DE4410404C2

DE4410404C2 - Method and hydraulic circuit for drilling feed control

Info

Publication number: DE4410404C2
Application number: DE19944410404
Authority: DE
Inventors: Peter Mueller; Werner Nowrotek; Michael Cals
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2014-03-29
Also published as: DE4410404A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Bohrvorschubs einer Bohranlage zum Nieder bringen von Erdbohrungen gemäß der dem Oberbegriff des An spruchs 1 sowie eine zur Anwendung des Verfahrens geeigne te hydraulische Schaltung gemäß der dem Oberbegriff des Anspruchs 4 entsprechenden Art.The present invention relates to a method for Control of the drilling feed of a drilling rig to the Nieder drilling earth wells according to the generic term of the an Proposition 1 and a suitable for the application of the method te hydraulic circuit according to the preamble of Claim 4 corresponding Art.

Beim Bohren von Tiefbohrlöchern für Erdöl und der gleichen und insbesondere von Bohrlöchern mit großem Durchmesser für z. B. den Brunnen-, den Berg-, den Ver kehrstunnel- oder den Tiefbau finden meist Bohranlagen Verwendung, bei denen das Bohrgestänge nebst Bohrmeißel an einem Seil aufgehängt sind, welches über Rollen an dem oberen Ende eines Bohrturms oder Bohrgerüstes hinwegläuft und zu der in Bodennähe oder in der Nähe der Grundplatte des Bohrgerüstes vorgesehenen Hebewerktrommel geht.When drilling deep wells for petroleum and the same and especially of large holes Diameter for z. B. the fountain, the mountain, the ver Sweeping tunnels or civil engineering mostly find drilling rigs Use where the drill string and drill bit are suspended from a rope, which is connected to the runs over the top of a derrick or rig and to that near the ground or near the base plate of the mast provided.

Das Hebewerk umfaßt üblicherweise eine von einem Elektro- oder Verbrennungsmotor angetriebene hydraulische Arbeits pumpe, die in einen hydraulischen Arbeitskreislauf mit einem hydraulischen Antrieb - dem Arbeitsmotor - einge schaltet ist, welcher die Hebewerktrommel antreibt. Von einer Schaltstelle aus ist das Verdrängungsvolumen sowie die Förderrichtung der Arbeitspumpe steuerbar, so daß ein Heben und Senken des an dem Seil hängenden Bohrstranges mit variablen, den Anforderungen angepaßten Geschwindig keiten erfolgen kann.The elevator usually comprises one of an electrical or internal combustion engine powered hydraulic work pump that is in a hydraulic working cycle a hydraulic drive - the working motor - turned on is switched, which drives the elevator drum. Of a displacement point is the displacement volume as well the direction of delivery of the working pump controllable so that a Raising and lowering the drill string hanging on the rope with variable speeds adapted to the requirements can be done.

Ein derartiges Hebewerk dient einerseits dem raschen Ein- und Ausbringen eines Bohrstranges in und aus einer Bohrung. Andererseits wird durch das Hebewerk der Bohrvor schub den jeweiligen Anforderungen angepaßt, in dem das den Bohrstrang tragende Seil während des Bohrvorganges gleichmäßig nachgelassen wird.Such a lift serves on the one hand for rapid Inserting and removing a drill string in and out of a Drilling. On the other hand, the drilling machine is used for drilling thrust adapted to the respective requirements in which the rope carrying the drill string during the drilling process is evenly subsided.

Bei bekannten Hebewerken wird das Nachlassen des Bohrstranges zur Erzielung des Bohrvorschubs dadurch be wirkt, daß in den hydraulischen Arbeitskreis ein separater Hydraulikkreislauf eingeschaltet ist, mittels welchem dem Arbeitskreis, dessen Arbeitspumpe während des Bohrvorgan ges so eingestellt ist, daß die in dem Arbeitskreis herr schenden Bedingungen den Bohrstrang gerade stationär hal ten würden, Hydraulikflüssigkeit entnommen wird. Dement sprechend kann über den separaten Hydraulikkreislauf eben falls ein Heben des Bohrstranges bewirkt werden, indem dem Arbeitskreis zusätzliche Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird.In known elevators, the easing of the Drill string to achieve the drilling feed thereby be acts that a separate in the hydraulic working group Hydraulic circuit is switched on, by means of which the Working group, whose working pump during the drilling process is set so that the in the working group conditions, the drill string is just stationary hydraulic fluid is removed. Dement talking about the separate hydraulic circuit if lifting of the drill string is effected by the Working group supplied additional hydraulic fluid becomes.

Zwar ist mit diesem bekannten Verfahren und einer entsprechenden hydraulischen Schaltung zur Steuerung des Nachlassens des Bohrstranges eine präzise Steuerung des Bohrvorschubs möglich, jedoch ist die hydraulische Schal tung durch die Notwendigkeit eines separaten Hydraulik kreislaufs, in welchem Hydraulikflüssigkeit nicht nur unter Druck gesetzt, sondern auch Volumina derselben ge fördert werden müssen, aufwendig und recht teuer in ihrer Herstellung. Auch ist eine derartige hydraulische Schal tung wegen ihrer hohen technischen Aufwendigkeit relativ störempfindlich.Although with this known method and one corresponding hydraulic circuit for controlling the Slackening of the drill string allows precise control of the Drilling feeds possible, however, the hydraulic formwork due to the need for a separate hydraulic system circuit in which hydraulic fluid not only pressurized, but also volumes of the same ge need to be promoted, complex and quite expensive in their Manufacturing. Such is a hydraulic scarf tion because of their high technical complexity sensitive to interference.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine zur Anwendung des Verfahrens geeignete hydrauli sche Schaltung zu entwickeln, die einfacher und damit preisgünstiger zu realisieren und gleichzeitig störunemp findlicher ist, ohne daß jedoch die vorteilhaften Eigen schaften der bekannten hydraulischen Schaltung hinsicht lich der Steuerbarkeit des Bohrvorschubs mittels des Hebe werks beeinträchtigt werden.It is therefore the object of the invention to provide a method and a hydraulic suitable for the application of the method cal circuit to develop the simpler and therefore less expensive to implement and at the same time fault-free is more sensitive, but without the advantageous Eigen the known hydraulic circuit Lich controllability of the drilling feed by means of lifting factory impaired.

Diese Aufgabe ist durch das in Anspruch 1 wiedergege bene Verfahren sowie durch die in Anspruch 4 wiedergegebe ne hydraulische Schaltung erfüllt.This object is represented by the one in claim 1 bene method and by the reproduced in claim 4 ne hydraulic circuit fulfilled.

Dadurch, daß die das Verdrängungsvolumen und die Förderrichtung der Arbeitspumpe steuernde Hauptverstell kammer über einen separaten Anschluß zusätzlich mit einem unter einem zweiten, variierbaren Steuerdruck stehenden zweiten Druckmedium beaufschlagt wird, kann das Verdrän gungsvolumen und die Förderrichtung der Arbeitspumpe so eingestellt werden, daß der in den Arbeitskreis einge schaltete Arbeitsmotor den Bohrstrang entsprechend dem gewünschten Bohrvorschub nachläßt, ohne daß es dazu der Zugabe oder Entnahme von Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitskreislauf mittels eines in diesen eingeschalteten zusätzlichen Hydraulikkreislaufes bedarf. Auch kann durch die Beaufschlagung der Hauptstellkammer mit dem unter dem zweiten, variierbaren Steuerdruck stehenden zweiten Druck medium der gewünschte Bohrvorschub durch eine entsprechen de Einstellung des Verdrängungsvolumens und der Förder richtung der Arbeitspumpe bewirkt werden, ohne daß dabei der erste Steuerdruck eines ersten Druckmediums, mit wel chem die Arbeitspumpe zum Bewirken eines Hebens oder Sen kens des Bohrstranges gesteuert wird und welcher während des Bohrvorgangs z. B. gerade so eingeregelt ist, daß die Arbeitspumpe ein Absenken des Bohrstranges mit einer mitt leren Geschwindigkeit bewirkt, verändert werden muß.The fact that the displacement and the Delivery direction of the main pump controlling the main pump chamber via a separate connection additionally with a under a second, variable control pressure second pressure medium is applied, the displacement volume and the direction of delivery of the working pump be set that the in the working group switched working motor the drill string according to the desired drilling feed subsides without the Adding or removing hydraulic fluid from the Working circuit by means of an activated in this additional hydraulic circuit required. Can also by the application of the main control chamber with that under the second, variable control pressure standing second pressure medium the desired drilling feed rate by a de Setting the displacement volume and the funding direction of the working pump can be effected without doing so the first control pressure of a first pressure medium, with wel chem the work pump for causing lifting or sen kens of the drill string is controlled and which during the drilling process z. B. is adjusted so that the Working pump lowering the drill string with a mitt speed causes, must be changed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 2 ist der zweite Steuer druck wahlweise dem ersten Steuerdruck zuschaltbar. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der das Nachlassen des Bohrstranges bewirkende zweite Steuerdruck während eines Hebe- oder Senkvorganges des Bohrstranges, welcher durch den ersten Steuerdruck allein bewirkt wird, vollständig von der Hauptstellkammer der Arbeitspumpe entkoppelt wer den kann. Dadurch kann ein einmal ermittelter, einem opti malen Bohrvorschub entsprechender zweiter Steuerdruck eingeregelt werden. Nach einem Wiedereinfahren eines Bohr stranges in eine Bohrung - z. B. nach einem Einsetzen einer weiteren Mitnehmerstange - läßt sich somit der optimale Vorschub durch einfaches Zuschalten des zweiten Steuer drucks auf die Hauptstellkammer bewirken.In a preferred embodiment of the Invention according to the method of claim 2 is the second tax pressure optionally switchable to the first control pressure. By this measure ensures that the easing of the Second control pressure causing a drill string during a Lifting or lowering process of the drill string, which by the first control pressure alone is effected completely decoupled from the main control chamber of the work pump that can. This means that an opti paint drilling feed corresponding second control pressure be regulated. After retracting a drill stranges in a hole - e.g. B. after an onset additional driving rod - can be the optimal Feed by simply switching on the second control effect on the main control chamber.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Flexibilität in der Steuerung des Bohrvorschubs ist das Verfahren dann, wenn gemäß Anspruch 3 beim Zuschalten des zweiten Steuer drucks der erste Steuerdruck selbsttätig auf einen festen, eine mittlere Absenkgeschwindigkeit des Bohrstranges her vorrufenden Druckwert eingestellt wird. Durch diese Maß nahme wird einerseits gewährleistet, daß während des ei gentlichen Bohrvorganges die "Heben"- und "Senken"-Funk tionen nicht ausgelöst werden können, wodurch eine Fehlbe dienung, welche eine Beschädigung des Bohrwerks zur Folge haben könnte, zuverlässig verhindert wird. Andererseits kann dadurch, daß der Steuerdruck gerade auf einen eine mittlere Absenkgeschwindigkeit des Bohrstranges hervor rufenden mittleren Druckwert eingestellt wird, dieser durch den variablen zweiten Steuerdruck auch überkompen siert werden, wodurch ein Vorschub des Bohrstranges auch in Heberichtung eingestellt werden kann.Particularly advantageous in terms of flexibility in the control of the drilling feed, the process is then if according to claim 3 when switching on the second tax pressure the first control pressure automatically on a fixed, an average lowering speed of the drill string calling pressure value is set. By that measure on the one hand, it ensures that during the egg the "lifting" and "lowering" radio tion can not be triggered, causing a mistake service which results in damage to the boring machine could have been reliably prevented. On the other hand can that the control pressure just on a average lowering speed of the drill string calling average pressure value is set, this also overcompensated by the variable second control pressure be siert, which also feeds the drill string can be adjusted in the lifting direction.

Eine zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete hydraulische Schaltung ist Gegenstand des An spruchs 4. Dadurch, daß ein Bohrvorschubsteuersystem vor gesehen ist, mittels welchem der Hauptstellkammer der Arbeitspumpe über einen separaten Anschluß ein einen zwei ten Steuerdruck aufweisendes zweites Druckmedium zuführbar ist, läßt sich der aus dem ersten und zweiten Steuerdruck resultierende, in der Hauptstellkammer wirksame Gesamt steuerdruck gerade so einstellen, daß das damit verbundene Verdrängungsvolumen und die Förderrichtung der Arbeits pumpe den gewünschten Bohrvorschub hervorrufen, ohne daß dazu das Vorsteuersystem zur Steuerung des Hebens und Senkens des Bohrstranges beeinflußt werden müßte. Auch ist bei dieser hydraulischen Schaltung lediglich ein zusätzli cher mit der Hauptstellkammer korrespondierender Anschluß nötig, über den diese mit dem unter einem variierbaren zweiten Steuerdruck stehenden zweiten Druckmittel beauf schlagbar ist. Da die Hauptstellkammer über diesen An schluß lediglich zusätzlich mit Druck beaufschlagt werden muß und damit praktisch keine Volumina an Druckmittel gefördert werden müssen, ist der Anschluß entsprechend einfach zu bewerkstelligen.One for using the method according to the invention A suitable hydraulic circuit is the subject of the contract Proverb 4. By having a drill feed control system is seen, by means of which the main control chamber Working pump via a separate connection one one two th second pressure medium having control pressure can be supplied is from the first and second control pressure resulting total effective in the main control chamber Adjust the control pressure just so that the associated Displacement and the direction of funding of the work pump to produce the desired drilling feed without plus the pilot control system for controlling the lifting and Lowering of the drill string would have to be influenced. Is too with this hydraulic circuit only one additional Connection corresponding to the main control chamber necessary over which this with the one under a variable second control pressure standing second pressure medium is beatable. Since the main control chamber has this type only be additionally pressurized must and practically no volumes of pressure medium the connection is appropriate easy to do.

Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße hy draulische Schaltung, welche das Merkmal des Anspruchs 5 aufweist. Dadurch, daß das Bohrvorschubsteuersystem ein über eine Betätigungsleitung aktivierbares Ventil umfaßt, über welches der zweite Steuerdruck wahlweise zuschaltbar ist, kann ein einmal eingestellter, für die jeweilige Anwendung optimaler Bohrvorschub jeder Zeit zu- und abge schaltet werden, ohne daß der Bohrvorschub nach dem jewei ligen Schaltvorgang neu eingestellt werden müßte.A hy according to the invention is particularly advantageous Draulic circuit, which has the feature of claim 5 having. Because the drill feed control system comprises a valve which can be activated via an actuating line, Via which the second control pressure can be optionally switched on is, once set, for the respective Use optimal drilling feed at all times can be switched without the drilling feed after each current switching process would have to be reset.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer hydraulischen Schaltung gemäß Anspruch 6 ist eine, über die Betätigungsleitung aktivierbare Ventilanordnung vor gesehen, durch die bei zugeschaltetem zweiten Steuerdruck das Vorsteuersystem derart geschaltet wird, daß der erste Steuerdruck einen mittleren, dem Betriebszustand "Senken" entsprechenden Druckwert annimmt. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß durch Aktivierung der Betätigungsleitung die hydraulische Schaltung von ihrem Betriebszustand "He ben/Senken" in ihren Betriebszustand "Bohrvorschub" umge schaltet wird. Bei diesem Betriebszustand nimmt der erste Steuerdruck einen festen Wert an, so daß während des ei gentlichen Bohrvorgangs die "Heben" und "Senken"-Funktio nen nicht versehentlich ausgelöst werden können, wodurch eine hierdurch bedingte Beschädigung des Bohrwerks verhin dert wird.In a particularly preferred embodiment, a hydraulic circuit according to claim 6 is one about the actuating line can be activated valve arrangement seen by the when the second control pressure is switched on the pilot system is switched so that the first Control pressure a medium, the operating state "lowering" assumes the corresponding pressure value. By this measure is caused by activation of the actuation line the hydraulic circuit from its operating state "He ben / Senken "in their operating state" Bohrvorschub "vice versa is switched. In this operating state, the first takes Control pressure to a fixed value, so that during the ei the drilling and the "lifting" and "lowering" function can not be triggered accidentally, which prevent damage to the boring machine as a result is changed.

In Fig. 1 ist ein Druckmittelschaltbild einer erfin dungsgemäßen hydraulischen Schaltung dargestellt.In Fig. 1, a pressure medium circuit diagram of an inventive hydraulic circuit is shown.

Fig. 2 zeigt eine Bohranlage, welche zum Einbau einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung geeignet ist. Fig. 2 shows a drilling rig which is suitable for installation of a hydraulic circuit according to the invention.

Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung 100 um faßt einen hydraulischen Arbeitskreis 10, in den eine in beide möglichen Strömungsrichtungen arbeitende Arbeits pumpe 1, deren Verdrängungsvolumen und deren Förderrich tung über eine an der Arbeitspumpe vorgesehene Hauptstell kammer 2 steuerbar ist, eingeschaltet ist. Die Arbeits pumpe 1 treibt einen in den Arbeitskreis 10 eingeschalte ten hydraulischen Antrieb 3 an, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Hydromotor besteht. Der Hydromotor dient dem Antrieb einer Einrichtung zum Heben und Senken eines Bohrstranges 60 (Fig. 2), welche z. B. aus einem Zweitrommelhebewerk 55 bestehen kann, wenn der Bohr strang 60 an einem über eine das obere Ende eines Bohr mastes 52 bildenden Krone 56 hinweglaufenden Seil 57 auf gehängt ist. An den Arbeitskreis 10 ist desweiteren eine Speisepumpe 4 angeschlossen, welche den eventuell durch eine Leckage 6 auftretenden Verlust des Arbeitskreises 10 an Hydraulikflüssigkeit durch eine entsprechende Nachför derung aus einem Behälter 5 bewerkstelligt.The hydraulic circuit 100 according to the invention comprises a hydraulic working circuit 10 , in which a working in both possible flow directions working pump 1 , the displacement volume and the direction of delivery via a provided on the working pump main control chamber 2 is controllable. The working pump 1 drives a switched on in the working group 10 th hydraulic drive 3 , which consists of a hydraulic motor in the illustrated embodiment. The hydraulic motor is used to drive a device for lifting and lowering a drill string 60 ( FIG. 2), which, for. B. may consist of a two-drum hoist 55 when the drilling strand is hung on a mast 60 via a the upper end of a drilling 52 forming the crown 56 away running cable 57. In addition, a feed pump 4 is connected to the working group 10 , which manages the possible loss of hydraulic fluid from the working group 10 due to a leak 6 by means of a corresponding replenishment from a container 5 .

Die Steuerung des hydraulischen Antriebs 3 erfolgt über die Steuerung des Verdrängungsvolumens und der För derrichtung der Arbeitspumpe 1. Dazu ist die Hauptstell kammer 2 der Arbeitspumpe 1 über zwei Eingänge 7 und 8 mit den Ausgängen 9 und 11 eines proportional arbeitenden Richtungsventils 20 verbunden.The hydraulic drive 3 is controlled via the control of the displacement volume and the direction of the working pump 1 . For this purpose, the main actuating chamber 2 of the working pump 1 is connected via two inputs 7 and 8 to the outputs 9 and 11 of a proportional directional valve 20 .

Das Richtungsventil 20 dient der variablen Aufteilung eines an einem ersten Eingang 12 im Vergleich zu einem zweiten Eingang 13 unter einem erhöhten, mit Hilfe eines Druckregelventils 14 konstant gehaltenen hydrostatischen Drucks - der bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel einer erfindungsgemäßen, hydraulischen Schaltung bei etwa 70 bar liegen kann - auf die Ausgänge 9 und 11 des Richtungsventils 20. Die zwischen den Ausgängen 9 und 11 bestehende Druckdifferenz, die ebenfalls an den beiden Eingängen 7 und 8 der Hauptstellkammer 2 anliegt, steuert deren Schieberstellung und dementsprechend das Verdrän gungsvolumen und die Förderrichtung der Arbeitspumpe 1.The directional valve 20 is used for the variable division of a hydrostatic pressure at a first input 12 compared to a second input 13 under an increased hydrostatic pressure which is kept constant with the aid of a pressure control valve 14 - the example of an inventive hydraulic circuit in the embodiment shown in FIG. 1 can be about 70 bar - on the outputs 9 and 11 of the directional valve 20 . The existing between the outputs 9 and 11 pressure difference, which is also applied to the two inputs 7 and 8 of the main control chamber 2 , controls their slide position and accordingly the displacement volume and the direction of delivery of the working pump 1st

Das proportional arbeitende Richtungsventil 20 ist mit seinen Steueranschlüssen 15 und 16 mit den variable hydrostatische Steuerdrucke - z. B. zwischen 0 und 40 bar - aufweisenden Steuerleitungen 17 und 18 verbunden, welche dem Anschluß des Richtungsventils 20 an ein als Ganzes mit 30 bezeichnetes Vorsteuersystem dienen.The proportional directional valve 20 is with its control connections 15 and 16 with the variable hydrostatic control pressures - z. B. between 0 and 40 bar - having control lines 17 and 18 connected, which serve the connection of the directional valve 20 to a pilot system designated as a whole with 30.

Das Vorsteuersystem 30 umfaßt ein manuell betätigba res Steuerventil 19, mittels welchem der an seinem Eingang 21 über eine Steuerleitung 22 anliegende Steuerdruck, welcher z. B. etwa 40 bar betragen kann, auf die Ausgänge 23 und 24 des Steuerventils 19 aufteilbar ist. Der Ausgang 23, welcher bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel zum Bewirken des Senkens des Bohrstranges 60 mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird, ist über ein Schalt ventil 25 mit der Steuerleitung 17 verbunden. Das Schalt ventil 25 umfaßt eine Betätigungseinrichtung 25′, welche mit einer Betätigungsleitung 26 verbunden ist. Die Betäti gung des Ventils 25 erfolgt bei dem in Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrauli schen Schaltung 100 pneumatisch, sie kann jedoch ebenfalls elektrisch oder hydraulisch erfolgen. Das Schaltventil 25 ist so konzipiert, daß im drucklosen Zustand der Betäti gungsleitung 26 der Ausgang 23 mit der Steuerleitung 17 verbunden ist.The pilot control system 30 comprises a manually actuatable control valve 19 , by means of which the control pressure present at its input 21 via a control line 22 , which, for. B. can be about 40 bar, on the outputs 23 and 24 of the control valve 19 can be divided. The output 23 , which is acted upon with a control pressure in the embodiment shown in FIG. 1 for effecting the lowering of the drill string 60 , is connected via a switching valve 25 to the control line 17 . The switching valve 25 comprises an actuator 25 'which is connected to an actuating line 26 . The actuation of the valve 25 takes place pneumatically in the embodiment shown in FIG. 1 of a hydraulic circuit 100 according to the invention, but it can also be done electrically or hydraulically. The switching valve 25 is designed so that in the depressurized state of the actuation supply line 26, the output 23 is connected to the control line 17 .

Dem Ausgang 23 entsprechend ist der Ausgang 24 über ein in seiner technischen Ausführung dem Schaltventil 25 entsprechendes Schaltventil 27 mit der Steuerleitung 18 verbunden, die zum Heben des Bohrstranges 60 über das Steuerventil 19 mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird. An dem Schaltventil 27 ist eine Betätigungseinrichtung 27′ vorgesehen, die wiederum mit der Betätigungsleitung 26 verbunden ist.Corresponding to the output 23 , the output 24 is connected to the control line 18 via a switching valve 27 which corresponds in its technical design to the switching valve 25 and which is acted upon by a control pressure for lifting the drill string 60 via the control valve 19 . On the switching valve 27 , an actuating device 27 'is provided, which in turn is connected to the actuating line 26 .

Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung 100 um faßt desweiteren ein Bohrvorschubsteuersystem 40, welches ein einstellbares Reduzierventil 28 umfaßt, an dessen Eingang 29 eine mit einem hydrostatischen Druck - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von z. B. etwa 70 bar - beaufschlagte Druckleitung 31 angeschlossen ist. Der Aus gang 32 des Reduzierventils 28 ist mit dem Eingang 33 eines Schaltventils 34 verbunden, welches wiederum eine Betätigungsvorrichtung 34′, die mit der Betätigungsleitung 26 verbunden ist, umfaßt. Der Ausgang 35 des Schaltventils 34 ist über eine Druckleitung 36 über einen separaten Eingang 37 mit der Hauptstellkammer 2 derart verbunden, daß ein die Hauptstellkammer 2 über den Eingang 37 zusätz lich beaufschlagender zweiter Steuerdruck den Schieber der Hauptverstellkammer 2 so verlagert, daß bei geringem zwei ten Steuerdruck durch die entsprechende Änderung des Ver drängungsvolumens der Arbeitspumpe 1 die Absenkgeschwin digkeit des Bohrstranges 60 verlangsamt, bei höheren zwei ten Steuerdrucken soweit verändert wird, daß durch den hydraulischen Antrieb 3 ein Heben des Bohrstranges 60 bewirkt wird.The hydraulic circuit 100 according to the invention further comprises a drilling feed control system 40 , which comprises an adjustable reducing valve 28 , at the input 29 of which a hydrostatic pressure - in the illustrated embodiment of e.g. B. about 70 bar - pressurized pressure line 31 is connected. From the output 32 of the reducing valve 28 is connected to the input 33 of a switching valve 34 , which in turn comprises an actuating device 34 ', which is connected to the actuating line 26 . The output 35 of the switching valve 34 is connected via a pressure line 36 via a separate input 37 to the main control chamber 2 such that a second control pressure acting on the main control chamber 2 via the input 37 additionally displaces the slide of the main adjustment chamber 2 in such a way that at a low two Control pressure by the corresponding change in the displacement volume of the working pump 1 the Absenkgeschwin speed of the drill string 60 slows down, at higher two th control pressures so far that the hydraulic drive 3 causes a lifting of the drill string 60 .

Zur Kontrolle des durch das Reduzierventil 28 einge stellten zweiten Steuerdrucks ist zwischen diesem und dem Schaltventil 34 ein Druckmeßinstrument 38 eingeschaltet. Zur Absicherung der Hauptstellkammer 2 gegen über den Eingang 37 auf sie wirkende Druckspitzen dient ein in die Druckleitung 36 eingeschaltetes Sicherheitsventil 39, welches beim Überschreiten eines einstellbaren zulässigen Maximaldrucks Hydraulikflüssigkeit in den Behälter 5 ab läßt.To control the second control pressure set by the reducing valve 28 , a pressure measuring instrument 38 is switched on between the latter and the switching valve 34 . To protect the main control chamber 2 against pressure peaks acting on it via the inlet 37 , a safety valve 39 is inserted into the pressure line 36 , which releases hydraulic fluid into the container 5 when an adjustable maximum pressure is exceeded.

Das Schaltventil 34 des Bohrvorschubsteuersystems ist derart konzipiert, daß bei druckloser Betätigungsvorrich tung 34′ der Eingang 33 des Schaltventils 34 nicht mit seinem Ausgang 35 verbunden ist.The switching valve 34 of the drilling feed control system is designed such that when the device 34 is depressurized, the input 33 of the switching valve 34 is not connected to its output 35 .

Im Folgenden soll die Wirkungsweise der erfindungs gemäßen hydraulischen Schaltung 100 erläutert werden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand der hydrauli schen Schaltung 100 ist die Betätigungsleitung 26 druck los, so daß sich die über sie betätigbaren Ventile 25, 27, 34 in ihrer nichtaktivierten Stellung befinden.The mode of operation of the hydraulic circuit 100 according to the invention will be explained below. In the operating state of the hydraulic circuit 100 shown in FIG. 1, the actuation line 26 is depressurized, so that the actuatable valves 25 , 27 , 34 are in its non-activated position.

Wie bereits weiter oben erläutert, wird bei diesem Betriebszustand der in der Steuerleitung 22 vorliegende hydrostatische Steuerdruck über das Steuerventil 19 pro portional zu dessen Stellung auf die Steuerleitungen 17 und 18 aufgeteilt, wodurch mittels des Richtungsventils 20 der an den Eingängen 7 und 8 der Hauptstellkammer 2 anlie gende erste Steuerdruck eingestellt wird. Da in diesem Betriebszustand das Schaltventil 34 des Bohrvorschubsteu ersystems 40 den Durchlaß sperrt, ist die Druckleitung 36 drucklos und die Stellung des Schiebers der Hauptstell kammer 2 wird über den zusätzlichen Eingang 37 nicht be einflußt.As already explained above, is divided in this operating state of the present in the control line 22 hydrostatic control pressure via the control valve 19 per proportional to its position on the control lines 17 and 18, whereby by means of the directional valve 20 of at the inputs 7 and 8 of the main actuation chamber 2 adjoining first control pressure is set. Since in this operating state, the switching valve 34 of the Bohrvorschubsteu ersystems 40 blocks the passage, the pressure line 36 is depressurized and the position of the slide of the main actuating chamber 2 is not influenced by the additional input 37 be.

In diesem Betriebszustand erfolgt die Steuerung der Hauptstellkammer 2 und somit des Verdrängungsvolumens und der Förderrichtung der Arbeitspumpe 1 ausschließlich und direkt über das Steuerventil 19 des Vorsteuersystems 30. Es ist dies die Betriebsstellung der hydraulischen Schal tung, in welcher ein manuell gesteuertes Heben oder Senken - z. B. zum Aus- oder Einbringen des Bohrers aus oder in eine Bohrung - erfolgt. Wird nun die Betätigungsleitung 26 mit einem pneumatischen Druck beaufschlagt, so werden gleichzeitig die Schaltventile 25, 27 und 34 in ihre akti vierte Schaltstellung verlagert. Bei den Schaltventilen 25 und 27 des Vorsteuersystems 30 bedeutet dies, daß der Ausgang 23 des Steuerventils 19 von der Steuerleitung 17 und der Ausgang 24 des Steuerventils 19 von der Steuerlei tung 18 getrennt werden. Ferner wird die nun druckfreie Steuerleitung 18 mit einer Leckölleitung 41 verbunden, so daß eventuelle Verluste an Hydraulikflüssigkeit in der Leitung 18 ausgeglichen werden. Die Leitung 17 wird durch das Schaltventil 25 mit dem Ausgang 43 eines Druckredu zierventils 42 verbunden, dessen Eingang 44 mit der Steu erleitung 22 verbunden ist. In dieser Betriebsstellung ist die Steuerleitung 17 demnach mit einem konstanten, durch das Druckreduzierventil 42 vorgegebenen Druck beauf schlagt, so daß der Schieber der Hauptstellkammer 2 über das Richtungsventil 20 in eine ein Absenken des Bohrstran ges 60 mit mittlerer Geschwindigkeit bewirkende Lage ver schoben wird. Gleichermaßen ist bei diesem Betriebszustand das Schaltventil 34 des Bohrvorschubsteuersystems 40 auf Durchgang geschaltet, so daß die Hauptstellkammer 2 über den separaten Eingang 37 mit einem zweiten, mit Hilfe des Reduzierventils 28 einstellbaren und mittels des Druckmeß instruments 38 kontrollierbaren zweiten Steuerdruck beauf schlagt wird. Je nach eingestellter Höhe des zweiten Steu erdrucks wird dadurch das Absenken des Bohrstranges 60 verlangsamt oder, bei weiterer Erhöhung des zweiten Steu erdrucks, sogar umgekehrt, so daß der Bohrstrang 60 mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Bohrloch herausgefahren wird.In this operating state, the control of the main control chamber 2 and thus of the displacement volume and the delivery direction of the working pump 1 takes place exclusively and directly via the control valve 19 of the pilot control system 30 . It is the operating position of the hydraulic scarf device, in which a manually controlled lifting or lowering - z. B. for removing or inserting the drill from or into a bore. If the actuating line 26 is now pressurized with a pneumatic pressure, the switching valves 25 , 27 and 34 are simultaneously shifted into their actuated fourth switching position. In the switching valves 25 and 27 of the pilot system 30 , this means that the output 23 of the control valve 19 from the control line 17 and the output 24 of the control valve 19 from the Steuerlei device 18 are separated. Furthermore, the now pressure-free control line 18 is connected to a leak oil line 41 so that any losses of hydraulic fluid in the line 18 are compensated for. The line 17 is connected through the switching valve 25 to the output 43 of a pressure reducing valve 42 , the input 44 of which is connected to the control line 22 . In this operating position, the control line 17 is therefore struck with a constant pressure predetermined by the pressure reducing valve 42 , so that the slide of the main control chamber 2 is pushed via the directional valve 20 into a lowering of the drilling string 60 causing a medium speed ver position. Similarly, in this operating state, the switching valve 34 is connected in the Bohrvorschubsteuersystems 40 for continuity, so that the main actuation chamber 2 can be set via a separate entrance 37 to a second, by means of the reducing valve 28 and is beauf beat by means of the pressure measuring instruments 38 controllable second control pressure. Depending on the set amount of the second control pressure, the lowering of the drill string 60 is slowed down, or, if the second control pressure is increased further, even vice versa, so that the drill string 60 is moved out of the borehole at a constant speed.

In dieser Betriebsstellung, bei der die Schaltventile 25, 27, 34 aktiviert sind, ist demnach das Steuerventil 19 des Vorsteuersystems 30 gänzlich von den Steuerleitungen 17 und 18 entkoppelt, so daß ein Betriebszustand der hy draulischen Schaltung erzielt wird, bei welchem die mit tels des Antriebs 3 auf den Bohrstrang 60 übertragene Bewegung ausschließlich durch das Reduzierventil 28 des Bohrvorschubsteuersystems 40 beeinflußt werden kann.In this operating position, in which the switching valves 25 , 27 , 34 are activated, the control valve 19 of the pilot control system 30 is therefore completely decoupled from the control lines 17 and 18 , so that an operating state of the hydraulic circuit is achieved, in which the means of the Drive 3 on the drill string 60 transmitted movement can only be influenced by the reducing valve 28 of the drilling feed control system 40 .

Es ist daher mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung 100 durch Aktivierung der Schaltventile 25, 27, und 34 möglich, von dem ein Heben und Senken des Bohr stranges 60 ermöglichenden Betriebszustand auf einen Be triebszustand, bei dem ein voreingestellter Bohrvorschub durch Nachlassen des Bohrstranges 60 erzielt wird, umzu schalten. Dabei ist durch die Entkopplung des Steuerven tils 19 des Vorsteuersystems 30 eine Fehlbedienung des Systems ausgeschlossen.It is therefore possible with the hydraulic circuit 100 according to the invention by activating the switching valves 25 , 27 , and 34, from the operating state enabling a raising and lowering of the drilling string 60 to an operating state in which a preset drilling feed is achieved by weakening the drilling string 60 to switch. Here, by decoupling the Steuererven valve 19 of the pilot system 30, incorrect operation of the system is excluded.

In Fig. 2 ist als Beispiel für den Einsatz einer erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung 100 eine Lufthebe bohranlage 50 dargestellt. Sie umfaßt ein Fahrgestell 51, auf welchem ein hydraulisch aufrichtbarer Bohrmast 52 vorgesehen ist. Desweiteren trägt das Fahrgestell neben einem Antriebsmotor 53 und einer Hydraulikeinrichtung 54 ein Zweitrommelhebewerk 55, von welchem aus sich ein über die Krone 56 des Bohrmastes 52 mehrfach umgelenktes Seil 57 erstreckt, welches mit einem Flaschenzugblock 58 den mittels eines Drehtisches 59 angetriebenen Bohrstrang 60 trägt. Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung kann in der Hydraulikeinrichtung 54 zum Antrieb des Zweitrommelhe bewerks 55 Verwendung finden, wobei die Steuerfunktionen von einem in Bohrstrangnähe an dem Fahrgestell 51 angeord neten Bedienungsstand 61 betätigt werden können.In Fig. 2, an air lifting drilling system 50 is shown as an example of the use of a hydraulic circuit 100 according to the invention. It comprises a chassis 51 on which a hydraulically erectable drilling mast 52 is provided. Furthermore, the chassis carries, in addition to a drive motor 53 and a hydraulic device 54, a two-drum hoist 55 , from which extends a cable 57 which is deflected several times over the crown 56 of the drilling mast 52 and which carries a drill block 60 which is driven by a turntable 59 with a pulley block 58 . The hydraulic circuit according to the invention can be used in the hydraulic device 54 for driving the two drum machine 55 , the control functions being able to be operated from a control station 61 arranged near the drill string on the chassis 51 .

Claims

1. Method for controlling the drilling feed of a drilling rig for drilling earth bores,
with a hydraulic system for raising and lowering a drill string (60), wherein the hydraulic fluid by means of a via a main actuation chamber (2) controlled working pump (1) a hydraulic drive (3) which is provided for lifting and lowering of the drill string (60) is fed
and with a pilot control system ( 30 ) for controlling the raising and lowering of the drill string ( 60 ), in which the main control chamber ( 2 ), the displacement volume and the delivery direction of the working pump ( 1 ) vary depending on a first pressure medium under a first control pressure , with a variable first control pressure,
characterized,
that the main control chamber ( 2 ) is acted upon via a separate inlet ( 37 ) with a second pressure medium under a variable second control pressure, such that the total control pressure resulting from the first and second control pressure, effective in the main control chamber ( 2 ), is a displacement volume and cause a conveying direction of the working pump ( 1 ), which cause the desired drilling feed.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the second control pressure optionally the first control pressure is switched on.

3. The method according to claim 2, characterized in that that when the second control pressure is switched on, the first Control pressure automatically on a fixed, a medium Lowering speed of the drill string Pressure value is set.

4. hydraulic circuit ( 100 ) for controlling the drilling feed of a drilling system ( 50 ) for drilling earth bores,
with a hydraulic system for lifting and lowering the drill string, in which a working pump ( 1 ) controlled by means of a main control chamber ( 2 ) and a hydraulic drive ( 3 ) which is provided for lifting and lowering the drill string ( 60 ) are switched on and
with a pilot control system ( 30 ) for controlling the raising and lowering of the drill string ( 60 ) which is operatively connected to the main control chamber ( 2 ) so that the control pressure of a first pressure medium acting on the main control chamber ( 2 ) can be controlled,
characterized,
that a drilling feed control system ( 40 ) is provided, by means of which the main control chamber ( 2 ) via a separate input ( 37 ) can be supplied with a second control pressure having a second pressure medium, such that the resultant from the first and second control pressure in the main control chamber ( 2 ) effective total control pressure causes a displacement volume and a delivery direction of the working pump ( 1 ), which cause the desired drilling feed.

5. Hydraulic circuit according to claim 4, characterized in that the drilling feed control system ( 40 ) comprises a valve ( 28 ) which can be activated via an actuating line ( 26 ) and via which the main control chamber can optionally be acted upon with the second control pressure.

6. Hydraulic circuit according to claim 5, characterized in that the pilot system ( 30 ) comprises an activatable via the actuating line ( 26 ) arrangement of switching valves ( 25 , 27 ) which, when the second control pressure is switched on, the pilot system ( 30 ) stood on Betriebszu ′ Lower switches.