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Vorrichtung zur Bestimmung der Neigung und Richtung von Bohrlöchern
im Erdboden Bei der Ausführung von Bohrlöchern im Erdboden, und zwar besonders bei
Bohrlöchern, welche sich teils durch Felsen und teils durch losere Erdschichten
erstrecken, kommt es häufig vor, daß die Neigung der Bohrlöcher gegen die Lotrechte
in verschiedenen Tiefen recht beträchtlich variiert. In vielen Fällen ist es von
großer Bedeutung, die entstehenden Abweichungen von der gewünschten Neigung und
Richtung bestimmen zu können. Man hat deshalb eine Vielzahl von verschiedenen Geräten
zur Ausführung solcher Messungen gebaut. Die zu diesem Zweck bisher voirgeschlagenen
Geräte sind jedoch mit Nachteilen der einen oder anderen Art behaftet. Sie sind
entweder zu kompliziert und unbequem in der Handhabung, geben nicht genügend genaue
Meßergebnisse oder sind zum Messen größerer Abweichungen von der Lotrechten nicht
verwendbar.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, diese Nachteile zu beseitigen und
eine Vorrichtung zur Bestimmung der Neigung und Richtung von Bohrlöchern im Erdboden
in verschiedenen Abständen von der Lochmündung zu schaffen, die einfach und in ihrer
Handhabung bequem ist, gleichzeitig genaue Resultate gibt und auch zur Bestimmung
der Neigung von Bohrlöchern anwendbar ist, die sich hauptsächlich in waagerechter
Richtung erstrecken. Diese Vorrichtung ist in an sich bekannter Weise in
einem
zylindrischen Gehäuse- enthalten, dessen äußerer Durchmesser praktisch gleich dem
Durchmesser des Bohrloches ist und das mit der Vorrichtung an diejenigen Stellen
des Bohrloches gebracht wird, deren Neigung und Richtung bestimmt werden sollen,
und-in dem ein als Pendel dienender oder mit einem Pendel verbundener Kontaktarm
angebracht ist, und kennzeichnet sich dadurch, daß im Gehäuse ein darin fester Elektromagnet
und ein drehbarer, zweckmäßig permanenter Magnet angebracht sind, der in der Nähe
des festen Magnets im Gehäuse drehbar derart gelagert ist, daß er nur um eine zur
Achse des Gehäuses senkrechte und im Verhältnis zum Gehäuse feste Achse drehbar
ist, weiterhin derart, daß durch Erregung des festen Magnets in verschiedenen Richtungen
der drehbar- gelagerte Magnet veranlaßt werden kann, sich nach verschiedenen Richtungen
zu drehen, und der als Pendel dienende oder mit einem Pendel verbundene Kontaktarm
mit dem drehbar gelagerten Magnet verbunden und so ausgeführt ist, daß er einen
im Gehäuse angebrachten Kontakt berührt, wenn der Kontaktarm in einer gewissen Stellung
zur Achse des Gehäuses steht, und dieser- Kontaktarm durch Erregung des Elektromagnets.
mit dem im Gehäuse angebrachten Kontakt in und außer Berührung gebracht werden kann.
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Hierdurch kann die Bestimmung der Neigung des Bohrloches auf rein
elektrischem Wege unter Benutzung von gewöhnlichen einfachen Instrumenten ausgeführt
werden, indem man nur die Stärke des Stromes zu messen biaucht, der durch den Elektromagnet
gesandt werden muß, um den Kontaktarm mit dem im Gehäuse angebrachten Kontakt in
Berührung zu bringen. Etwaige Widerstandsänderungen im Stromkreis durch den Elektromagnet
können leicht mit einfachen Mitteln kontrolliert und kompensiert werden, wodurch
die Genauigkeit bei den Messungen sehr groß wird. Zu dieser großen Genauigkeit trägt
auch die Tatsache bei, daß man einen relativ langen Kontaktarm verwenden kann. Da
der durch den Elektromagnet fließende Strom nur eine geringe Ruhespannung zu haben.
braucht, ist die Gefahr der Beschädigung der Kontakte praktisch ausgeschlossen.
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Schließlich gestattet diese Vorrichtung auch die Bestimmung der Neigung
von Bohrlöchern, die sich in hauptsächlich waagerechter Richtung erstrecken. Der
im Gehäuse angebrachte Kontakt kann zweckmäßig in Richtung gegen die und von der
Achse des Gehäuses verstellbar angeordnet werden. Mit dem geschlossenen zylindrischen
Gehäuse kann ferner zweckmäßig eine zur Einführung desselben in das Bohrloch dienende
Gelenkkette, d. h. ein Strang von miteinander so zusammengekuppelten Gliedern, daß
diese gegeneinander um die Längsrichtung des Stranges nicht drehbar sind, verbunden
werden, die so ausgeführt ist, daß man mit derselben das zylindrische Gehäuse von
außen um dessen Achse drehen und dadurch die Richtung feststellen kann, in welcher
der Kontaktarm sich gegen den im Gehäuse angebrachten Kontakt bewegt. Hierdurch
kann man dann leicht die Richtung feststellen, in welcher sich das Bohrloch an der
Stelle neigt, wo das Gehäuse sich gerade befindet.
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In der Zeichnung ist als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Fig. i und 2 sind zwei zueinander senkrechte Längsschnitte durch das
in das Bohrloch einzuführende Gehäuse einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung.
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In der Zeichnung bezeichnet i ein zylindrisches Gehäuse, welches zweckmäßig
aus einem nicht magnetischen Metall ausgeführt ist und praktisch den gleichen äußeren
Durchmesser hat" wie das zu untersuchende Bohrloch, so daß, wenn das Gehäuse in
einBohrloch eingeführt wird, dieAchse desselben stets der Achse des Bohrloches an
der entsprechenden Stelle parallel ist. Zum Einführen des Gehäuses in das Bohrloch
ist dasselbe an einem Ende einer Gelenkkette 2 mit mehr oder weniger langen Gelenken
befestigt, die miteinander so verbunden sind, daß man mittels der Kette das Gehäuse
i von außen um dessen Achse drehen kann. Im oberen Teil des Gehäuses i ist ein Elektromagnet
3 fest angebracht, dessen Spule 4 mittels zwei Leitungsdrähten 5 mit einer außerhalb
des Bohrloches angebrachten Stromquelle, z. B. einer Batterie, derart verbunden
werden kann, daß durch Änderung der Richtung des Stromflusses durch die Spule 4
der Magnetkern 3 in verschiedenen Richtungen erregt wird. Dicht unterhalb des Magnets
3. ist im Gehäuse i eine Tragplatte 6 angebracht, welche mittels Zapfen 7 im Gehäuse
i drehbar so gelagert ist, daß sie um eine zur Längsachse des Gehäuses i senkrechte
Richtung drehbar ist. Auf dieser Platte ist ein permanenter Magnet 8 befestigt,
welcher z. B. so magnetisiert ist, daß er links einen Nordpol und rechts einen Südpol
hat (wie in Fig. 2 gezeigt). Die Platte 6 trägt ferner einen als Pendel dienenden,
verhältnismäßig langen Kontaktarm g. Gegenüber dem unteren Ende dieses Kontaktarmes
ist ein Kontakt io angebracht, welcher von einer an der Innenseite des Gehäuses
i befestigten Platte i i aus Isoliermaterial getragen wird. Der Kontakt io ist zweckmäßig
in der Platte i i so befestigt, daß er in Richtung gegen die und von der Achse des
Gehäues i verstellbar ist, und es ist ein Leitungsdraht 12 daran befestigt, der
zusammen mit einem am Gehäuse i befestigten Leitungsdraht aus dem Bohrloch herausläuft
zu einer außerhalb desselben angebrachten Signalanordnung, z. B. einer Signallampe
mit zugehöriger Batterie. In den Stromkreis der Magnetspule werden ein Amperemeter
zur Messung der Stärke des Stromes, der durch die Spule 4 fließt, und ein regelbarer
Widerstand oder eine andere geeignete Anordnung zur Veränderung der Stärke dieses
Stromes eingeschaltet. An dem außerhalb des Bohrloches Teil der Gelenkkette 2 kann
ein Zeiger befestigt werden, welcher die Richtung der Bewegung des Kontaktarmes
g gegen den Kontakt io anzeigt.
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Mit der beschriebenen Anordnung kann man die Neigung eines Bohrloches
an der Stelle, an der sich das Gehäuse i befindet, bequem -und genau bestimmen.
Der als Pendel dienende Kontaktarm g stellt sich, wenn kein Strom durch dieMagnetspule
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fließt, infolge der Schwerkraft senkrecht ein. Der Kontakt io
wird im voraus zweckmäßig so eingestellt, daß, er sich dabei in einer gewissen,
geringen Entfernung vom unteren Ende des Kontaktarmes q befindet. Wenn man durch
die Magnetspule .4 einen Strom in der Richtung schickt, daß das untere Ende des
Magnetkernes 3 ein Südpol wird, so daß er das linke Ende (den Nordpol) des Magnets
8 (Fig. 2) anzieht und das rechte Ende (den Südpol) abstößt, kann man veranlassen,
daß der Kontaktarm 9 nach links schwingt, so daß er den Kontakt io berührt und die
Signallampe aufleuchtet. Man liest dann ab und notiert die Stärke des Stromes, der
durch die Spule .1 geschickt werden mußte, um die Signallampe zu zünden, wenn die
Achse des Gehäuses i senkrecht steht. Wenn das Gehäuse i aber, infolge der Neigung
des Bohrloches, sich so einstellt, daß es sich mit seinem Oberteil etwas nach rechts
(s. Fig. 2) neigt, so stellt sich der Kontaktarm 9, wenn kein Strom durch die Magnetspule
.4 fließt, so ein, daß das untere Ende desselben sich in einem etwas größeren Abstande
vom Kontakt io befindet, und man muß dann einen stärkeren Strom durch die Magnetspule
4. schicken, um den Kontaktarm 9 mit dem Kontakt io in Berührung zu bringen und
das Aufleuchten der Signallampe herbeizuführen. Man kann also eine Tabelle oder
Kurve ermitteln, welche für jede Neigung des Gehäuses i gegen die Lotrechte die
für das Schließen des Kontaktes zum Aufleuchten der Si gnallämpe erforderliche Stromstärke
direkt angibt. Durch Drehen des Gehäuses i um dessen Achse mit Hilfe der Gelenkkette
2 unter gleichzeitigem Ablesen der Stromstärke kann man dann leicht sowohl dieGröße
als auch die Richtung der Neigung des Bohrloches an derjenigen Stelle bestimmen,
wo sich das Gehäuse befindet.
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Wenn es sich darum handelt, die. Neigung von Bohrlöchern zu bestimmen,
welche sich hauptsächlich in waagerechter Richtung erstrecken sollen, so kann es
zweckmäßig sein, die beschriebene und dargestellten Ausführungsform so abzuändern,
daß man nicht den Kontaktarm 9 selbst als Pendelgewicht dienen läßt, sondern an
der Tragplatte 6 ein besonderes Pendelgewicht so befestigt, daß der Kontaktarm,
der dann leicht ausgeführt wird, sich in der Hauptsache waagerecht einstellt, wenn
kein Strom durch die Magnetspule fließt. Auf diese Weise kann man auch dann dem
Kontaktarm genügende Länge geben, um genaue Resultate zu erhalten.