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Die
Erfindung betrifft ein Bohrgerät,
insbesondere zum Erd- und Gesteinsbohren, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein derartiges Bohrgerät ist ausgebildet
mit einem Mastelement, einem Bohrgestängeantrieb, welcher am Mastelement
angeordnet ist, und mit dem ein Bohrgestänge um eine Bohrachse in Drehung
versetzbar und längs
des Mastelementes verfahrbar ist, und drei Klemmeinrichtungen für das Bohrgestänge, die
axial versetzt am Mastelement angeordnet sind, wobei zumindest eine
der Klemmeinrichtungen zum Brechen und/oder Festlegen einer Gewindeverbindung
des Bohrgestänges
schwenkbar um die Bohrachse ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Erdboden mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8 und eine Bohranordnung
nach Anspruch 11.
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Ein
Erdbohrgerät
ist beispielsweise aus der
DE
41 13 422 A1 bekannt. Das bekannte Bohrgerät weist
ein als Lafette ausgebildetes Mastelement auf, an dem ein Doppelkopf-Bohrantrieb mit zwei
Antriebseinheiten zum drehenden Antreiben eines Doppelgestänges längsverschiebbar
angeordnet ist. Im Fußbereich
der Lafette ist eine Klemmeinheit mit zwei in Richtung der Bohrachse
axial versetzten Klemmeinrichtungen angeordnet, wobei die dem Bohrgestängeantrieb
zugewandte Klemmeinrichtung mittels eines Hydraulikzylinders um
die Bohrachse schwenkbar ausgebildet ist. Zum Brechen einer Gewindeverbindung
des Bohrgestänges
wird das Bohrgestänge
zu beiden Seiten der Gewindeverbindung von jeweils einer der Klemmeinrichtungen
eingespannt. Sodann wird das von der schwenkbaren Klemmeinrichtung
eingespannte Gestängeelement um
Bohrachse relativ zum benachbarten Gestängeelement verschwenkt.
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Ein
weiteres Bohrgerät
mit zwei Klemmeinrichtungen geht aus der
WO 03/048502 A1 hervor. Die
WO 03/048502 A1 lehrt
dabei, die dem Bohrgestängeantrieb
zugewandte Klemmeinrichtung axial verschiebbar am Mastelement vorzusehen.
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Aus
der
WO 02/075101
A1 ist ferner eine einzelnstehend im Bereich der Bohrlochkante
vorgesehene Einrichtung bekannt, die zum Brechen und/oder Festlegen
einer Verbindung zwischen benachbarten Bohrgestängeabschnitten zum Einsatz kommt.
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Die
US 5,215,153 lehrt, Bohrgestängeabschnitte
zeitweise mittels einer Hilfsvorrichtung im Bereich des Mastfußes formschlüssig zu
halten.
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Ein
weiteres Bohrgerät
mit einer fußseitig
angeordneten Klemmeinheit mit zwei Klemmeinrichtungen ist aus der
deutschen Patentanmeldung
DE 2006 023 505 A1 bekannt.
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Die
EP 0 942 146 B1 offenbart
ein Bohrgerät mit
drei Klemmzangen am unteren Ende einer Lafette, wobei eine der Klemmzangen
relativ zu den verbleibenden beiden Klemmzangen verfahrbar ist.
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Die
US 4,403,666 offenbart eine
Bohranlage mit einem Mast und einem Transferarm. Die Anlage weist
zwei automatische, selbstzentrierende, hydraulische Zangen auf,
die zum Herstellen und Brechen einer Gewindeverbindung zwischen
Rohrelementen unterschiedlichen Durchmessers dienen, ohne die Zangen
manuell verstellen zu müssen.
Dabei ist ein Hydraulikzylinder vorgesehen, mit dem die beiden Zangen
gemeinsam angehoben werden können
und somit die Höhenposition
der Zangen bezüglich
der Gewindeverbindung eingestellt werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Bohrgerät, ein Verfahren zum Erstellen
einer Bohrung im Boden und eine Bohranordnung so weiterzubilden,
dass eine besonders hohe Einsatzvielfalt gegeben ist und insbesondere
ein besonders schneller und wirtschaftlicher Bohrgestängeausbau und/oder
-einbau möglich
ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Bohrgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 und eine Bohranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs
11 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind
in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Das
erfindungsgemäße Bohrgerät ist unter anderem
dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtungen zum Bilden einer
Klemmeinheit an einem Träger
angeordnet sind, der längsverschiebbar am
Mastelement gelagert ist.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Klemmeinrichtungen
gemeinsam mitsamt dem Träger
längsverschiebbar
am Mastelement vorzusehen. Die gemeinsame längsverschiebbare Anordnung
der Klemmenrichtungen ermöglicht
es beispielsweise, die Klemmeinrichtungen bei feststehendem Bohrgestänge gegenüber einer
zu brechenden oder festzulegenden Gestängeverbindung zu positionieren.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Trennstellen der
Gestängeverbindungen
beispielsweise aufgrund von Verschmutzung nicht gut zu erkennen
sind und es somit vergleichsweise schwierig ist, die Gestängeverbindungen
beim Ziehen des Bohrgestänges
stets an derselben Position, exakt zwischen benachbarten Klemmeinrichtungen,
anzuordnen. Da die Klemmeinrichtungen nach der Erfindung gemeinsam
bewegt werden, kann der Abstand zwischen den benachbarten Zangen
konstant und dauerhaft klein gehalten werden, so dass unerwünschten
Verwindungen des geklemmten Bohrgestänges entgegengewirkt ist.
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Darüber hinaus
ermöglicht
es die längsverschiebbare
Anordnung der Klemmeinrichtungen, beim Ziehen des Bohrgestänges eine
zusätzliche Zugkraft
auszuüben,
die beispielsweise zur Zugkraft des Bohrgestängeantriebes, insbesondere
dessen Vorschubschlittens, addiert wird. Eine solche Zugkrafterhöhung kann
insbesondere in Havariesituationen vorteilhaft sein. Da nach der
Erfindung alle Klemmeinrichtungen gemeinsam längs des Mastes bewegt werden,
kann das Bohrgestänge
beim Ziehen gleichzeitig von mehreren Klemmeinrichtungen eingespannt
werden, so dass ein besonders sicherer Halt gegeben ist. Da alle
Klemmeinrichtungen gemeinsam bewegt werden, können mittels der Klemmeinheit
auch mehrteilige Bohrgestänge,
beispielsweise mit einem Außengestänge und
einem hierin verlaufenden Innengestänge, simultan gezogen werden.
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Beispielsweise
kann das Bohrgestänge
beim Ziehen von zumindest einer schwenkbaren Klemmeinrichtung gehalten
werden, so dass es möglich
ist, der axialen Ziehbewegung eine Drehbewegung zu überlagern,
was wiederum die aufzubringenden Axialkräfte verringern kann. Insbesondere
wenn der Schenkwinkel der schwenkbaren Klemmeinrichtung begrenzt
ist, beispielsweise weil zu ihrem Betrieb ein Linearantrieb verwendet
wird, kann eine alternierende Schwenkbewegung ausgeführt werden.
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Überdies
ermöglicht
die gemeinsame Anordnung mehrerer Klemmzangen auf dem längsverschiebbaren
Träger
einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau, insbesondere im
Hinblick auf den Verstellantrieb des Trägers.
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Die
erfindungsgemäßen Klemmeinrichtungen
können
insbesondere zum kraftschlüssigen
Halten des Bohrgestänges
vorgesehen sein und entsprechende Klemmbacken aufweisen. Die Klemmeinrichtungen
können
zum Beispiel als Klemmzangen ausgebildet sein. Die schwenkbare Klemmeinrichtung
kann zum aktiven Schwenken beispielsweise zumindest einen Linearantrieb,
insbesondere einen Hydraulikzylinder aufweisen, mit dem die Klemmbacken
relativ zu stationären
Teilen der schwenkbaren Klemmeinrichtung um die Bohrachse schwenkbar
sind.
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Die
Klemmeinrichtungen sind vorzugsweise in einem Fußbereich des Mastelementes
angeordnet, das heißt
in einem Bereich, der während
des Rohrens dem Bohrloch und dem Boden zugewandt ist. Bei dem Mastelement
kann es sich insbesondere um eine Lafette handeln, an welcher der
Bohrgestängeantrieb
verfahrbar ist. Vorzugweise weist das Bohrgerät zumindest eine Magazineinrichtung
auf, in der einzelne Bohrgestängeelemente
aufnehmbar sind. Geeigneterweise ist eine Zuführeinrichtung zum Bewegen der
Bohrgestängeelemente
zwischen der Magazineinrichtung und der Bohrachse vorgesehen.
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Nach
der Erfindung sind zwei Klemmeinrichtungen für das Bohrgestänge vorgesehen,
die axial versetzt am Mastelement angeordnet sind, wobei zumindest
eine der Klemmeinrichtungen zum Brechen und/oder Festlegen einer
Gewindeverbindung des Bohrgestänges
schwenkbar um die Bohrachse ausgebildet ist. Ferner ist vorgesehen,
dass axial versetzt zu den beiden Klemmeinrichtungen zumindest eine
weitere Klemmeinrichtung für
das Bohrgestänge am
Mastelement angeordnet ist, und dass die weitere Klemmeinrichtung
ebenfalls am längsverschiebbaren Träger angeordnet
ist. Gemäß diesem
Erfindungsaspekt wird die Klemmeinheit durch drei oder mehr am Mastelement
angeordnete Klemmeinrichtungen für das
Bohrgestänge
gebildet, die unabhängig
voneinander betätigbar
sind. Die dritte Klemmeinrichtung erweitert dabei das Einsatzsspektrum
der Klemmeinheit erheblich. So können
mittels dieser dritten Klemmeinrichtung beispielsweise Bohrgestängeelemente
gehalten werden, während
die beiden verbleibenden Klemmeinrichtungen zeitgleich zum Brechen oder
Festlegen einer Gewindeverbindung des Bohrgestänges eingesetzt werden. Darüber hinaus
kann mit einer dritten Klemmeinrichtung das Zu- oder Abführen von
Bohrgestängeelementen
aus einer Magazineinrichtung in die Bohrachse bzw. aus der Bohrachse
zurück
in die Magazineinrichtung erheblich vereinfacht sein.
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Besonders
bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die schwenkbare Klemmeinrichtung
axial mittig zwischen den beiden verbleibenden Klemmeinrichtungen
am Mastelement angeordnet ist. Hierdurch kann das Einsatzsspektrum
des erfindungsgemäßen Bohrgerätes zusätzlich erweitert
werden. Insbesondere ermöglicht
es diese Ausführungsform,
bei geringem apparativem Aufwand sowohl das obere Klemmeinrichtungspaar
bestehend aus den beiden dem Bohrgestängeantrieb am nächsten liegenden Klemmeinrichtungen
als auch das untere Klemmeinrichtungspaar bestehend aus den beiden
dem Bohrgestängeantrieb
abgewandten Klemmeinrichtungen zum Brechen und/oder Lösen einer
Bohrgestängeverbindung
einzusetzen. Grundsätzlich
können
nach der Erfindung auch mehrere, insbesondere alle Klemmeinrichtungen
schwenkbar um die Bohrachse ausgebildet sein, wodurch beispielsweise
besonders hohe Drehmomente erzielt werden können. In diesem Fall ist es
vorteilhaft, dass zumindest eine der schwenkbaren Klemmeinrichtungen
axial mittig zwischen zwei verbleibenden Klemmeinrichtungen am Mastelement
angeordnet ist.
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Ein
besonders guter Bohrfortschritt auch in wechselnden Bodengeologien
kann nach der Erfindung dadurch erhalten werden, dass das Bohrgestänge ein
Doppelgestänge
mit einem Außengestänge und
einem hierin verlaufenden Innengestänge ist. In diesem Fall ist
der Bohrgestängeantrieb
geeigneterweise als Doppelkopfantrieb zum gleichzeitigen, insbesondere
unabhängigen,
Drehen der beiden Gestänge
vorgesehen. Das Bohrgerät
kann in diesem Falle für
ein Doppelkopfbohrverfahren eingesetzt werden, insbesondere zur
Erstellung von Wärmesondenbohrungen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
dreier Klemmeinrichtungen ist für
den Bohrbetrieb mit einem Doppelgestänge besonders vorteilhaft,
da in diesem Falle zwei der Klemmeinrichtungen zum Brechen und/oder
Festlegen einer Gewindeverbindung eines der beiden Gestänge dienen
können,
während das
andere Gestänge
gleichzeitig von der dritten Klemmeinrichtung gehalten wird. Beispielsweise kann
eine Gewindeverbindung des Innengestänges durch die beiden oberen,
d. h. dem Bohrgestängeantrieb
nächstliegenden
Klemmeinrichtungen gebrochen werden, während gleichzeitig das Außengestänge von
der dritten, bohrlochseitig angeordneten Klemmeinrichtung gehalten
wird.
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Insbesondere
zur Durchführung
einer derartigen Betriebsweise ist es vorteilhaft, dass die beiden dem
Bohrgestängeantrieb
axial am nächsten
liegenden Klemmeinrichtungen zum Festlegen des Innengestänges und
die verbleibende Klemmeinrichtung zum Festlegen des Außengestänges ausgebildet sind.
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Ein
konstruktiv besonders einfaches und zugleich zuverlässiges Bohrgerät ist nach
der Erfindung dadurch gegeben, dass zum Verschieben der Klemmeinheit
mit den Klemmeinrichtungen ein Linearantrieb vorgesehen ist. Dieser
Linearantrieb kann insbesondere zumindest einen Hydraulikzylinder
aufweisen. Geeigneterweise erstreckt sich der Linearantrieb vom
Träger
insbesondere in Richtung der Bohrachse nach unten, d. h. vom Bohrantrieb
hinweg.
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Die
Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Bohrgerätes kann dadurch erhöht werden,
dass fußseitig
am Mastelement ein Stützelement
zum Abstützen
des Mastelementes auf dem Boden vorgesehen ist. Das Stützelement
kann insbesondere als Stützplatte
ausgebildet sein, die sich vorzugsweise zumindest annähernd rechtwinklig
zur Bohrachse und somit zum Mastelement erstreckt. Das Stützelement
weist geeigneterweise eine Aufstandsfläche auf, die zumindest annähernd senkrecht
zur Bohrachse verläuft.
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Die
Zuverlässigkeit
des erfindungsgemäßen Bohrgerätes kann
weiter dadurch erhöht
werden, dass am Stützelement,
vorzugsweise auswechselbar, eine Führungseinrichtung für das Bohrgestänge angeordnet
ist. Die Führungseinrichtung
kann insbesondere ein Hülsenelement
aufweisen, dessen Innenquerschnitt mit dem Außenquerschnitt des Bohrgestänges korrespondiert
und das zur Aufnahme des Bohrgestänges koaxial zur Bohrachse
angeordnet ist.
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Sofern
ein Stützelement
und ein verschiebbarer Träger
vorgesehen sind, ist es für
ein konstruktiv besonders einfach gestaltetes Bohrgerät vorteilhaft,
dass der zum Verschieben des Trägers
vorgesehene Linearantrieb am Stützelement
angeordnet ist. Um einerseits einen großen Verschiebeweg der Klemmeinrichtungen
zu ermöglichen
und um es andererseits zu erlauben, die Klemmeinrichtungen möglichst
nahe an das Stützelement
und das Bohrloch heranzufahren, ist es weiterhin vorteilhaft, dass der
Linearantrieb am Träger
in einem oberen, d. h. zum Bohrgestängeantrieb hin versetzten Bereich
befestigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Linearantrieb abschnittsweise längs des
Trägers.
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Beispielsweise
beim Vorliegen einer tiefenvariablen Bodengeologie kann es vorteilhaft
sein, ab dem Erreichen einer bestimmten Bohrtiefe lediglich mit
dem Innengestänge
weiterzubohren und das Außengestänge dabei
axial festzulegen. Dies kann mit der Erfindung beispielsweise dadurch
erreicht werden, dass das Außengestänge vom
Bohrgestängeantrieb
gelöst
wird und mittels der unteren, dem Bohrgestängeantrieb am weitesten abgewandten Klemmeinrichtung
fixiert wird. Das Innengestänge verbleibt
am Bohrgestängeantrieb
und kann durch axiales Verschieben des Bohrgestängeantriebes weiter abgeteuft
werden.
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Demgemäß liegt
ein weiterer Aspekt der Erfindung in einem Verfahren nach Anspruch
8 zum Erstellen einer Bohrung im Boden, insbesondere mittels eines
erfindungsgemäßen Bohrgerätes. Bei
einem solchen Verfahren wird ein als Doppelgestänge ausgebildetes Bohrgestänge mit
einem Außengestänge und
einem hierin verlaufenden Innengestänge am Bohrgestängeantrieb
des Bohrgerätes
angeordnet und mittels des Bohrgestängeantriebs in den Boden eingebracht,
das Außengestänge vom
Bohrgestängeantrieb
gelöst,
am Außengestänge ein
Austragkopf angeordnet, der Austragkopf und/oder das Außengestänge von
einer Klemmeinrichtung des Bohrgerätes eingespannt und das Innengestänge weiter
abgebohrt.
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Bei
einem derartigen Verfahren wird nach dem Abschlagen des Außengestänges vom
Bohrgestängeantrieb
am Außengestänge ein
Austragkopf angeordnet, der auch als Auswurfkopf bezeichnet werden
kann und der einem gezielten Abfluss von Spülfluid aus dem Ringraum zwischen
dem axial festliegenden Außengestänge und
dem weiterhin betätigten
Innengestänge
dienen kann. Der Austragkopf kann je nach Bohrverfahren auch dem
Zufluss von Spülfluid
in den Ringraum zwischen Außengestänge und
Innengestänge
dienen. Durch Einspannen des Austragkopfes in der Klemmeinrichtung
kann dieser am Außengestänge insbesondere
gegen unbeabsichtigte Lageänderungen
oder ein unbeabsichtigtes Lösen
gesichert werden. Zum Einspannen des Austragkopfes und/oder des
Außengestänges wird
vorzugsweise die untere, d. h. die dem Bohrgestängeantrieb abgewandte Klemmeinrichtung
verwendet. Die beiden verbleibenden Klemmeinrichtungen können dann
zweckmäßigerweise
zum Handhaben des Innengestänges
verwendet werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass nach dem Einspannen des Austragkopfes und/oder
des Außengestänges zumindest
eine Gewindeverbindung des Innengestänges mittels der beiden verbleibenden Klemmeinrichtungen
festgelegt oder gebrochen wird. Gemäß dieser Ausführungsform
wird beim Erreichen einer bestimmten Bohrtiefe eine der drei Klemmeinrichtungen
zum Sichern des Außengestänges oder seines
Austragkopfes verwendet, während
die beiden verbleibenden Klemmeinrichtungen zum Zusammenfügen oder
Trennen des weiterhin betätigten
Innengestänges
dienen.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist vorgesehen, die längsverschiebbar
am Mastelement vorgesehenen Klemmeinrichtungen nach dem Lösen des
Außengestänges vom
Bohrgestängeantrieb
ein Stück
weit nach oben, d. h. vom Bohrloch weg zum Bohrgestängeantrieb
hin zu verschieben. Dies ermöglicht
es, den Austragkopf für
den Spülungsrückfluss
in besonders einfacher Weise endseitig am Außengestänge anzubringen. Anschließend kann
der Austragkopf dann mittels der unteren Klemmeinrichtung gesichert
werden. Durch die angehobene Position der verbleibenden Klemmeinrichtungen
sind diese für
den weiteren Innengestängeeinbau
oder Innengestängeausbau
sehr gut zugänglich
und somit ohne Einschränkungen
oder Platzprobleme nutzbar.
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Insbesondere
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist geeigneterweise eine Bohranordnung mit einem erfindungsgemäßen Bohrgerät, mit einem
als Doppelgestänge
ausgebildeten Bohrgestänge
mit einem Außengestänge und
einem hierin verlaufenden Innengestänge sowie mit einem Austragkopf
vorgesehen, der zum Abführen
oder Zuführen
von Bohrflüssigkeit
aus dem bzw. in das Außengestänge endseitig
am Außengestänge angeordnet
ist und eine Durchgangsöffnung
für das
Innengestänge
aufweist. Die Durchgangsöffnung
erlaubt es, das Innengestänge
bei axial feststehendem Außengestänge relativ
zum Austragkopf zu bewegen und weiter längs der Bohrachse voranzutreiben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, die in
den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen schematisch:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes;
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2 eine
Frontansicht des Bohrgerätes aus 1;
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3 und 4 Detailansichten
des Bohrgerätes
aus 1 von der Seite im Bereich X bei unterschiedlichen
Stellpositionen des zum Verfahren der Klemmzangen vorgesehenen Linearantriebes; und
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5 und 6 schematische
Ansichten der Klemmeinrichtungen eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes bei
der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gleich
wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes ist
in den 1 und 2 in verschiedenen Ansichten
dargestellt. Das Bohrgerät weist
ein als Raupenfahrzeug ausgebildetes Trägerfahrzeug 7 auf,
an dem frontseitig verschwenkbar ein als Lafette ausgebildetes Mastelement 2 vorgesehen ist.
Längsverschiebbar
an diesem Mastelement 2 ist ein Bohrgestängeantrieb 4 zum
drehenden Antreiben eines Bohrgestänges um die Bohrachse 1 angeordnet.
Der Bohrgestängeantrieb 4 ist
als Doppelkopfantrieb ausgebildet und weist eine erste Antriebseinheit 51 zum
drehenden Antreiben eines lediglich in den 5 und 6 dargestellten
Außengestänges 11 sowie
eine zweite Antriebseinheit 52 zum drehenden Antreiben
eines lediglich in den 5 und 6 dargestellten
Innengestänges 12 auf.
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Der
Fußbereich
des Mastelementes 2, d. h. sein im Vertikalbohrbetrieb
unten liegender Bereich ist in den 3 und 4 im
Detail dargestellt. Wie insbesondere diesen Figuren zu entnehmen
ist, ist im Fußbereich
des Mastelementes 2 ein plattenartiges Stützelement 32 vorgesehen,
das zum Abstützen des
Mastelementes 2 während
des Bohrbetriebes auf den Boden 34 dient. Das Stützelement 32 zur
Bodenabstützung
bildet dabei eine Halterung für
eine auswechselbare, hülsenartige
Führungseinrichtung 33 für das in
den 3 und 4 nicht dargestellte Bohrgestänge.
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Im
Fußbereich
des Mastelementes 2, d. h. im Bereich des unteren Lafettenendes,
sind auf der dem Bohrgestängeantrieb 4 zugewandten
Seite der Führungseinrichtung 33 darüber hinaus
drei in Richtung der Bohrachse 1 axial versetzte, als Klemmzangen ausgebildete
Klemmeinrichtungen 21, 22 und 23 für das Bohrgestänge koaxial
angeordnet. Wie aus Gründen
der Übersichtlichkeit
lediglich in den 2, 3 und 6 und
hierin wiederum lediglich am Beispiel der mittleren Klemmeinrichtung 22 gezeigt ist,
weisen die Klemmeinrichtungen 21, 22 und 23 jeweils
zwei hydraulische Spannzylinder 61, 61' auf, die sich
koaxial zueinander und radial zur Bohrachse 1 erstrecken
und die endseitig mit Klemmbacken versehen sind. Durch Ausfahren
dieser Spannzylinder 61, 61' kann ein hierzwischen angeordneter
Bohrgestängeabschnitt
kraftschlüssig
in Axialrichtung festgelegt werden.
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Die
mittlere Klemmeinrichtung 22 weist überdies zumindest einen hydraulischen
Schwenkzylinder 63 auf, mittels dem die Spannzylinder 61, 61' mitsamt dem
dazwischen festgelegten Bohrgestängeabschnitt
um die Bohrachse 1 herum verschwenkt werden können. Vorzugsweise
ist ein Paar gegenüberliegender
Schwenkzylinder gegeben. Die durch den zumindest einen Schwenkzylinder 63 hervorgerufene
Schwenkbewegung der Spannzylinder 61, 61' mitsamt dem
darin gegriffenen Bohrgestängeabschnitt
kann zum Brechen einer Gewindeverbindung zwischen zwei benachbarten
Bohrgestängeabschnitten
eingesetzt werden. Demgemäß kann die schwenkbar
ausgebildete, mittlere Klemmeinrichtung 22 auch als Brecheinrichtung
bezeichnet werden.
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Die
in unmittelbarer Nähe
zueinander angeordneten Klemmeinrichtungen 21, 22 und 23 bilden eine
Klemmeinheit und sind auf einem Träger 25 axial fest
angeordnet. Dieser Träger 25,
der auch als Konsole bezeichnet werden kann, ist in Richtung der Bohrachse 1 längsverschiebbar
an dem als Bohrlafette ausgebildeten Mastelement 2 gelagert.
Zum aktiven Verschieben des Trägers 25 mitsamt
den hieran angeordneten Klemmeinrichtungen 21, 22 und 23 relativ
zum Mastelement 2 ist ein als Hydraulikzylinder 28 ausgebildeter
Linearantrieb vorgesehen, der sich vom Träger 25 zum Stützelement 32 und
somit zum Bohrloch hin nach unten erstreckt. Der Hydraulikzylinder 28 ist
einerseits am Stützelement 32 und
andererseits am Träger 25 befestigt,
wodurch eine besonders kompakte Bauform gegeben ist. Der Hydraulikzylinder 28 ist
in einem oberen, zum Bohrgestängeantrieb 4 hin
versetzten Bereich des Trägers 25 an diesem
befestigt und verläuft
von dort bereichsweise längs
des Trägers 25 nach
unten. Wird der Hydraulikzylinder 28, wie in 4 dargestellt,
ausgefahren, so wird der Träger 25 mitsamt
den Klemmeinrichtungen 21, 22 und 23 vom
Lafettenfuß und
dem Stützelement 32 in
Richtung auf den Bohrgestängeantrieb 4 zu
hinwegbewegt.
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Einzelne
Verfahrensschritte beim Erstellen einer Bohrung im Boden 34 mittels
der in den 1 bis 4 dargestellten
Vorrichtung sind in den 5 und 6 dargestellt.
Bei dem in den 5 und 6 dargestellten
Verfahren kommt ein Doppelbohrgestänge mit einem Außengestänge 11 zum
Einsatz, im welchem koaxial bezüglich
der Bohrachse 1 ein Innengestänge 12 angeordnet
ist. Zu Beginn des Bohrvorganges werden diese beiden Gestänge 11 und 12 mittels
des Bohrgestängeantriebes 4 gemeinsam
axial im Boden 34 vorangetrieben.
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Insbesondere
beim Vorliegen einer härteren und/oder
standfesteren Bodenschicht kann es erwünscht sein, beim Erreichen
einer bestimmten Bohrtiefe lediglich mit dem Innengestänge 12 weiterzubohren
und das Außengestänge 11 axial
festzulegen. Hierzu wird, wie in 5 dargestellt,
das Bohrgestänge
mit dem Außengestänge 11 und
dem Innengestänge 12 von
dem in 5 lediglich grob schematisch dargestellten Bohrgestängeantrieb 4 abgekoppelt.
Hierzu kann vorgesehen sein, zunächst das
Außengestänge 11 mittels
der unteren Klemmeinrichtung 23 festzulegen und durch drehendes
Betätigen
der Antriebseinheit 51 die Gewindeverbindung zwischen dem
Außengestänge 11 und
dem Bohrgestängeantrieb 4 zu
lösen.
Die mittlere Klemmeinrichtung 22 kann dabei beim Brechen
der Gewindeverbindung assistieren. Anschließend kann das freiwerdende
Innengestänge 12 von
der mittleren Klemmeinrichtung 22 eingespannt werden. Durch drehendes
Betätigen
der Antriebseinheit 52 des Bohrgestängeantriebes 4 wird
sodann die Gewindeverbindung zwischen dem Innengestänge 12 und dem
Bohrgestängeantrieb 4 gelöst, wobei
die obere Klemmeinrichtung 21 beim Brechen der Verbindung assistieren
kann. Der Zustand des Bohrgerätes
bei vollständig
vom Bohrgestängeantrieb 4 gelöstem Bohrgestänge ist
in 5 dargestellt.
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Um
beim weiteren Abbohren des Innengestänges 12 einen kontrollierten
Abfluss von Bohrflüssigkeit
aus dem Ringraum zwischen Außengestänge 11 und
Innengestänge 12 zu
gewährleisten,
wird ein Austragkopf 40 bereitgestellt. Dieser Austragkopf 40 weist
eine Kappe 45 mit einem Innendurchmesser auf, der mit dem
Außendurchmesser
des Außengestänges 11 korrespondiert.
Auf der Kappe 45 ist ein Deckel 41 angeordnet,
in dem eine Durchgangsöffnung 42 für das Innengestänge 12 ausgebildet
ist. Die Kappe 45 weist darüber hinaus eine in den Figuren
nicht dargestellte seitliche Auswurföffnung für Bohrflüssigkeit sowie eine als Dichtring 43 ausgebildete
Dichtung auf, die zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Austragkopf 40 und
dem Innengestänge 12 dient.
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Wie
in 6 dargestellt, werden die Klemmeinrichtungen 21, 22 und 23 nach
dem Abschlagen des Außengestänges 11 ein
Stück weit
nach oben verschoben und der als Auswurfkopf ausgebildete Austragkopf 40 auf
das Außengestänge 11 gestülpt. Anschließend wird
der Austragkopf 40 mit der unteren Klemmeinrichtung 23 gesichert.
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Beim
weiteren Abbohren des Innengestänges 12 können die
verbleibenden Klemmeinrichtungen 21, 22 zum Festlegen
oder Brechen von Gewindeverbindungen zwischen benachbarten Abschnitten des
Innengestänges 12, 12' dienen.