dem Gelände zu erzeugen, wobei die verschiedenen Betätigungsglieder (3, 8, 15) von mindestens einer Hydraulikpumpe (10) über eine Gruppe von Hydraulikverteilern (12, 13, 14) und einer Gruppe von Rohrleitungen bzw. Schlauchleitungen (16, 17, 18) wie z. B. biegsame Schläuche angetrieben werden, wobei die beiden Versorgungsrohre bzw. Versorgungsschläuche (18) der Vorschubeinrichtung des Bohrsystems mit einer Vorrichtung (19) zur Umkehrung der Zirkulationsrichtung des Fluids in der Vorschubeinrichtung ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der Zweige des Versorgungskreises (17) des Hydraulikmotors zum Antrieb des Werkzeugs zwischen zwei bekannten Punkten des Kreises, die sich beiderseits des Motors befinden, eine Vorrichtung (22, 37) zur Messung des Durchsatzes und der Viskosität des Hydraulikfluids montiert ist, deren Druckabfall-Eigenschaften proportional zu denjenigen des Hydraulikreises (17) zur Versorgung des Motors für den Drehantrieb des Werkzeugs sind und die ständig eine Druckabfall-Information an eine Kompensationsvorrichtung (23, 38, 39, 49) liefert, wodurch ermöglicht wird, den berechneten Druckabfall, der durch die Gruppe der Elemente des Kreises erzeugt wird, von der zwischen diesen beiden Punkten gemessenen Druckdifferenz zu subtrahieren, wobei die Kompensationsvorrichtung dann, wenn das Ergebnis dieser Operation einen vorbestimmten Wert übersteigt, ein Betätigungssignal der Vorrichtung (19) zum Umkehren der Zirkulationsrichtung des Versorgungsfluids der Vorschubeinrichtung erzeugt.
2. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßvorrichtung eine Verengung (22) aufweist, deren Druckabfall-Eigenschaften in Abhängigkeit von Durchsatz und der Viskosität proportional zu denjenigen des Hydraulikkreises (17) für die Versorgung des Motors für den Drehantrieb des Werkzeugs sind.
3. Bohreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvorrichtung (23a) durch einen Regelschieber (24) gebildet ist, der in einer Bohrung (25) gleitend gelagert ist und auf einer seiner Flächen einen Abschnitt (53) aufweist, der dem Druck des Hydraulikfluids stromab von der Verengung (22) ausgesetzt ist, und auf seiner entgegengesetzten Fläche zwei Abschnitte (51, 52) aufweist, deren Summe gleich der Oberfläche des ersten Abschnitts (53) ist, wobei der eine Abschnitt (51) dem Druck des Hydraulikfluids stromauf von der Verengung (22) ausgesetzt ist und der andere Abschnitt (52) einen konstanten Druck ausgesetzt ist, wobei das Verhältnis der beiden Abschnitte (51 und 52) gleich dem Verhältnis zwischen dem Druckabfall des Hydraulikkreises zwischen zwei bekannten Punkten dieses Kreises und dem Druckabfall zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Verengung ist, wodurch der gemessene Druckabfall an dem Schieber ein Kräfteungleichgewicht erzeugt, das dessen Verschiebung bewirkt.
4. Bohreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrvorrichtung in die Kompensationseinrichtung (23a) integriert ist, deren Schieber (24) mehrere Rillen (28, 29) aufweist, die axial versetzt sind und Teile der beiden Zweige des Hydraulik-Versorgungskreises (18) der Vorschubeinrichtung (8) des Lochers bilden, um die Zirkulation des Fluids in den beiden entgegengesetzten Richtungen in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Schiebers zu gestatten.
5. Bohreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber mit der Umkehrvorrichtung (19) mechanisch verbunden ist und diese unmittelbar betätigt.
6. Bohreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Schiebers durch eine Potentiometer-Vorrichtung elektrischer oder hydraulischer Bauart gemessen wird, die ein Ausgangssignal erzeugt, das die Umkehrvorrichtung (19) betätigt.
7. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektrische oder elektronische Meßvorrichtung aufweist, die durch einen analogen oder digitalen Differenzdruck-Sensor (37) oder einen einem Durchflußmesser zugeordneten Temperatursensor gebildet ist, der ein Signal erzeugt, das ein auf die Umkehrvorrichtung (19) einwirkendes hydraulisches (38) oder elektrisches Kompensationssystem betätigt.
8. Bohreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein hydraulisches oder pneumatisches Potentiometer (39) aufweist, das einen Schieber (40) besitzt, dessen Enden den hydraulischen Drücken stromauf bzw. stromab von der Verengung (22) ausgesetzt sind und eine mittige Nut bzw. Rille (42) haben, welche die Umkehrvorrichtung (19) entweder von einer mit einer Hochdruckquelle verbundenen Nut (47) oder von einer mit einer Niederdruckquelle verbundenen Nut (48) je nach der Stellung des Schiebers versorgt.
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