DE102018006391A1 - Device, system, method and use for loosening or tightening long body shots - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen miteinander verbundener oder Festziehen zu verbindender Langkörper, wie sie beim Erdbohren als Bohrgestänge beziehungsweise als Bohr- oder Aufweitwerkzeuge eingesetzt werden und ein Verfahren zum Lösen miteinander verbundener oder Festziehen zu verbindender Langkörper, vorzugsweise auf der Ausgangsseite einer Bohrung mittels der Vorrichtung, wobei zur Betätigung der Vorrichtung eine Zahnstangenwinde verwendet wird.The invention relates to a device for releasing interconnected or tightening elongated bodies, such as are used in earth drilling as drill rods or as drilling or expanding tools, and a method for releasing interconnected or tightening elongated bodies, preferably on the exit side of a bore by means of the Device, a rack and pinion winch being used to actuate the device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper, ein System und ein Verfahren zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper mittels der Vorrichtung und eine Verwendung beim Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper. Insbesondere kann eine Vorrichtung, ein Verfahren oder eine Verwendung verwendet werden, um Langkörper, wie sie beim Erdbohren als Bohrgestänge beziehungsweise als Bohr- oder Aufweitwerkzeuge eingesetzt werden, zu lösen oder zu verbinden.The invention relates to a device for releasing or tightening long bodies connected or to be connected, a system and a method for releasing or tightening long bodies connected or to be connected by means of the device and a use in releasing or tightening long bodies connected or to be connected. In particular, an apparatus, a method or a use can be used to loosen or connect long bodies, such as are used as drilling rods or as drilling or expanding tools in earth drilling.
Derartige Bohrgestänge beziehungsweise Bohr- oder Aufweitwerkzeuge bestehen üblicherweise aus einer Reihe von einzelnen Langkörpern, die über Gewinde miteinander verbunden oder gelöst werden müssen. Diese Langkörper müssen auf der Baustelle oder in engen Baugruben ständig verbunden oder auch wieder gelöst werden. Dazu dienen in erster Linie mechanische Hilfsmittel.Such drill rods or drilling or expanding tools usually consist of a series of individual long bodies that have to be connected or detached via threads. These long bodies have to be constantly connected or detached on the construction site or in narrow construction pits. Mechanical aids are primarily used for this.
Bekannte Vorrichtungen und Verfahren basieren meist darauf, dass einer der Langkörper drehfest gehalten wird, während auf den anderen ein Drehmoment aufgebracht wird. In einigen Vorrichtungen werden jedoch beide Langkörper jeweils einzeln umgriffen, zum Beispiel von Schlüsseln oder Zangen, und auf ihrer Längsachse relativ zueinander verdreht.Known devices and methods are usually based on the fact that one of the long bodies is held in a rotationally fixed manner, while a torque is applied to the other. In some devices, however, both long bodies are gripped individually, for example by keys or pliers, and rotated relative to one another on their longitudinal axis.
Weiter ist bekannt, Bohrgestänge an der Ausgangsseite einer Bohrung mittels zweier Rohrzangen zu lösen oder festzuziehen, wobei zumindest eine der Rohrzangen von Hand oder auch durch Schläge mit einem Hammer relativ zur zweiten Rohrzange gedreht wird. Auch ist bekannt, die aufgesetzten Rohrzangen mittels eines Kettenzuges relativ zueinander um ihre Längsachse zu drehen, um einen Bohrgestängeabschnitt vom Bohrstrang zu entfernen oder hinzuzufügen.It is also known to loosen or tighten drill rods on the exit side of a bore by means of two pipe wrenches, at least one of the pipe wrenches being rotated relative to the second pipe wrench by hand or by blows with a hammer. It is also known to rotate the attached pipe wrenches relative to one another about their longitudinal axis by means of a chain hoist in order to remove or add a drill pipe section from the drill string.
Im Stand der Technik ergeben sich mehrere Probleme:
- Ein Problem ergibt sich regelmäßig dann, wenn beispielsweise zwei Schlüsselelemente, wie in
US 5,546,833 DE 10 2005 003 762 A1
- A problem regularly arises when, for example, two key elements, as in
US 5,546,833 DE 10 2005 003 762 A1
Werkzeuge, wie beispielsweise in
Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn beispielsweise Rohrzangen auf die zu lösenden Gestängeabschnitte aufgesetzt werden und diese dann von Hand, mittels Hammerschlägen, oder auch beispielsweise durch einen Kettenzug, relativ zu einander verdreht werden sollen: Kommt es zum schlagartigen Lösen der Gewindeabschnitte oder zum Abrutschen der Rohrzangen von den Gewindeabschnitten, können diese plötzlich mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft fliegen und dabei zu schweren Verletzungen führen.Another problem arises when, for example, pipe wrenches are placed on the rod sections to be loosened and these are then to be rotated relative to one another by hand, using hammer blows, or also, for example, with a chain hoist: If the threaded sections suddenly come loose or the parts slide off Pipe wrenches from the threaded sections can suddenly fly through the air at high speed and cause serious injuries.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, ein System, ein Verfahren und eine Verwendung zu schaffen, durch welche die oben genannten Probleme im Stand der Technik verringert oder überwunden werden.The invention is based on the object of creating an apparatus, a system, a method and a use by means of which the above-mentioned problems in the prior art are reduced or overcome.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl zum Lösen miteinander verbundener als auch zum Festziehen miteinander zu verbindender Langkörper eingesetzt werden. Vorzugsweise werden unmittelbar miteinander verbundene bzw. zu verbindende Langkörper betrachtet. Als Langkörper können Bohrwerkzeuge für eine Pilotbohrung oder eine Aufweitung bezeichnet werden. Langkörper können aber auch Bohrgestängeabschnitte eines Bohrstrangs sein. Ein Langkörper kann auch ein Gestängeschuss eines Bohrstrangs sein. Ein solcher Bohrstrang kann beim Erstellen sogenannter Horizontalbohrungen im Erdreich mittels Horizontalbohrgeräten (HDD - Bohrgeräte, HDD = Horizontal Directional Drilling), aber auch bei der Erstellung anderer Bohrungen im Erdreich, zum Einsatz kommen. Vorzugsweise dient der Bohrstrang der Verbindung eines Bohrwerkzeugs mit dem Bohrgerät, so dass das Bohrwerkzeug durch das Bohrgerät angetrieben werden kann, um das Erdreich zu bearbeiten. Das Bohrgerät kann den Bohrstrang ziehend oder drückend antreiben, wobei eine zusätzlich rotatorische Bewegung aufgeprägt werden kann. An einem Zielort, nach beendeter Pilotbohrung, kann es erforderlich sein, das Bohrwerkzeug zu wechseln, vorzugsweise um in einem rückwärtigen Bohrbetrieb eine Bohrung mit einem größeren Durchmesser zu erstellen. Dabei kann auch die ins Erdreich zu verlegende Leitung gleichzeitig mit eingezogen werden. Bei den ins Erdreich zu verlegenden Leitungen kann es sich beispielsweise um Wasser- oder Abwasserleitungen, um Stromleitungen, oder um Datenleitungen handeln. Das Lösen oder Festziehen von Langkörpern bzw. Wechseln der Bohrwerkzeuge kann in vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen.The device according to the invention can be used both for releasing interconnected long bodies and for tightening long bodies to be connected to one another. Long bodies directly connected or to be connected are preferably considered. Boring tools for pilot drilling or widening can be referred to as long bodies. Long bodies can also be drill pipe sections of a drill string. A long body can also be a rod section of a drill string. Such a drill string can be used when drilling so-called horizontal bores in the ground using horizontal drilling rigs (HDD drilling rigs, HDD = Horizontal Directional Drilling), but also when drilling other bores in the ground. The drill string preferably serves to connect a drilling tool to the drilling device, so that the drilling tool can be driven by the drilling device in order to work the soil. The drill can pull or push the drill string, whereby an additional rotary movement can be impressed. At a destination, after the pilot drilling has been completed, it may be necessary to change the drilling tool, preferably in order to drill a hole with a larger diameter in a rear drilling operation. The line to be laid in the ground can also be pulled in at the same time. The lines to be laid in the ground can be, for example, water or sewage lines, power lines or data lines. The loosening or tightening of long bodies or changing the drilling tools can be carried out advantageously with the device according to the invention.
Die Vorrichtung weist eine erste Greifeinrichtung auf, die ausgestaltet ist, um damit einen ersten Langkörper zu greifen. Die erste Greifeinrichtung weist einen ersten Hebelabschnitt auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine zweite Greifeinrichtung auf, die ausgestaltet ist, um damit einen zweiten Langkörper zu greifen. Die zweite Greifeinrichtung weist einen zweiten Hebelabschnitt auf. Die erste wie auch die zweite Greifeinrichtung können mit Greifmitteln zum Greifen jeweils eines Langkörpers ausgestattet sein. Diese Greifmittel können formschlüssig, kraftschlüssig oder reibschlüssig wirken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein oder mehrere Verstellelemente auf, mit dem bzw. denen der erste und der zweite Hebelabschnitt verbunden sind. Mit dem bzw. den Verstellelementen kann durch deren Verlängerung oder Verkürzung erreicht werden, dass die erste und die zweite Greifeinrichtung relativ zu einander bewegt/verdreht werden. Durch diese Bewegung/Verdrehung kann eine Verbindung zwischen zwei Langkörpern gelöst oder geschaffen werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Verstellelement oder können die Verstellelemente als Zahnstangenwinde ausgeführt sein.The device has a first gripping device which is designed to grip a first long body. The first gripping device has a first lever section. The device according to the invention has a second gripping device which is designed to grip a second long body. The second gripping device has a second lever section. The first as well as the second gripping device can be equipped with gripping means for gripping a long body in each case. These gripping means can act positively, non-positively or frictionally. The device according to the invention has one or more adjustment elements with which the first and second lever sections are connected. The lengthening or shortening of the adjusting element (s) means that the first and second gripping devices are moved / rotated relative to one another. Through this movement / twisting, a connection between two long bodies can be loosened or created. In a particularly preferred embodiment, the adjusting element or the adjusting elements can be designed as a rack and pinion winch.
Der Begriff „Festziehen“ umfasst im Rahmen der Beschreibung ein relatives Drehen der Langkörper gegeneinander, bei dem die Langkörper aufeinander zu bewegt werden. Der Begriff „Lösen“ umfasst im Rahmen der Beschreibung ein relatives Drehen der Langkörper gegeneinander, bei dem die Langkörper voneinander weg bewegt werden.In the context of the description, the term “tightening” encompasses a relative rotation of the long bodies relative to one another, in which the long bodies are moved towards one another. In the context of the description, the term “loosening” encompasses a relative rotation of the long bodies relative to one another, in which the long bodies are moved away from one another.
Die beiden Hebelabschnitte sind üblicherweise an der Zahnstangenwinde derart angelenkt, dass ein Versatz der Greifeinrichtungen an den Hebelabschnitten zueinander vorliegt, so dass eine der beiden Greifeinrichtungen einen Langkörper greifen kann und die zweite der beiden Greifeinrichtungen einen zum Langkörper benachbarten, weiteren Langkörper greifen kann.The two lever sections are usually articulated on the rack winch in such a way that the gripping devices are offset from one another on the lever sections, so that one of the two gripping devices can grip a long body and the second of the two gripping devices can grip a further long body adjacent to the long body.
Die als Verstellelement arbeitende Zahnstangenwinde kann in vorteilhafter Weise eine Zahnstange mit einem Antriebsritzel aufweisen, wobei dem Antriebsritzel ein Getriebe vorgeschaltet sein kann. Durch dieses vorgeschaltete Getriebe können die erforderlichen Antriebskräfte oder Antriebsmomente reduziert werden. Daher kann das Getriebe vorzugsweise als Untersetzungsgetriebe ausgeführt werden.The rack and pinion winch operating as an adjusting element can advantageously have a rack with a drive pinion, wherein a gear can be connected upstream of the drive pinion. The required driving forces or driving torques can be reduced by this upstream transmission. Therefore, the gear can preferably be designed as a reduction gear.
Das Getriebe kann in einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform als Schraubwälzgetriebe ausgeführt sein. Dies ist besonders vorteilhaft, da solche Schraubwälzgetriebe selbsthemmend sein können. Ein Zurückschlagen eines Bedienelements, beispielsweise einer Handkurbel, oder eines handgeführten, elektrischen Antriebs, kann dadurch vermieden werden, was einen Zugewinn an Sicherheit bedeutet.In a further, particularly preferred embodiment, the gear unit can be designed as a screw-type gear unit. This is particularly advantageous, since such screw-type gearboxes are self-locking could be. Kickback of an operating element, for example a hand crank, or a hand-operated electric drive can be avoided, which means an increase in safety.
In weiteren Ausführungsformen kann das Getriebe auch als Wälz- oder Kettengetriebe ausgeführt sein, aber auch andere Getriebeausführungen können zum Einsatz kommen.In further embodiments, the transmission can also be designed as a roller or chain transmission, but other transmission designs can also be used.
Eine weitere Ausführungsform umfasst teleskopierbare Hebelabschnitte. In vorteilhafter Weise kann durch Verlängern oder Verkürzen der teleskopierbaren Hebelabschnitte ein bestimmtes Drehmoment zum Lösen oder Festziehen der Langkörper vor eingestellt werden. So kann beispielsweise eine Überlastung der Langkörper beim Festziehen durch Verkürzen der Hebelabschnitte vermieden werden. Durch Verlängern der Hebelabschnitte kann das Losbrechmoment zum Lösen miteinander verbundener Langkörper erhöht werden. Des Weiteren kann durch die Teleskopierbarkeit eine Verkürzung der Hebelabschnitte während des Arbeitsfortschritts durchgeführt werden.Another embodiment includes telescopic lever sections. Advantageously, a certain torque for loosening or tightening the long body can be adjusted by lengthening or shortening the telescopic lever sections. For example, overloading the long body when tightening can be avoided by shortening the lever sections. By extending the lever sections, the breakaway torque can be increased to release long bodies that are connected to one another. Furthermore, the telescoping ability enables the lever sections to be shortened as work progresses.
Eine einfache bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass die Zahnstangenwinde durch eine, insbesondere handbetätigbare, Kurbel angetrieben und verstellt wird.A simple preferred embodiment can provide that the rack and pinion winch is driven and adjusted by a crank, in particular a hand-operated crank.
Insbesondere kann die Vorrichtung einen Ansatz aufweisen, der in Eingriff mit einem elektrischen Antrieb bringbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein Ansatz zur Ausbildung eines Formschlusses mit dem elektrischen Antrieb ausgebildet sein. Unter einem „Ansatz“ wird hier die Möglichkeit verstanden, insbesondere einen Formschluss, Kraftschluss oder Reibschluss mit einem elektrischen Antrieb auszubilden, wobei vereinfacht an der Vorrichtung ein mit einem elektrischen Antrieb zusammenwirkendes Element ausgebildet sein kann, welches den Ansatz aufweist, um die von dem Antrieb bereitgestellte Kraft einzuleiten bzw. zu übertragen. Insbesondere kann es sich bei dem Ansatz um einen mit einer Welle und/oder einem Wellenstummel verbundenes Element handeln, das in mittelbaren oder unmittelbaren Eingriff mit der Zahnstangenwinde steht.In particular, the device can have an attachment that can be brought into engagement with an electric drive. For this purpose, for example, an approach to form a positive connection with the electric drive can be formed. An “approach” is understood here to mean the possibility of, in particular, forming a positive, non-positive or frictional connection with an electric drive, in which case an element interacting with an electric drive can be formed on the device, which element has the approach by which the drive to initiate or transmit the force provided. In particular, the approach can be an element connected to a shaft and / or a shaft stub, which is in indirect or direct engagement with the rack and pinion jack.
Die Vorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die Hebelabschnitte formschlüssig und drehgelenkig mit der Zahnstangenwinde verbunden sind. Hierdurch ist eine besonders einfache handhabbare Vorrichtung möglich, bei der die Handhabung der Zahnstangenwinde eine unmittelbare Handhabung der Hebelabschnitte, die mit diesem verbunden sind, ermöglicht.The device can be designed in such a way that the lever sections are positively and pivotally connected to the rack and pinion jack. This enables a particularly simple and manageable device in which the handling of the rack and pinion jack enables direct handling of the lever sections which are connected to it.
Unter dem Begriff „Hebelabschnitt“ wird im Rahmen der Beschreibung ein Hebelarm verstanden, der sich zwischen der Greifeinrichtung und dem Verbindungspunkt mit der Zahnstangenwinde erstreckt.In the context of the description, the term “lever section” is understood to mean a lever arm which extends between the gripping device and the connection point with the rack and pinion winch.
Die Erfindung schafft auch ein System mit einer in der Beschreibung beschriebenen Vorrichtung und einem elektrischen Antrieb der Zahnstangenwinde. Die Energie für diesen Antrieb kann über das Netz, vorzugsweise aber über einen Akkumulator bezogen werden.The invention also provides a system with a device described in the description and an electric drive for the rack and pinion jack. The energy for this drive can be obtained from the network, but preferably from an accumulator.
Bei einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein Akkuschrauber zum Antrieb und zur Verstellung der Zahnstangenwinde eingesetzt werden. Solche Akkuschrauber können leicht und kostengünstig beschafft werden. Der Betrieb auf einer Baustelle kann dann netzunabhängig erfolgen und so zu einer nicht unbedeutenden Arbeitserleichterung führen.In a further, particularly preferred embodiment, a cordless screwdriver can be used to drive and to adjust the rack and pinion jack. Such cordless screwdrivers can be procured easily and inexpensively. Operation on a construction site can then be carried out independently of the network, thus making work considerably easier.
Vorteilhaft kann ein elektrischer Antrieb oder ein Akkuschrauber eine Vorrichtung umfassen, mit der das Drehmoment zum Betätigen der Zahnstangenwinde eingestellt werden kann. So kann beispielsweise das durch die Zahnstangenwinde über die Hebelabschnitte auf die Langkörper ausgeübte Festziehmoment begrenzt werden, um Schäden an den Langkörpern zu vermeiden. Zum Lösen von miteinander verbundener Langkörper kann das Drehmoment zum Betätigen der Zahnstangenwinde in vorteilhafter Weise auch erhöht werden, so dass ein problemloses Lösen der Langkörper voneinander erleichtert wird.An electric drive or a cordless screwdriver can advantageously comprise a device with which the torque for actuating the rack and pinion jack can be adjusted. For example, the tightening torque exerted on the long body by the rack and pinion winch via the lever sections can be limited in order to avoid damage to the long bodies. In order to release long bodies which are connected to one another, the torque for actuating the rack and pinion winch can also advantageously be increased, so that problem-free release of the long bodies from one another is facilitated.
Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.Like the following description of exemplary embodiments, the above statements do not constitute a waiver of specific embodiments or features.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen des Näheren erläutert.The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.
In den Zeichnungen zeigt:
-
1 ein Horizontalbohrgerät mit Bohrstrang und Bohrwerkzeugen; -
2 eine Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper, dargestellt in der Funktion „Lösen“; -
3 eine Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper, dargestellt in der Funktion „Festziehen“ und -
4 eine Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindenderLangkörper wie 2 , mit einer Betätigung der Vorrichtung durch einen Akkuschrauber.
-
1 a horizontal drilling rig with drill string and drilling tools; -
2 a device for loosening or tightening interconnected or to be connected long body, shown in the function "loosening"; -
3 a device for loosening or tightening interconnected or to be connected long body, shown in the function "tighten" and -
4 a device for releasing or tightening interconnected or to be connected long body such2 , with an actuation of the device by a cordless screwdriver.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102005003762 A1 [0005, 0008]DE 102005003762 A1 [0005, 0008]
- US 2014/0151124 A1 [0006, 0009]US 2014/0151124 A1 [0006, 0009]
- US 5546833 [0008]US 5546833 [0008]
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KOENIG SZYNKA TILMANN VON RENESSE PATENTANWAEL, DE |
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