DE102005029595B4 - Bohrgerät mit einem Mast und einer daran verschiebbaren Konsole für ein Bohrgestänge - Google Patents
Bohrgerät mit einem Mast und einer daran verschiebbaren Konsole für ein Bohrgestänge Download PDFInfo
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Abstract
Bohrgerät,
– mit einem ortsfest aufstellbaren Mast (20),
– mit einer parallel zum Mast (20) bewegbaren und an dem Mast (20) verschiebbar befestigten Konsole (30) für ein Bohrgestänge (35),
– mit einer Umlenkrolle (41) im oberen Bereich des Mastes (20),
– mit einem Seilzug (40) oder einer Kette, die an der Konsole (30) befestigt und über die Umlenkrolle (41) zu einem zweiten Befestigungspunkt geführt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umlenkrolle (41) mit einem Sensor (50) ausgerüstet ist,
dass der Sensor (50) so angeordnet ist, dass er ständig oder regelmäßig abfühlt, ob die Umlenkrolle (41) durch den Seilzug (40) oder die Kette belastet ist,
dass ein Sperrelement (60) vorgesehen ist, dass eine Relativbewegung von der Konsole (30) zum Mast (20) blockieren oder bremsen kann, und
dass das Sperrelement (60) vom Ausgangswert des Sensors (50) gesteuert ist.
– mit einem ortsfest aufstellbaren Mast (20),
– mit einer parallel zum Mast (20) bewegbaren und an dem Mast (20) verschiebbar befestigten Konsole (30) für ein Bohrgestänge (35),
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät, mit einem ortsfest aufstellbaren Mast, mit einer parallel zum Mast bewegbaren und an dem Mast verschiebbar befestigten Konsole für ein Bohrgestänge, mit einer Umlenkrolle im oberen Bereich des Mastes, mit einem Seilzug oder einer Kette, die an der Konsole befestigt und über die Umlenkrolle zu einem zweiten Befestigungspunkt geführt sind.
- Bohrgeräte werden unter anderem für Brunnenbohrungen und in den letzten Jahren zunehmend auch für Bohrungen für die Geothermie eingesetzt. Sie besitzen im Regelfall einen Grundkörper, der beispielsweise über einen Raupenantrieb oder auch über Räder verfahrbar ist und Motoren, Aggregate etc. aufweist. An diesem Grundkörper ist ein senkrecht aufstellbarer Mast befestigt, der in Ruhestellung beispielsweise in eine horizontale, leichter transportierbare Position schwenkbar oder klappbar ist.
- Ein Beispiel für einen derartigen Mast für ein Bohrgerät ist in der
DE 23 61 050 A1 beschrieben. - An dem Mast ist verfahrbar eine Konsole befestigt. Diese Konsole nimmt ein Bohrgestänge auf, mit dem die eigentliche Bohrung im Wesentlichen vertikal in den Erdboden hinein vorgenommen werden kann. Das Bohrgestänge verläuft also parallel zum Mast und besteht aus einer Vielzahl einzelner Stangen, die je nach Bedarf und Fortschritt des Bohrvorganges zwischen der Konsole und dem bereits vorhandenen Bohrgestänge zusätzlich eingefügt werden.
- Während des Bohrvorganges wird die Konsole mit dem jeweils daran befindlichen Bohrgestänge kontinuierlich von dem oberen Bereich des Mastes bis zu dessen unteren Ende verfahren, während das Bohrloch ständig tiefer ausgeführt wird. Dabei wird das Bohrgestänge in einem Lager in beziehungsweise an der Konsole angetrieben und in eine Drehung versetzt. Insbesondere bei Aufgaben im Bereich der Geothermie wird auch eine achsparallele schlagende und so das Bohrloch zusätzlich vertiefende Bewegung ausgeführt.
- Nach Erreichen in etwa des untersten Mastendes durch die Konsole wird dann jeweils das nächste Gestängestück in Form einer weiteren Stange zwischen die bis dahin oberste Stange und die Konsole eingesetzt. Da jetzt das Bohrgestänge um eine Stangenlänge verlängert ist, befindet sich nun die Konsole wieder an ihrem höchsten Punkt. Der Vorgang beginnt dann von vorn.
- An der Konsole ist auf der dem Bohrgestänge abgewandten Seite ein Seil oder eine Kette angeordnet und befestigt, die über eine am oberen Mastende angeordnete Umlenkrolle geführt und dann in einen Bereich des Grundkörpers des Bohrgerätes geführt und dort an einem zweiten Befestigungspunkt befestigt werden. Ein weiteres Seil oder eine weitere Kette sind parallel zum Bohrgestänge ausgeführt; an diesem kann die Konsole während der Fortbewegung nach unten gezogen werden.
- Während des eigentlichen Bohrvorganges ist das über die Umlenkrolle geführte Seil weitgehend belastungslos, da sich die Konsole über das Bohrgestänge unten im Bohrloch abstützt und nur durch das andere, zum Bohrgestänge parallel verlaufende Seil nach unten gezogen wird, um den Bohrvorgang zu unterstützen. Zum Einsetzen einer neuen Stange in das Gestänge wird dann jedoch die Konsole über das über die Umlenkrolle laufende Seil nach oben gezogen. In diesem Vorgang ist das Seil stark belastet.
- Die von den Seilen oder Ketten abzufangenden unregelmäßigen Belastungen führen dazu, dass die Seile oder Ketten regelmäßig geprüft und nachgespannt und schließlich ausgetauscht werden müssen. Der sehr raue Betrieb an den Bohrlöchern und die Bedienung häufig durch Nichtfachleute führt jedoch leider dazu, dass diese Wartungsarbeiten nachlässig vorgenommen werden. Das kann dazu führen, dass im Extremfall das Seil oder die Kette reißt. Je nach dem konkreten Moment, in dem dies geschieht, kann unter Umständen dann die Konsole vom oberen Ende des Mastes nicht mehr durch das um die Umlenkrolle füh rende Seil gehalten werden und fällt dadurch senkrecht nach unten in Richtung des Bohrloches. Da die Konsole mehrere Tonnen wiegt, kann sie bei in der Nähe stehenden oder etwa gerade die Stange wechselnden Bedienungspersonen dann zu schwersten Verletzungen und Schlimmerem führen.
- Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Bohrgerät vorzuschlagen, das einen sichereren Betrieb ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Bohrgerät dadurch gelöst, dass die Umlenkrolle mit einem Sensor ausgerüstet ist, dass der Sensor so angeordnet ist, dass er ständig oder regelmäßig abfühlt, ob die Umlenkrolle durch den Seilzug oder die Kette belastet ist, dass ein Sperrelement vorgesehen ist, das eine Relativbewegung von der Konsole zum Mast blockieren oder bremsen kann, und dass das Sperrelement vom Ausgangswert des Sensors gesteuert ist.
- Besonders bevorzugt ist es, wenn der Sensor eine vorgespannte Feder aufweist, die bei einer Entspannung beziehungsweise Entlastung ein Signal an das Sperrelement zu dessen Betätigung abgibt.
- In diesem Falle wird das Sperrelement dann den Fall der Konsole bremsen, blockieren oder verhindern. Dazu ist es von Vorteil, wenn das Sperrelement ein am Mast angeordneter Riegel ist, der senkrecht zum Mast in die Bewegungslinie der Konsole verfahrbar ist.
- In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass bei einer Lösung oder geringfügigen Entspannung der Feder ein optisches oder akustisches Signal vorab ausgelöst wird. Dabei kann nämlich der Effekt ausgenutzt werden, dass ein gedehntes oder überdehntes Seil auch schon zu einer Entlastung der Umlenkrolle beiträgt, und zwar lange vor einem Reißen oder schweren Defekten. Das optische oder akustische Signal kann das Bedienungspersonal veranlassen, das Seil nachzuspannen oder zu überprüfen und gegebenenfalls einen Austausch zu veranlassen, bevor irgendein Risiko oder eine Gefährdung eintritt.
- Darüber hinaus kann durch das rechtzeitige Abgeben eines solchen optischen oder akustischen Signals auch im Ernstfall das Bedienungspersonal gewarnt werden, sich aus dem Bereich des Gestänges und der Konsole zu entfernen, bis eine eindeutige Klärung der Situation erfolgt ist.
- Im normalen Bohrbetrieb kann es auch vorkommen, dass sich die Konsole am oberen Ende eines Bohrgestänges befindet, das seinerzeit unten im Bohrloch sich auf festem Gestein abstützt, beispielsweise während eines Bohrvorganges. Auch dann würde der Seilzug oben über der Umlenkrolle nicht belastet werden, da er die Konsole gar nicht tragen muss, weil sich diese wie erwähnt über das Gestänge auf festem Gestein abstützt. Zu diesem Zeitpunkt besteht aber ohnehin keine Gefahr durch eine herabfallende Konsole. Dem kann Rechnung getragen werden.
- Dies geschieht, in dem das Bohrgerät einen laufenden Bohrvorgang an den Sensor oder an eine entsprechende Auswertungseinheit mitteilt. Dieser kann durch eine geeignete Schaltung dann entweder das Auslösen des Sperrelementes während eines Bohrvorganges als unnötig unterbinden oder die Weitergabe des Ausgangswertes des Sensors stoppen, sodass das Sperrelement aus diesem Grunde nicht auslöst. Ein laufender Bohrvorgang kann recht einfach durch einen laufenden Motor oder ein sich drehendes Getriebe identifiziert und so berücksichtigt werden.
- Aus der
DD 245 179 A1 - Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Bohrgerätes mit Mast, Konsole und angedeuteten Seilen in Transportposition; -
2 das Bohrgerät aus1 in einer für eine Bohrung vorbereiteten Position; -
3 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches der Umlenkrolle in einer Ausführungsform der Erfindung; -
4 einen Schnitt durch die3 senkrecht zur Drehachse; und -
5 eine schematische Ansicht eines Blockiermechanismus am Mast. - Ein als Ausführungsbeispiel in der
1 dargestelltes selbstfahrendes Bohrgerät besitzt insbesondere einen Grundkörper10 , der sich auf Rädern, einem Raupenkörper11 oder anderen ein Verfahren und Vorwärtsbewegen ermöglichenden Einrichtungen befindet. - An dem Grundkörper
10 ist über ein Gelenk ein Mast20 schwenkbar befestigt. Dieser Mast20 ist während des Verfahrens in eine horizontale Stellung auf dem Grundkörper10 verschwenkt, wird aber während des eigentlichen Bohrvorgangs in eine vertikale Stellung aufgerichtet. - Diese Position ist in
2 dargestellt. An dem Mast20 ist parallel zu diesem verschiebbar eine Konsole30 angeordnet. Diese Konsole30 ist von erheblichem Gewicht. An der Konsole30 wird das Bohrgestänge35 befestigt, das aus einer Vielzahl von einzelnen Stangen36 besteht, von denen in2 nur eine erkennbar ist. Während des Bohrvorganges gelangt das Bohrgestänge35 immer tiefer in das von ihm selbst hergestellte Bohrloch, wodurch sich die Konsole30 mit dem Bohrgestänge35 nach unten bewegt und sich somit parallel relativ zum Mast20 bewegt. - Um eine weitere Stange
36 in das Bohrgestänge35 einzuführen, wird die Konsole30 von der obersten Stange36 des Bohrgestänges35 gelöst, das Bohrgestänge35 selbstverständlich in Position gehalten und die Konsole30 parallel zum Mast20 nach oben verfahren. Dieses Verfahren der Konsole30 nach oben geschieht über Seilzüge40 , die über eine Umlenkrolle41 am oberen Ende des Mastes20 geführt sind. - Insbesondere während die Konsole
30 mit den an ihr befestigten Aggregaten, also beispielsweise dem Lager, dem Drehantrieb für das Bohrgestänge35 , den Befestigungs- und Einsatzstücken für die nächste zu montierende Stange36 , etc. nach oben verfahren wird, hängt sie mit ihrem gesamten Gewicht einschließlich dieser zusätzlichen Elemente an dem Seilzug40 . In dem Bereich unterhalb der Konsole30 wird jetzt von dem beim Bohrvorgang beschäftigten Personal beispielsweise eine Stange36 zusätzlich in das Bohrgestänge35 eingeführt oder auch bei Beendigung eines Bohrvorganges das Bohrgestänge35 in umgekehrter Reihenfolge demontiert. Es befinden sich also Personen in dem Bereich benachbart oder unter der Konsole30 und der daran befestigten Aggregate. - Reißt jetzt das Seil des Seilzuges
40 , so fällt die Konsole30 samt der vorerwähnten Aggregate parallel zum Mast20 , also weitgehend senkrecht nach unten und gefährdet damit alle dort befindlichen Personen. - Selbstverständlich ist es daher wesentlich, dass die Seilzüge
40 oder die alternativ verwendeten Ketten regelmäßig gewartet und gegebenenfalls auch ausgetauscht werden. Da diese Geräte aber auch in schwer zugänglichen Regionen eingesetzt werden, wird gelegentlich diesen Wartungsaufgaben zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Zu berücksichtigen ist ja auch, dass häufig nicht vorhersehbar ist, dass die Belastungen auch für die Seilzüge40 durch eine anders artige Benutzung der Bohrgeräte in nicht vorhersehbarer Weise sich ändern können. - Hier schafft nun die Erfindung eine Abhilfe, die bereits in
3 angedeutet ist. Man erkennt dort perspektivisch die Umlenkrolle41 , über die der Seilzug40 gelegt ist, von dem hier ein Ausschnitt zu erkennen ist. Die Umlenkrolle41 ist über eine Welle42 in zwei Lagern43 gehalten, die sich auf einer Plattform44 befinden. - Das durch das Gewicht der Konsole
30 belastete Seil des Seilzugs40 belastet seinerseits die Umlenkrolle41 , diese übt damit eine Kraft senkrecht nach unten auf die Welle42 aus, diese belastet das Lager43 und das Lager43 seinerseits die Plattform44 . - An der Plattform
44 ist erfindungsgemäß nun ein Sensor50 angeordnet. Dieser Sensor50 weist hier eine oder mehrere Federn51 auf, wie dies insbesondere in der4 in vergrößertem Maßstab zu erkennen ist. Die Feder51 des Sensors50 ist bei normaler Belastung der Umlenkrolle41 durch den Seilzug40 zusammengedrückt. Reißt das Seil des Seilzugs40 , so wird die Feder51 des Sensors50 entlastet und entspannt sich. Der Sensor50 weist nun ein weitere Element auf, beispielsweise einen Näherungsschalter, einen Druckschalter oder auch ein optisches Element, das erkennt, dass sich die Feder51 entspannt hat. Dies kann beispielsweise einfach ein elektrischer Kontakt sein, der feststellt, das sich die Plattform44 auf Grund der Entlastung von einer darunter befindlichen anderen Platte in einen Abstand bewegt hat. - Der Sensor
50 mit der Feder51 und diesem die Entfernung oder den Abstand feststellenden weiteren Element52 gibt jetzt an einen Schalter53 einen Ausgangswert ab. Dieser Ausgangswert kann mechanisch, optisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch an ein Sperrelement60 weitergegeben werden. Dieses Sperrelement60 befindet sich in der2 an dem Mast20 , und zwar bevorzugt etwa in einer Höhe, die unterhalb des höchsten für die Konsole30 er reichbaren Punktes liegt, aber oberhalb eines Bereiches, in dem sich Personen befinden. - Das Sperrelement selbst ist in vergrößerter Form in der
5 dargestellt. Man sieht dort den Mast20 , der eine Lochung21 besitzt. Durch diese Lochung ist von dem Sperrelement60 aus ein Halte-Zylinder61 durch die Lochung21 verfahrbar und schaut dann auf der der Konsole30 zugewandten Seite des Mastes20 durch die Lochung21 . - In dieser schematischen Darstellung in
5 ist die Konsole30 abgebildet, die in dem dargestellten Moment sich beispielsweise im freien Fall nach dem Riss des Seilzuges40 nach unten bewegt. Sie schlägt jetzt an dem ausgefahrenen Haltezylinder61 des Sperrelementes60 auf und wird dadurch an weiterem Fall gehindert. - Statt dieser einfachen Form eines Sperrelementes
60 können auch Bremselemente für das Sperrelement60 verwendet werden, die nicht zu einem Aufschlag oder einer Blockierung führen, sondern zu einer Bremsung über einen kurzen Bremsweg, etwa durch erhöhte Reibung. - Der Schalter
53 des Sensors50 kann auch so ausgerüstet werden, dass er nicht nur das Sperrelement60 betätigt, sondern zugleich ein akustisches und/oder optisches Signal abgibt, um die Personen in der Nähe des Bohrgerätes auf eine mögliche Gefahr und eine unter Umständen unmittelbar bevorstehenden Seilriss des Seilzuges40 hinzuweisen. Je nach Einstellung kann dies auch so vorgesehen werden, dass das Signal bereits abgegeben wird, wenn sich das Seil auf Grund Verbrauchs oder Dehnung bereits soweit gedehnt hat, dass ein Austausch zu empfehlen ist. -
- 10
- Grundkörper
- 11
- Raupenkörper
- 20
- Mast
- 21
- Lochung
- 30
- Konsole
- 35
- Bohrgestänge
- 36
- Stange des Bohrgestänges
- 40
- Seilzug
- 41
- Umlenkrolle
- 42
- Welle
- 43
- Lager
- 44
- Plattform
- 50
- Sensor
- 51
- Feder
- 52
- Element
- 53
- Schalter
- 60
- Sperrelement
- 61
- Halte-Zylinder
Claims (4)
- Bohrgerät, – mit einem ortsfest aufstellbaren Mast (
20 ), – mit einer parallel zum Mast (20 ) bewegbaren und an dem Mast (20 ) verschiebbar befestigten Konsole (30 ) für ein Bohrgestänge (35 ), – mit einer Umlenkrolle (41 ) im oberen Bereich des Mastes (20 ), – mit einem Seilzug (40 ) oder einer Kette, die an der Konsole (30 ) befestigt und über die Umlenkrolle (41 ) zu einem zweiten Befestigungspunkt geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrolle (41 ) mit einem Sensor (50 ) ausgerüstet ist, dass der Sensor (50 ) so angeordnet ist, dass er ständig oder regelmäßig abfühlt, ob die Umlenkrolle (41 ) durch den Seilzug (40 ) oder die Kette belastet ist, dass ein Sperrelement (60 ) vorgesehen ist, dass eine Relativbewegung von der Konsole (30 ) zum Mast (20 ) blockieren oder bremsen kann, und dass das Sperrelement (60 ) vom Ausgangswert des Sensors (50 ) gesteuert ist. - Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (
50 ) eine oder mehrere vorgespannte Federn aufweist, die bei Entlastung ein Signal an das Sperrelement (60 ) zur Betätigung abgeben. - Bohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (
50 ) zusätzlich ein optisches und/oder akustisches Signal an die Umgebung abgibt. - Bohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (
60 ) ein am Mast angeordneter Riegel ist, der senkrecht zum Mast in die Bewegungslinie der Konsole (30 ) verfahrbar ist.
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- 2005-06-23 DE DE102005029595A patent/DE102005029595B4/de not_active Expired - Fee Related
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