JPS62117984A - 作孔から情報を遠隔伝達する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特に坑内で使用される、作孔から情報を遠隔伝
達する装置、に関する。

従来技術 このような装置は西ドイツ国特許第３０２８８１３号明
細書によって公知である。この場合には圧カッξルスを
発生させるために作孔ロッドに絞り弁が配置され、この
絞り弁に沿って注水が流れるようになっている。絞り弁
を駆動するために必要なすべての装置は絞り弁と１つの
構成ユニットを形成している。この構成ユニットには通
路を介してエネルギが供給される。このエネルギは絞り
弁と作孔ロッド壁とを結合しかつ注水流内にあるウェブ
を通して導かれる。このような作孔機においては注水は
西ドイツ国特許第２１６１３５３号明細書から公知であ
るように通常はタービンを介して作孔ビットを駆動する
。しかしなから注水は繰り粉のような微細物を含んでい
るので、ウニ、ブとタービンは極めて攻撃的な流れに晒
され、早期に破損させられる。タービンを使用しないと
、つまり作孔ロッド自体を作孔クラウンの駆動に使用す
ると、絞り弁の駆動装置と測定器から絞り弁への信号の
伝達部材が作孔作業と回転運動によって強く負荷される
ことになる。

さらに回転する作孔ロツＰ構造は既に公知である。この
場合には作孔ビットの範囲において内管が回転可能に定
置の外管内に配置されている。作孔ロッドのこの部分は
導孔作孔ロッドとも呼ばれる。一般的に導孔作孔ロッド
とは測定器と監視器から発生する測定値を受取りかつ先
に送る働きを有する、作孔ロッド内に組込まれる作孔管
である。測定値は作孔状態、っ゛まり所定の作孔方向か
らのずれを知らせるのに対し。

監視器はこのような導孔作孔ロッドの種々異なる装置の
機能監視を可能にしかつ作孔を修正するための装置を備
えている。このような装置は通常は外管に旋回可能に支
承された複数の制御条片から成っている。これらの制御
条片は作孔の壁に支えられ、液圧で負荷されるシリンダ
で個々に調節され１作孔ロッドの方向を修正する。

このような導孔作孔ロッドは例えば西Ｐイッ国特許出願
公開第３０００２３９．２号明細書によって公知である
。この導孔作孔ロッドの外管には制御条片の液圧で負荷
される調節シリンダーを測定面内に設けられている。こ
の測定値は組込まれた自動的な制御条片調節装置に入力
値を与えるだけではなく、作孔口に配置された制御スタ
ンドにもテレメトリツクな装置で伝達されろ。

このテレメトリツクな装置はけん引ケーブル又は作孔自
体に配置された導体を介して伝達される電気的な信号で
働く。このようにして伝達された信号は十分に正確であ
る。何故ならばこの信号を発生させるためには注水流と
は無関係な電流源を用いることができるからである。こ
の電流源は信号エネルギを送出すると共に圧力発生器が
その運動エネルギを直接的に回転する内管から受けない
ようになっている限り圧力発生器を駆動することができ
る６電流源としてノツテリーを用いることができるが１
回転子が回転する内管により駆動される発電機を用いる
ことが有利である。

しかしこの場合の欠点は信号を伝達するために必要な導
体回路である。この導体回路が作孔ロッドに配置されて
いると作孔管の間に申し分のない接触結合を形成しかつ
維持することが困難である。これに対してテレミドリッ
クな装置がけん引ケーブルであると、電気的な結合は十
分であるが、回転する作孔ロッド、作孔壁、作孔注水等
によるあらゆる機械的及びその他の負荷に晒される。

さらに西ドイツ国特許出願第２９４１１０２号明細書に
よれば、重量ロンドとして構成された導孔作孔ロッドが
公知である。この導孔作孔ロッドは回転する作孔管とし
て構成されている。

この場合にはテレメトリツク装置としては注水通路内の
注水流と電気的な信号を圧力パルスに変換する液圧式の
変換器とが用いられる。このように圧力変調された注水
流は作孔出口において測定され、この結果として圧力パ
ルスが受信器で受信されかつ後続処理のために電気的な
大きさに変換される。注水流の圧力変調のための変換器
としては重量ロツド内に設けられた管弁が用いられて℃
・ろ・この管弁は注水流を絞りかつ組込まれた液圧式の
閉回路で作動される。液圧式の作業媒体の制御は電気的
な傾向値によって負荷される電磁弁で行なわれる。

このようなテレメトリツク装置は管弁の軸方向の配置、
つまり注水通路における弁体の同心的な配置を前提とし
ている。注水通路は注水を絞り個所の後ろで管弁に沿っ
て流過させる。このような構成によっては一方ではスペ
ース上の問題が生じる。これは注水通路を有する作孔管
の管壁が比較的に薄壁であると顕著である。これは定置
の外管を有する内管の場合が当嵌まる。

しかし他方では適当な壁厚さを有する作孔管の場合には
定置の外管を得ることができない。この結果１発電機を
回転する作孔管内に配置することが必要になり１発電機
を注水によって駆動されるタービンで駆動することが前
提条件となる。このタービンは圧力変調された注水流と
注水流に影響を及ぼす他の値が原因で、伝達しようとす
る電気的な信号の形成にあたって誤差を惹起する。結果
として圧力信号はそれが公知の装置で生ぜしめられかつ
伝達されると不均一な。

いずれにしても平らな圧力上昇と下降を有することにな
る。これは圧力信号の検出を困難にするだけではなく、
信号周波数が僅かで、このような形式で伝達されたデー
タの精度が限定されるという欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は冒頭に述べた形式の装置を改良して導孔
作孔に適した作孔ロツドにおいて絞り弁を駆動するため
に設けられた装置を攻撃性の注水に対して保護するため
にこの注水の外で作孔ロツＰの、負荷、揺動等に晒され
る度合の小さい部分に配置し１組込まれた電気・液圧式
の装置で生ぜしめられた信号を必要な精度で伝達される
ようにすることである。

問題を解決するための手段 本発明の課題は特許請求の範囲第１項に記載した構成に
よって解決された。本発明の有利な実施例は特許請求の
範囲第２項以下に記載されている。

発明の効果 本発明によっては回転する内管と定置の外管とを有する
導孔作孔ロツドと内管内に配置された絞り弁とを互いに
組合わせることがはじめて可能になった。導孔作孔ロッ
ドに配置された測定器、制御条片等の作動に必要なエネ
ルギは回転する内管によって駆動される発電機又は電気
モータによって生ぜしめられる。絞り弁により圧力パル
ス列に変換される電気的な測定信号の伝達媒体としては
注水が用いられる。作孔口において受信された圧力パル
スは測定変換器を介して再び電気的なパルスに変換され
、導孔作孔ロッドの状態について情報を提供し、かっ作
孔方向を修正することを可能にする。この原理は本発明
の導孔作孔ロツｒの基本的構造に相応する導孔作孔ロッ
ドにおいては変換器がミニチュア化され、限られたスペ
ースに配置でき、同時に圧力パルスに必要な形が与えら
れることによってはじめて可能になる。変換器のミニチ
ュア化は絞り弁の後ろに配置されたすべての部分と装置
とが外管内に配置されることによって行なわれる。これ
に対して絞り弁の配置と構成によっては正確な評価をも
たらす圧力パルスを生ぜしめることができる。本発明は
傾き測定器から送られてくる信号の他に、導孔作孔ロッ
ドの他の多くのデータが外部に伝達できるという利点を
有している。この場合にはこのために必要な測定装置と
監視装置が定置でかつ比較的に小さい機械的な負荷しか
受けない外管内に配置され。

これらの装置から送られてくる信号を絞り弁のための液
圧式又は機械式のパルスに変換した後で注水流に伝達す
るだけでよい。本発明による絞り弁はリング状に構成さ
れ、内管と回転可能に結合された基体を有し、この基体
の流入側の端部が先細になっておりかつ弁座として役立
つようになっており、基体に対して同心的に配置された
中空体を有し、この中空体がウェブを介して基体と結合
されかつ両側で開いており、この中空体内に軸方向に移
動可能な抵抗体が案内されており、この抵抗体が中空体
に対してシールされている。外管内の駆動装置は測定値
に関連して抵抗体を作動する。この抵抗体は弁座と協働
して注水流の流過横断面積を変化させる。

この場合には変換させられた測定値のための伝達部材は
攻撃性の注水に対して保護するためにウェブに配置され
ている。抵抗体とウェブだげが注水流に晒されるのに対
し、測定器、変換器。

絞り弁駆動装置、エネルギ供給装置のような影響を受け
やすいすべての装置は、少ない負荷しか受けない外管内
に配置されるか又は注水に対してシールされた室に配置
される。

抵抗体は流入側においては中空体の上で軸方向に移動可
能である流線形、のキャップとして構成されかつ流出側
においては中空体の内部で軸方向に移動可能な流線形の
キャップとして構成されていると有利である。これによ
って攻撃性の流れに対して最小の抵抗しか与えられなく
なる。絞り弁を作動させるためには液圧式若しくは空気
力式の駆動装置を設け、抵抗体が内管とウェブにおける
孔を通って外管に配置された圧力媒体供近装置を介して
作動することができる。

この場合、抵抗体は互いに気密にシールされた２つの室
を有し、これらの室にはそれぞれ１つの孔が開口してい
る。流入側の室に液圧若しくは空気力式の圧力媒体が供
給されると、キャップは弁座に向かって移動しかつ流過
横断面積を減少させるか又は流れを完全に中断する。こ
のキャップは中空体の外周に坐着している。

さらに本発明の別の１実施例によれば抵抗体は抵抗体に
作用しかつ外管内に配置された駆動装置によって駆動さ
れるレバーにより作動される。この場合にはレバーはフ
ォーク揺動体として構成することができる。このフォー
ク揺動体はウェブを介して挿入可能でかつ中空体に支承
される。駆動装置によって駆動されるフォーク揺動体自
体は中空体内に配置されたピストンを作動する。このピ
ストンはキャップを流動方向又はその反対方向に移動さ
せる。フォーク揺動体の代りにし、Ｓ−として駆動装置
と抵抗体との間の剛性的な結合を使用することもできる
。レバーの駆動装置としては液圧若しくは空気力で作動
可能なリングピストンが設けられている。

このリングピストンは外管内に支承されている。この場
合には駆動側のし・ζ一端部は回転支承装置に配置され
、回転支承装置の定置の部分はリングピストンに固定さ
れている。しかしなから電気・機械式若しくは電気・磁
石式に駆動側のレノ々一端部を作動することもできる。

そのうえ、抵抗体は直接に電気・磁石式に若しくは電気
・機梯式に駆動することもできる。

次に図面について本発明を説明する： 第１図においては導孔作孔ロツＰが破断されて符号１で
示されている。この導孔作孔ロツｒ１は作孔内に固定さ
れた外管２を有しており、この外管２は外側に該外管２
に旋回可能に支承された、図示されていない制御条片を
備えている。この制御条片は作孔の壁面に支えられかっ
液圧で負荷可能なシリンダによって個々に調節され、作
孔ロツＰの方向を修正する。回転可能に外管２内には内
管３が支承されている。内管３にはこれに対して同軸的
に全体として符号生で示された絞り弁が回転不能に配置
されている。

絞り弁牛はリング状の基体５を有し、この基体５内には
中空体６が取付けられており、この中空体６はウェブ７
と８を介して基体５と結合されている。ウェブ７と８は
内部が中空に構成され、内管３における開口９と１０と
整合させられている。開口９と１０は室１１に開口して
おり、この室１１は内管３をリング状に取囲んで汎筈り
ｌｙ言皆吐ｌ−飴イ１、ヱ　豊ルヘ１◆不ｍ【１べ朋１
、ており、一方の側１２で先細に構成されている。

中空体６も両側で開いている。中空体６の外周には、し
かも中空体６の、基体５の先細になった側１２に面した
端部には流線形のキャップ１３が移動可能に支承されて
おり、リングシール１４と１５で中空体に対してシール
されている。

中空体６は他方の端部に別のキャップ１６を有している
。しかしなからこのキャップ１６は中空体端部によって
形成されたシリンダ内にピストンとして案内され、リン
グシール１７と１８で中空体６に対してシールされてい
る。キャップ１３と１６はロッド１９と結合されている
。

ロッド１９がウェブ範囲を通過する個所で、フォーク揺
動体２２．２３゛として構成されたし、Ｓ−の出力側の
端部がロッド１９に作用している。

フォーク揺動体２２．２３は基体５に回転可能に支承さ
れている。フォーク揺動体２２と２３の駆動側の端部２
４．２５はビン２６に固定されている。ビン２６はリン
グ２７に配置され、どのリン〃゛２７け内＠３箇圏ｉ　
１ｚ配農七柄　Ｈ転支承装置２８に回転可能に支承され
ている。

回転支承装置２８はリングピストン２９に固定サレテイ
る。リングピストン２９はただ軸方向に移動可能である
。リングピストン２９は例工ば圧力媒体通路３０と３１
を介して圧力媒体で負荷される。シール３２．３３．３
４でリングピストンと圧力媒体は外管２に対してシール
されている。リング室１１におけるリングピストン２９
が一方向に移動させられるとロッド１９は反対方向に移
動させられる。キャップ１３と１６が配置されているロ
ッド１９はキャップ１３と１６を一方では基体５の先細
の開口１２に向かって移動させる。極端な場合にはキャ
ップ１３は開口１２の縁に接触する。開口１２は注水通
路３５に開口している。注水通路３５は図示されていな
い孔口から同様に図示されていない孔底に水を供給する
。水はキャップ１３に向かって流れ、このキャップ１３
と中空体６とキャップ１６のそばを通って孔底に流れる
。外管２における図示されていない測定器は導孔作孔ロ
ッドの状態と方向とに関する測定値を検出し・これを同
様に図示されていない、外管２に設げられた変換器に送
る。この変換器は電気的なパルスを液圧ノξルスに変換
し、この液圧ノξルスは通路３０．３１を介してリング
ピストン２９を作動する。リングピストン２９の作動は
キャップ１３と１６の移動、ひいては水流通断面の縮小
をもたらす。これによって圧力パルスが水流に伝達され
る。この圧力・にルスは孔口にある適当な器具によって
受取られ、後続処理される。

フォーク揺動体の組込み及び監視作業のためにはリング
室１１は蓋３６を介して接近可能である。

第２図と第３図とには本発明の装置の別の実施例が示さ
れている。この場合には第１図と同じ構成部分には同じ
符号が付けられている。第１図の絞り弁とは異ってキャ
ップ１３と１６は液圧若しくは空気力で作動される。こ
の場合にはリングピストンとフォーク揺動体は省略され
る。その代りにウェブには通路牛○と４１及び４２と４
３が設けられている。これらの通路生０．４１．４２・
４３は内管３の通路４４．４５．４６．４７と整合して
いる。通路４０−４７は外管２における図示されていな
い圧力媒体供給装置から負荷される。通路４ｏから４３
は中空室６における互いに間隔を有する２つの室４８．
４９に開口する。圧力媒体はキャップ１３．１６の所望
の移動方向に応じて室４８又は４９に流入し、キャップ
１３を基体５の開口１２に押すか又はキャップ１６を反
対の開口に押す。これによって水流において前述の圧力
パルスが形成される。直＆ｄ１．ｄ２．ｄ３の直径比を
適当に選ぶことによってハイドロスタティックな圧力補
償の可能性が得られる＠ Ｗｌ＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｑであるとすれば軸方向のシステム
膨張（スタティックな圧力差）を除いて ｐ　１＝ｐ　２＝ｐ＝ａ と ｄ１２−ｄ２２；ｄ３２ とから外側の流れ（Ｗ＝Ｏ）によって ■１＝■２＝Ｏ になる。

つまり、流動抵抗体（キャップ１３と１６と中空体６）
はハイドロスタティック式に圧力補償され、外部の圧力
によって軸方向の移動を行なわない。

これに対してＷ１〜Ｗ２−４Ｗ３であるとベルヌリのエ
ネルギ平衡の法則から Ｐ１〜Ｐ２〜Ｐ３ になる。

つまりシステムは Ｗ３（Ｗ２（Ｗｌ＝ｄ１２−ｄ２２；ｄ３３から形、表
面、流動抵抗変化等による流れ損失を考慮してハイドロ
スタティック的に部分圧力補償されかつ部分的に力補償
（軸方向）されて働く。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すものであって、第１図は
内部に配置された絞り弁を有する導孔作孔ロッドの破断
図、第２図は絞り弁の別の実施例の横断面図、第３図は
絞り弁を内部に有する導孔作孔ローラドの破断横断面図
、第４図は内部に配置された絞り弁を有する内管を流入
側から見た図である。 １・・・導孔作孔ロッド、２・・・外管、３・・・内管
、４・・・絞り弁、５・・・基体、６・・・中空体、７
，８・・・ウェブ、９，１０・・・開口、１１・・・室
、１３・・・キャップ、１４．１５・・・リングシール
、１６・・・キャップ、１７．１８・・・リングシール
、１９・・・ロツド、２０．２１・・・端部、２２．２
３・・・フォーク揺動体、２４，２５・・・端部、２６
・・・ピン、２７・・・リング、２８・・・回転支承装
置、２９・・・リングピストン、３０．３１・・・圧力
媒体通路、３２゜３３．３４・・・シール、３５・・・
注水通路、４０゜４１．４２，４３，４４，４５．４６
．４７・・・通路、４８．４９・・・中空室 日６．４ 手続補正書（方式） 昭和６１年１り月／ｆ″日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作孔ビツトと作孔管とを備え、作孔管内に注水を有
   する作孔機の運転中に作孔から情報を遠隔伝達するため
   の装置であつて、作孔管に配属された所望の情報データ
   を検出するための測定装置と、情報データを信号のコー
   ド化された列に変換するための変換器と、注水流内に作
   孔管のパルス発生器の範囲の高さに配置され、注水の流
   過横断面を制御する、作孔管の軸方向で移動可能に配置
   された絞り弁とから成り、この絞り弁によつて作孔管に
   おける注水の圧力が可変であり、絞り弁を開閉するため
   に変換器の信号に関連して駆動する駆動装置が設けられ
   かつ注水の圧力を測定し、受取つた圧力パルス列を評価
   可能な情報データにフィードバツクするために作孔口に
   配置された測定変換器を備えていており、絞り弁がそれ
   に作用する液圧を補償する補償装置を有している形式の
   ものにおいて、作孔機が作孔ビツトの範囲に導孔作孔ロ
   ツド（１）を有し、この導孔作孔ロツドにおいて作孔ロ
   ツドにより駆動された内管（３）が同心的に定置の外管
   （２）内に配置されており、導孔作孔ロツド（１）内に
   配置された制御回路のために圧力発生器を有し、この圧
   力発生器の可動な部分が内管（３）により形成されるか
   電気モータによつて駆動されており、圧力発生器の駆動
   力が内管（３）から取出されており、外管（２）に配置
   された測定器の測定値が注水を介して作孔から測定変換
   器に伝達されるようになつており、絞り弁（４）を作動
   するために設けられた駆動装置が外管（２）内に配置さ
   れており、絞り弁（４）がリング状に構成されかつ内管
   （３）と回転不能に結合された基体（５）を有しており
   、この基体（５）の流入側の端部が先細になつてかつ弁
   座として用いられており、基体（５）に同心的に中空体
   （６）が配置されており、この中空体（６）がウエブ（
   ７、８）を介して基体（５）と結合されておりかつ両側
   が開いており、中空体に軸方向に移動可能な抵抗体（１
   ３、１６）が案内されており、この抵抗体（１３、１６
   ）が中空体（６）に対してシールされていることを特徴
   とする、作孔から情報を遠隔伝達する装置。 ２、抵抗体（１３、１６）が流入側に中空体（６）の上
   を軸方向で移動可能な流線形のキヤツプ（１３）を有し
   、流出側に中空体（６）内で軸方向に移動可能な流線形
   のキヤツプ（１６）を有している、特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 ３、抵抗体（１３、１６）が内管（３）と中空体（６）
   のウエブ（７、８）とにおける孔（４０から４３；４４
   から４４）を介して外管（２）に配置された圧力媒体供
   給装置により駆動可能であつて、抵抗体１３、１６）が
   ２つの気密に互いにシールされた室（４８、４９）を有
   し、この室（４８、４９）にそれぞれ１つの孔（４０か
   ら４３）が開口している、特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の装置。 ４、抵抗体（１３、１６）がレバー（２２、２３）を介
   して作動可能であつて、これらのレバー（２２、２３）
   が抵抗体（１３、１６）に係合し、外管（２）に配置さ
   れた駆動装置（２９）によつて駆動されている、特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ５、レバー（２２、２３）がフオーク揺動体として構成
   され、このフオーク揺動体がウエブ（７、８）によつて
   挿入可能にかつ中空体（６）に支承されている、特許請
   求の範囲第４項記載の装置。 ６、レバー（２２、２３）が駆動装置（２９）と抵抗体
   （１３、１６）との間の剛性的な結合である、特許請求
   の範囲第４項記載の装置。 ７、レバー（２２、２３）が液圧又は空気力で駆動され
   る外管（２）内のリングピストン（２９）を介して作動
   可能であり、駆動側のレバー端部が回転支承装置（２８
   ）に係合しており、レバー（２２、２３）の不動の部分
   がリングピストン（２９）に固定されている、特許請求
   の範囲第４項から第６項までのいずれか１つの項に記載
   の装置。 ８、駆動側のレバー端部が電気・機械式に作動可能であ
   る、特許請求の範囲第４項から第６項までのいずれか１
   つの項に記載の装置。 ９、駆動側のレバー端部が電磁式に作動可能である、特
   許請求の範囲第４項から第６項までのいずれか１つの項
   に記載の装置。 １０、抵抗体（１３、１６）が直接的に電磁式に又は電
   気・機械式に作動可能である、特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の装置。