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Einrichtung zur Bestimmung des Druckes von Tiefbohrgeräten auf die Bohrlochsohle während des
Bohrens.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung des veränderlichen Sohlen- druckes bei Bohrgeräten während des Bohrens. Beim Drehbohren ist man bestrebt, die Höhe des Druckes, welchen das Bohrwerkzeug bei der Arbeit auf die Bohrlochsohle ausübt, so lange unverändert zu erhalten, bis durch eine Änderung der Art der durchbohrten Gebirgssehichten ein grösserer oder geringerer Arbeitsdruck zweckmässig ist. Um dies zu erreichen, benutzte man bisher bei Bohranlagen, bei welchen das Nachlassen des Seiles durch eine von Hand gesteuerte Vorrichtung bewirkt wird, Messvorrichtungen, welche den Gewichtsunterschied zwischen dem im Bohrloch frei hängenden und dem auf der Bohrlochsohle aufstehenden Bohrgerät und dadurch mittelbar auch die Höhe des Arbeitsdrucks des Werkzeuges anzeigen.
Als Messvorrichtungen dienten dabei Messdosen, Messkolben oder Federwaagen, welche die auf einen Seilstrang des zumeist acht-bis zehnrolligen Flasehenzuges wirkende Zugkraft bestimmten.
Da bei der Ausführung von Tieibohrungen mit Bohrvorrichtungen gebräuchlicher Bauart oft auch das bei der normalen Arbeit des Bohrkraneq nicht bewegte Ende des Flaschenzugseiles auf eine zweite Seiltrommel aufgewickelt wird, damit jederzeit ein Ersatzstück für das etwa abgenutzte Flaschenzugseil verfügbar ist oder aber um auch bei einer allfälligen durch Überlastung zum Stillstand gebrachten Drehbohrvorrichtung das Bohrwerkzeug anheben und wieder in Drehung setzen zu können, können die Messvorrichtungen in manchen Fällen nicht am Ende des unbewegten Seilqtranges des Flaschenzuges befestigt werden.
Aus diesem Grunde bevorzugt man vielfach Vorrichtungen, welche aus einer auf das Seil aufklemmbaren Messdose und einem am Bohrgerüst befestigten Druckmesser bestehen, welche beide Vorrichtungen mittels einer längeren biegsamen Rohrleitung, welche dem Seil eine gewisse Bewegungsmöglich- keit gestattet, miteinander verbunden sind. Bei derartigen Vorrichtungen wird die auf das Seil wirkende Zugkraft an der mehr oder mindel grossen Ausbuchtung eines über eine Schneide gespannten Seilstückes gemessen.
Die Angaben von Vorrichtungen dieser Art sind infolge der verschiedenartigen Ausführung der Flaschenzugseile ungenau, daher sind die Vorrichtungen nicht eichbar, und sie müssen überdies vor Übergang vom Bohren auf das Fördern vom Seil jedesmal abgenommen werden, da sie nur eine je nach der Länge der biegsamen Rohrleitung mehr oder minder geringe Bewegung des Seiles gestatten.
Es ist demnach ein Nachteil aller bisher verwendeten Vorrichtungen, dass sie nur dann anwendbar sind, wenn sie auf solche Seilstränge des Flaschenzugseiles oder Förderseiles wirken, welche auch während des Förderns keine, zumindest aber während des Bohrvorganges keine oder nur eine geringfügige Bewegung ausführen. An eine Einrichtung zur Bestimmung des Arbeitsdrucks des Bohrwerkzeuges muss aber die Bedingung gestellt werden, dass sie dauernd angebracht bleiben kann und ihre Angaben möglichst genau sind, aber auch, dass die Möglichkeit gegeben ist, Strecken von der Höhe des Bohrgerüstes abzubohren, ohne die Bohrarbeit zwecks Anbringen der Messvorrichtungen an einer andern Stelle unterbrechen zu müssen.
Die geschilderten Übelstände der bisher verwendeten Einrichtungen werden erfindungsgemäss durch eine Einrichtung behoben, die aus einer fest am Bohrgerüst angeordneten Messvorrichtung für das gesamte Gewicht oder einen Teil des Gewichtes der Bohrgeräte und aus einer Anzeigevorrichtung besteht, die im Sichtbereich der Bedienung angeordnet ist. Die Anordnung ist am besten so getroffen, dass der durch das ganze Gewicht der Bohrgeräte belastete Teil sich an der höchsten Stelle des Bohrgerüstes befindet. Zweckmässig ist eine Ausführungsform, bei welcher die im Bohrgerüst angeordnete Messvorrichtung zur Lagerung einzelner oder aller fester Seilrollen eines Flaschenzuges dient, an welchem die Bohrgeräte während der Arbeit hängen.
Besonders in diesem Fall soll die Messvorrichtung mit dem
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ganzen Gewicht der auf den Flaschenzug hängenden Bohrgeräte belastet werden, weil dadurch gegenüber jenen Einrichtungen, bei welchen nur die Zugkraft an einem Seilstrang des Flaschenzuges gemessen und die Gesamtbelastung rechnerisch ermittelt wird, jene Fehler ausgeschaltet werden, welche infolge der
Seilsteifigkeit und der Reibungswiderstände in den Lagern der Seilrollen entstehen. Für die erfindunggemässe Einrichtung sind, sofern als Messvorrichtungen Waagen verwendet werden, insbesondere Hebelwaagen geeignet, weil sie unter allen Arten von Wiegevorrichtungen die grösste Empfindlichkeit aufweisen.
Wenn solche Waagen mit einfacher oder mehrfacher Übersetzung, einarmige Waagen, Brückenwaagen usw., in Verbindung mit einem Flaschenzug in der Weise verwendet werden, dass sie an der höchsten Stelle des Bohrgerüstes angeordnet und mit dem oberen bei der Arbeit feststehenden Teile des Flaschenzuges verbunden werden, so wird dadurch auch erreicht, dass die nutzbare Förderhöhe des Bohrgerüstes nicht verringert wird und die Waage bei keiner im Bohrloch vorkommenden Arbeit entfernt werden muss.
Da beim Bohren die Erschütterungen der Arbeitsmaschinen auch auf das Bohrgerüst übertragen werden, wäre es ein Übelstand, wenn man die an der höchsten Stelle des Gerüstes angeordnete Waage mit der in der Regel zu ebener Erde angeordneten Anzeigevorrichtung mittels eines starren Gestänges verbinden würde. Dies wäre um so nachteiliger, als die Bohrgerüste recht bedeutende Höhen haben, zumeist auch unverschalt sind und somit auch wechselnden Witterungsverhältnissen, wie Stürmen, Temperaturschwankungen und Wärmeausdehnungen, ausgesetzt sind,. durch welche die Wiegegenauigkeit erheblich beeinflusst werden könnte. Bei der Einrichtung gemäss der Erfindung werden daher insbesondere Druckflüssigkeitsleitungen zur Verbindung der Waage mit der Anzeigevorrichtung benutzt.
Die Anzeige-
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Waagen, insbesondere Laufgewichtswaagen, sein. Werden hiebei die Rohrleitungen'aus dem gleichen Werkstoff hergestellt wie das Bohrgerüst und mit Flüssigkeiten von gleicher Wärmeausdehnung gefüllt, so spielen Temperaturschwankungen namentlich dann eine untergeordnete Rolle, wenn die Druckzylinder mittels nachgiebiger Kolben abgeschlossen werden, welche axiale Verschiebungen erfahren können, ohne eine Drucksteigerung und dadurch eine Beeinflussung der Waage hervorzurufen. Überdies ist es auch möglich, elektrische Fernanzeigevorrichtungen zu verwenden.
Da die Reibungswiderstände in Druckzylindern, Messdosen od. dgl. grösser sind als in den Lagerstellen von Waagebalken, welche auf Schneiden ruhen, so ist es bei Waagen, welche aus Hebeln und Druckzylindern zusammengesetzt sind, zweckmässig, zur Erhöhung der Gesamtempfindlichkeit der Waagen die Hebelübersetzung möglichst gross zu wählen und nur geringe Druckkräfte auf die Zylinder und auf die Anzeigevorrichtung bzw. auf das Messwerk wirken zu lassen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand durch Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Gemäss Fig. 1 und 2 wirkt nicht das ganze am Flaschenzug 40 hängende Gewicht, sondern nur ein Teil auf eine an der höchsten Stelle des Gerüstes angebrachte Messdose 41 oder einen Druckzylinder mit Kolben. Die Messvorrichtung kann daher viel empfindlicher ausgebildet sein, als wenn das ganze nicht unerhebliche Gewicht wirksam gemacht ist. Die oberen Flaschenzugrollen 42 sind auf einem Waagebalken 43 gelagert, der an einem Ende mit zwei Schneiden 44 in Pfannen 45 ruht, während das andere Ende auf die Dose 41 drückt, die mit einem Druckmesser 46 durch eine Leitung 47 verbunden ist.
Gemäss Fig. 3 ist der Flaschenzug 50 auf einer an der höchsten Stelle des Gerüstes aufgebauten
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kann auf einem Druckmesser 58 abgelesen werden. Die Waage kann durch Anheben der Brücke mittels der hydraulischen Druckzylinder 59, 60, die miteinander durch eine Rohrleitung 61 verbunden sind, ausgeschaltet werden. An der Waage kann unabhängig vom F1aschenzuggewicht das für den Sohlendruck massgebende Gerätegewicht unmittelbar abgelesen werden. Zu diesem Zweck ist das Zifferblatt des Druckmessers (Fig. 4) mittels einer Schraube 65 verdrehbar oder ein Zeiger verstellbar. Bei der Einstellung für ein bestimmtes Gewicht bzw. für einen bestimmten Sohlendruck wird so vorgegangen, dass auf die Waage zunächst nur ihr Eigengewicht und das Gewicht des unbelasteten Flaschenzuges wirken gelassen wird.
Hiebei schlägt der bewegliche Zeiger 66 des Druckmessers bis zu einer bestimmten Stellung aus. Mit Hilfe der Schraube 65 wird nun das Zifferblatt so verdreht, dass sich der Nullteilstrich mit dem Zeiger 66 deckt. Hierauf wird der zur besseren Kenntlichmachung vorgesehene Stellzeiger 67 von Hand auf den gewünschten Druck eingestellt. Sodann wird das Bohrgerät an den Flaschenzug angehängt. Durch Anheben oder Senken, d. h. durch ein genaues Einstellen des Bohrwerkzeuges mittels des Flaschenzuges, wird nunmehr während der Bohrarbeit die Gewichtsverteilung zwischen der höchsten Stelle des Gerüstes und Bohrlochsohle so lange geregelt, bis sich beide Zeiger decken.
Es ist zweckmässig, die Leitung 68 an der höchsten Stelle des Druckmessers anzuschliessen, um die Bildung von die Messgenauigkeit beein- trächtigenden Luftsäcken zu verhindern.
Um die im Bohrgerüst angeordnete Waage von Temperatureinflüssen unabhängig zu machen und um sie ferner vor jenen Erschütterungen zu bewahren, die bei der Bohrarbeit durch das Gestänge des Bohrwerkzeuges und durch die Arbeitsmaschinen auf die Seile des Flaschenzuges und auf das Bohrgerüst übertragen werden, wird gemäss Fig. 5 die zu messende Kraft von der im oberen Teil des Bohrgerüstes gelagerten Waage zu der zu ebener Erde angeordneten Anzeigevorrichtung durch eine Druckflüssigkeit
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übertragen.
Jener Hebel 150 der nicht dargestellten, im Gerüst angeordneten Waage, an welchem für gewöhnlich eine Verbindungszugstange wirkt, welche die Waage mit einer als Laufgewichtswaage ausgebildeten, zu ebener Erde angeordneten Anzeigevorrichtung verbindet, und der Hebel 151 der Laufgewichtswaage enden in Pfannen, welche auf Schneiden- drücken, die in gleich grossen Doppelkolben jJ gelagert sind. Die benachbarten Zylinder, in welchen je einer der Kolben gleitet, sind durch eine Leitung 154, die beiden andern Zylinder durch eine Leitung oJ miteinander verbunden. Bei einem Aussehlag des Hebels 150 führt daher der untere Doppelkolben zwangsläufig die gleiche Bewegung aus. Hiebei ist die
Genauigkeit der Übertragung unabhängig vom Abstand der beiden Doppelkolben und von ihrer gegenseitigen Lage.
Die Leitungen 154, 155 sind durch Umlaufleitungen 156 mit Absperrvorrichtungen 157 miteinander verbunden, welche dazu dienen, die Leitungen zu füllen, in beiden Leitungen 154, 155 den Druck auszugleichen und die Waaghebel genau einzustellen.
Da durch nicht zu vermeidende Undichtheiten der Stopfbüchsen und durch Verdunsten von Flüssigkeit, die an den Kolben haftet, die Menge der arbeitenden Flüssigkeit mit der Zeit verringert wird, sind Flüssigkeitsspeicher 158 vorgesehen. Sie bestehen aus zwei Zylindern, in welchen durch Federn 175 belastete Kolben 159 auf die Flüssigkeit drücken. Die Federn 175 stützen sich gegen einen Waagebalken 160, um ihre Spannungen auszugleichen. Die Zylinder sind mit den Leitungen 154, 155 durch eine Leitung 161 verbunden, voneinander aber durch eine Absperrvorrichtung 162 getrennt, die nur beim Füllen und Einstellen der Waage geöffnet wird, so dass in allen Teilen der Vorrichtung derselbe Druck herrscht.
Bei der Arbeit muss die Absperrvorrichtung. ! ? geschlossen bleiben, damit eine Druckübertragung stattfinden kann.
Um die Rohrleitungen und die Speicher auffüllen und letztere von Zeit zu Zeit nachfüllen zu können, sind sie mit einer Handpumpe 163 durch die Leitung 164 verbunden. Von der Pumpe führen Leitungen 165 und 166 zu zwei am oberen Teil des Bohrgerüstes aufgesetzten Hebeböcken 167, die dazu dienen, die obere Waage durch Anheben auszuschalten. Zwischen die Pumpe und die Leitungen 164 und 165 sind drei Absperrhähne 168, 169 und 170 eingeschaltet. Wird der Hahn 168 geöffnet, so füllt die Pumpe die Speicher nach ; wird 169 geöffnet, so fördert die Pumpe in die Hebeböeke und diese schalten die Waage aus ; zum Inbetriebsetzen der Waage wird der Hahn 170 geöffnet, worauf die Hebeböcke sich in den Behälter 171 entleeren.
Die an die Leitungen angeschlossenen Druckmesser 172, 173 und 114 dienen zur Überwachung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Bestimmung des Druckes von Tiefbohrgeräten auf die Bohrlochsohle während des Bohrens, bestehend aus einer am Bohrgerüst fest angeordneten Messvorrichtung (Messdose, Messzylinder, Waage, insbesondere eine Hebelwage mit einfacher oder mehrfacher Übersetzung, wie eine Brückenwaage usw. ) für das Gesamtgewicht oder einen Teil des Gewichtes des Bohrgerätes und aus einer Anzeigevorrichtung für das die Messvorrichtung belastende Gewicht, welche sich im Sichtbereich der Bedienung der Bohranlage befindet.
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