DE10206646C1 - Horizontalbohranlage - Google Patents

Abstract

Horizontalbohranlage mit einem Bohrmast, einem am Bohrmast verfahrbaren Bohrkopf und einer einklappbaren Bohrmastverlängerung. Der Bohrmast ist mit oder ohne einklappbarer Bohrmastverlängerung an einer Containergrundplatte schwenkbar angeordnet und ist zwischen einer Transportstellung und einer Arbeitsstellung in Längsrichtung verschiebbar. Er ruht mittels einer Ankerplatte (6) auf dem Boden. Der Bohrkopf (5) ist mittels einer Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit (13), die mit einem Abstützschlitten (12) in Arbeitsstellung bis an das Ende der Bohrmastverlängerung (8) verschiebbar ist, verfahrbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Horizontalbohranlage mit einem Bohrmast und einem am Bohrmast verfahrbaren Bohrkopf.

Derartige Bohranlagen dienen zum gerichteten Anlegen von Bohrungen im Erdreich, Gestein oder Fels, die in allen Winkeln zwischen senkrecht und im wesentlichen horizontal verlaufen können.

Bei derartigen Bohranlagen ist am Bohrmast üblicherweise ein verschiebbarer Schlitten angeordnet, der einen Bohrkopf trägt, der ein Bohrgestänge zum Einbringen der Bohrung antreibt.

Horizontalbohranlagen werden insbesondere benutzt, um Produktrohre, beispielsweise Kommunkationsleitungen, Gasleitungen, Ölleitungen, Wasserleitungen oder dergleichen unterirdisch dort zu verlegen, wo sie Bahntrassen, Autobahnen, Flüsse oder dergleichen kreuzen. Mittels derartiger Horizontalbohranlage ist es möglich, im wesentlichen horizontal verlaufende Bohrungen über große Entfernungen herzustellen. Hierdurch wird das Verlegen von Produktrohren vereinfacht, und die Verlegekosten lassen sich erheblich vermindern.

Mittels einer derartigen Horizontalbohranlage wird zunächst eine Pilotbohrung erstellt, die im Bereich der Horizontalbohranlage in den Boden eingebracht wird und in einer durch die zu unterbohrenden Hindernisse bestimmten Entfernung wieder aus dem Boden austaucht. An das ausgetauchte Bohrgestängeende wird ein Aufweitkopf angeschlossen und die Bohrung anschließend durch Zurückziehen des Bohrgestänges mittels des Aufweitkopfes aufgeweitet, wonach das zu verlegende Produktrohr in die Bohrung eingezogen wird.

Bei einer aus der US 6 227 311 B1 bekannten Horizontalbohranlage ist ein Bohrmast auf einem Sattelauflieger winkeleinstellbar angelenkt. Das zu den Rädern des Sattelaufliegers entgegengesetzte Ende läßt sich auf den Boden absenken und wird zusätzlich durch Stabilisatoren abgestützt. Am Bohrmast ist ein mittels einer Antriebsvorrichtung verschiebbarer Bohrkopf angeordnet, der das Bohrgestänge drehend und vorschiebend antreibt.

Mit dem Bohrkopf werden die einzelnen Bohrgestänge mittels Schraubverbindungen gekuppelt. Jedesmal, wenn ein Bohrgestänge in den Boden eingebracht ist, muß der Bohrkopf davon gelöst, auf dem Bohrmast zurückgefahren und ein neues Bohrgestänge eingelegt und mit dem bereits verlegten Bohrgestänge sowie dem Bohrkopf verschraubt werden. Dies führt zu Unterbrechungen des Bohrbetriebes, so daß angestrebt wird, möglichst lange einzelne Bohrgestänge einzusetzen. Die Länge des Bohrgestänges hängt von der Länge des Bohrmastes ab und diese ist wiederum durch die Transportmöglichkeiten bedingt. Ist die Bohranlage auf einem Sattelauflieger, wie aus der US 6 227 311 B1 bekannt, angefordert, hängt die Bohrmastlänge vom zulässigen Überhang gegenüber dem Sattelauflieger ab. Ist die Horizontalbohranlage nicht selbst fahrbar, sondern wird mehr oder weniger zerlegt, beispielsweise in Containern verpackt, zur Arbeitsstätte transportiert, hängt die Bohrmastlänge von der genormten Containerlänge ab. In beiden Fällen ist es bekannt, den Bohrmast in Einzelelemente zu zerlegen, ihn zerlegt zur Arbeitsstätte zu transportieren und dort wieder auf die erforderliche Länge zusammenzusetzen. Es liegt auf der Hand, daß diese Ausführungsart einer Bohranlage aufwendig ist und erheblichen Arbeitsaufwand bei der Montage und Demontage erfordert.

Aus der DE 90 05 485 U1 ist eine zum Transport teilbare Bohrlafette für einen Bohrgerätewagen, an der ein Bohrschlitten längs verschiebbar angeordnet ist und die einen motorgetriebenen Schlittenzug aufweist, bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Senkrecht Bohranlage, deren Bohrmast zum Transport der Länge nach in einen oberen und einen unteren Bohrmastabschnitt teilbar ist, an der der Bohrschlitten längs verschieblich angeordnet ist, wobei ein motorgetriebener Schlittenzug vorgesehen ist, der zweigeteilt ist und eine obere Winde am oberen Bohrmastabschnitt und eine untere Winde am unteren Bohrmastabschnitt umfaßt, wobei ein von der oberen Winde beaufschlagtes oberes Zugseil für den Bohrschlitten vorhanden ist und die obere und untere Winde jeweils unabhängig von der anderen zum Aufrollen des zugehörigen oberen bzw. unteren Zugseils vorgesehen ist, wenn deren freien Enden für den Transport vom Bohrschlitten gelöst sind.

Diese Senkrechtbohranlage ist mittels eines Raupenunterwagens selbstfahrbar. Zu diesem Zweck wird die obere Bohrmasthälfte um 180° eingeklappt und der Bohrmast dann um etwa 90° auf den Raupenunterwagen umgelegt. Nachteilig ist hierbei der zweigeteilte Schlitten mit jeweils eigenen Antrieben.

Aus der DE 34 39 620 C1 ist des weiteren eine transportable Arbeitsgerätschaft, bestehend aus zumindest einer Energieversorgungseinheit, einer Energiesteuereinheit und einer Steuerzentrale, für das unterirdische Vortreiben von Produktrohren mit nicht begehbaren Nennquerschnitten, mittels einer Rohrvortriebsvorrichtung für Pressschächte mit kleinem Querschnitt bekannt, bei der die Energieversorgungseinheit und die Geräte nach Arbeitserfordernis fest in einem Container installiert sind und die Rohrpressvorrichtung im Bereich einer der Containerstirnwände, die mit einer verschließbaren Öffnung versehen ist, einem Standplatz oberhalb einer Container-Bodenöffnung zugeordnet ist, durch die sie in den Pressschacht absenkbar ist und über der an der Decke des Containers eine Fahrschiene für eine Laufkatze vorgesehen ist, wobei die Abmessungen des Containers so gewählt sind, daß sie jene des Pressschachtes nicht unterschreiten.

Die Rohrpressvorrichtung, die eine Horizontalbohranlage darstellt, arbeitet grundsätzlich von einem Pressschacht mit kleinem Querschnitt aus, so daß sich nur Rohrabschnitte sehr kurzer Länge in den Boden einpressen lassen. Hierdurch entstehen die eingangs erwähnten Unterbrechungen des Bohrbetriebes.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Horizontalbohranlage der eingangs erwähnten Art hinsichtlich ihrer Transportmöglichkeit zur Arbeitsstätte zu verbessern, ohne daß an der Arbeitsstätte ein erhöhter Montage- und Demontageaufwand erforderlich ist und die einen unabgestützten Überhand der Vortriebseinheit des Bohrkopfes vermeidet.

Ausgehend von dieser Problemstellung wird eine Horizontalbohranlage vorgeschlagen, die einen mit Bezug auf einen Raupenunterwagen oder eine Schwenkaufnahme an einer Container-Grundplatte zwischen einer Transportstellung und einer Arbeitsstellung in Längsrichtung verschiebbaren, in der Arbeitsstellung mittels einer Ankerplatte auf dem Boden ruhenden Bohrmast, einen am Bohrmast mittels einer Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit verfahrbaren Bohrkopf, eine einklappbare Bohrmastverlängerung und einen in der Arbeitsstellung bis an das Ende der Bohrmastverlängerung verschiebbaren Abstützschlitten für die Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit aufweist.

Wenn der Bohrmast an der Schwenkaufnahme der Containergrundplatte verschiebbar angeordnet ist, kann eine zwischen der Containergrundplatte und dem Bohrmast wirkende Aufrichtvorrichtung vorgesehen sein, die an einer mit der Schwenkaufnahme verbundenen Führung für den Bohrmast angreifen kann.

Die mit einer einklappbaren Bohrmastverlängerung versehene Bohranlage läßt sich somit sowohl selbstfahrend ausbilden, beispielsweise auf einem Raupenunterwagen, als auch auf einer Containergrundplatte anordnen und weist in beiden Fällen den Vorteil eines in der Transportstellung verkürzten Bohrmasts auf, der sich in der Arbeitsstellung durch Ausklappen der Bohrmastverlängerung verlängern läßt und in der Arbeitsstellung eine verlängerte Abstützung für die Vorschubeinrichtung des Bohrkopfes bildet.

Wenn die Bohranlage nicht selbstfahrend ausgebildet ist, sondern auf einer Containergrundplatte angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, daß die Containergrundplatte gleichzeitig die Arbeitsplattform der Bohranlage bildet und sich die Bohranlage auf einer Containergrundplatte mit genormter Länge anordnen läßt. Die Bohranlage läßt sich dann problemlos per Bahn, Lastkraftwagen oder Schiff im Container vollkommen abgeschlossen transportieren. An der Arbeitsstätte wird der Container ausgerichtet auf dem Boden abgesetzt, die Containerhaube entfernt und nach Anschließen einer Antriebseinheit, die sich in einem getrennten Container transportieren läßt, in Betrieb gesetzt. Sämtliche Steuereinrichtungen lassen sich in einem weiteren, als Kabine für den Bohrmeister ausgebildeten Container unterbringen.

Die einklappbare Bohrmastverlängerung kann mittels einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit ein- und ausklappbar sein und eine Verriegelung zwischen dem Bohrmast und der Bohrmastverlängerung aufweisen, die in der ausgeklappten Stellung wirksam wird, wobei es sich um eine mittels wenigstens einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit betätigbaren Bolzenverriegelung handeln kann.

In diesem Fall kann am vorderen Ende des Bohrmasts eine mit diesem verschiebbare Ankerplatte an­ geordnet sein.

Die Erfindung wird nachstehen anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Horizontalbohranlage auf einem Raupenunterwagen in der Transportstellung,

Fig. 2 die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 1 in der Arbeitsstellung,

Fig. 3 eine auf einer Containergrundplatte angeordnete Bohranlage in der Transportstellung,

Fig. 4 die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 3 beim Aufrichten in die Arbeitsstellung,

Fig. 5 die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 3 und 4 in der Arbeitsstellung und

Fig. 6 eine vollständige, auf einer Containergrundplatte angeordnete Horizontalbohranlage in perspektivischer Darstellung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 besteht eine Horizontalbohranlage 1 aus einem Raupenunterwagen 2, an dem eine Antriebseinheit 14 angeordnet ist, die sowohl als Fahrantrieb für den Raupenunterwagen 2 als auch als Antriebseinheit für den Bohrbetrieb dient. Auf dem Raupenunterwagen 2 ist ein in Längsrichtung verschiebbarer Bohrmast 3 angeordnet. Der Bohrmast 3 dient als Führung für einen Schlitten 4, der einen Bohrkopf 5 trägt. In der in Fig. 2 dargestellten Arbeitsstellung ist der Bohrmast 3 gegenüber dem Raupenunterwagen 2 nach vorwärts verschöben und ruht mit seinem vorderen Ende mittels einer Ankerplatte 6 auf dem Boden. Am vorderen Ende des Bohrmasts 3 ist eine Klemmvorrichtung 7 angeordnet, die dazu dient, ein Bohrgestänge 22 einzuklemmen, wenn Schraubverbindungen verschraubt oder gelöst werden, beispielsweise wenn ein Bohrgestänge 22 zwischen der Klemmvorrichtung 7 und dem Bohrkopf 5 eingesetzt und entnommen werden soll.

Eine Bohrmastverlängerung 8 ist in der in Fig. 1 dargestellten Transportstellung unter das hintere Ende des Bohrmasts 3 geklappt und läßt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, mittels einer an einer Konsole 9 angreifenden Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 11 in die Fig. 2 dargestellte Arbeitsstellung klappen. In dieser Arbeitsstellung läßt sich die Bohrmastverlängerung 8 in nicht dargestellter Weise mit dem Bohrmast 3 verriegeln und dient als Führung für einen Abstützschlitten 12, der zur Abstützung einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 13, die den Vorschub des Schlittens mit dem Bohrkopf 5 bewirkt, dient. Diese Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 13, weist eine Länge auf, die dem Weg des Bohrkopfes 5 vom hinteren Ende des Bohrmasts 3 bis an die Klemmvorrichtung 7 entspricht. Die Hydraulik- Kolbenzylindereinheit 13 weist somit eine große Länge auf und würde sich erheblich durchbiegen, wenn der Bohrmast 3 keine Bohrmastverlängerung 8 aufweisen würde und der Abstützschlitten 12 nur bis zum Ende des eigentlichen Bohrmasts 3 zurückfahren könnte.

Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Horizontalbohranlage 15 ist auf einer Containergrundplatte 19 angeordnet und mit dieser mittels einer Schwenkaufnahme 16 schwenkbar verbunden.

In der in Fig. 3 dargestellten Transportstellung ist die Bohrmastverlängerung 8 unter den Bohrmast 3 geklappt, so daß sich der Bohrmast in eine praktisch waagerechte Stellung absenken läßt und in einen Normcontainer hineinpaßt. In dieser Stellung läßt sich über die Horizontalbohranlage 15 auf der Containerplatte 19 eine Containerhaube setzen, um die Horizontalbohranlage 15 seefest abzuschließen. Ebenso ist es möglich, wie dargestellt, an den Ecken der Containergrundplatte 19 Stützen anzuordnen, um die Horizontalbohranlage 15 auf der Containergrundplatte 19 mit genormten Containern zusammen stapeln zu können.

Mittels einer an einer Führung 17 für den Bohrmast 3 angreifenden Hydraulik- Kolbenzylindereinheit 18 läßt sich die Horizontalbohranlage 15 aus der Transportrichtung in die Arbeitsstellung aufrichten. In Fig. 4 ist eine Zwischenstellung dargestellt, in der sich die Bohrmastverlängerung 8 mittels der an der Konsole 9 angreifenden Hydraulik- Kolbenzylindereinheit 11 ausklappen läßt. Dieses Ausklappen läßt sich auch durch einen Seilzug 23 bewerkstelligen, der an der Bohrmastverlängerung 8 angreift und mit dem Schlitten 4 des Bohrkopfes 5 verbunden ist. Wird der Schlitten 4 in Richtung der Klemmvorrichtung 7 verfahren, zieht der Seilzug 23 die Bohrmastverlängerung 8 von der in Fig. 3 dargestellten eingeklappten Stellung bis in die in Fig. 5 dargestellte, vollständig ausgeklappte Stellung. Die Verriegelung zwischen der Bohrmastverlängerung 8 und dem Bohrmast 3 kann durch Laschen 26 an der Bohrmastverlängerung 8 und Verriegelungsbolzen 27 erfolgen, die sich in der Fig. 5 dargestellten Stellung in Bohrungen in den Laschen 26 schieben lassen. Diese Verschiebung läßt sich mittels nicht dargestellter Hydraulik-Kolbenzylindereinheiten bewerkstelligen.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist auf der Containergrundplatte 19 nur die eigentliche Horizontalbohranlage 15 angeordnet, die sich mittels der Hydraulik-Kolbenzylindereinheiten 18 aufrichten läßt. Die Ankerplatte 6 ist mit der Containergrundplatte 19 fest verbunden. Neben der Horizontalbohranlage 15 ist ein Container 24 aufgestellt, in dem die Antriebseinheit für die Horizontalbohranlage 15 angeordnet ist. Ein weiterer Container 25 dient als Kabine für den Bohrmeister und enthält die für den Betrieb der Horizontalbohranlage 15 erforderlichen Steuereinrichtungen.

Claims (5)

1. Horizontalbohranlage (1; 15) mit
einem mit Bezug auf einen Raupenunterwagen (2) oder eine Schwenkaufnahme (16) an einer Container-Grundplatte (19) zwischen einer Transportstellung und einer Arbeitsstellung in Längsrichtung verschiebbaren, in der Arbeitsstellung mittels einer Ankerplatte (6) auf dem Boden ruhenden Bohrmast (3),
einem am Bohrmast (3) mittels einer Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit (13) verfahrbaren Bohrkopf (5),
einer einklappbaren Bohrmastverlängerung (8) und
einem in der Arbeitsstellung bis an das Ende der Bohrmastverlängerung (8) verschiebbaren Abstützschlitten (12) für die Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit (13).

2. Horizontalbohranlage, insbesondere nach Anspruch 1, mit einer zwischen der Containergrundplatte (19) und dem Bohrmast (3) wirkenden Aufrichtvorrichtung (18).

3. Horizontalbohranlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der die einklappbare Bohrmastverlängerung (8) mittels einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit (11) ein- und ausklappbar ist und eine Verriegelung (26, 27) zwischen dem Bohrmast (3) und der Bohrmastverlängerung (8) in der ausgeklappten Stellung wirksam wird.

4. Horizontalbohranlage nach Anspruch 3 mit einer mittels wenigstens einer Hydraulik- Kolbenzylindereinheit (11) betätigbaren Bolzenverriegelung (27).

5. Horizontalbohranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Aufrichtvorrichtung (18) an einer mit der Schwenkaufnahme (16) verbundenen Führung (17) für den Bohrmast (3) angreift.