DE1483796C3 - Bohranlage zum automatischen Niederbringen und Ziehen eines Bohrgestänges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohranlage zum automatischen Niederbringen und Ziehen eines Bohrgestänges, mit einem Elevator, einer Hubeinrichtung zum Anheben und Absenken des Elevators, einer Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen des Bohrgestänges und einer koaxial zu und unterhalb dieser Vorrichtung angeordneten Abfangvorrichtung für das im Bohrloch befindliche Gestänge, wobei die jeweilige Rohrverbindung von diesen beiden Vorrichtungen ober- bzw. unterhalb der Verbindungsstelle ergriffen wird, und einem Gestell zur Ablage der einzelnen Rohrlängen mit Einrichtungen zum Transport der Rohre zwischen der Bohrlochachse und dem Gestell, wobei zum vollautomatischen Ablauf der Arbeitsvorgänge entsprechende Steuer- und Regeleinrichtungen vorgesehen sind.

Es sind mehrere Bohranlagen zum Niederbringen und Ziehen eines Bohrgestänges nach verschiedenartigen Verfahren bekannt (siehe die Literaturstelle aus der Zeitschrift »Petroleum Management« 1963, die deutsche Auslegeschrift 11 79 888, die französische Patentschrift 13 97 210 und die deutsche Auslegeschrift 10 63 096), welche einen Elevator, eine Hubeinrichtung zum Anheben und Absenken des Elevators, eine Rohrzangeneinrichtung zum Lösen und Verschrauben der Rohrteilbinder, eine Abfangvorrichtung für das im Bohrloch befindliche Gestänge und ein Rohrablagegestell mit Einrichtungen zum Transport der Rohrlängen zwischen der Bohrlochachse und dem Gestell aufweisen.

Bei derartig bekannten Bohranlagen ist vorgesehen, daß die die Drehbewegung bewirkende Einrichtung währenddes Vorganges des Niederbringens und Ziehens des Bohrgestänges in vertikaler Richtung verschiebbar ist, wobei die Gewindegänge der Rohrspindel dieser Einrichtung nacheinander mit den Verbindungsmuffen der Gestängeteile in Eingriff kommen. Die für das Verbinden mit dem niederzubringenden Bohrgestänge und für das Lösen vom zu ziehenden Bohrgestänge vorgesehenen Gestängeteile werden hierbei von einem Rohrablagcgestell mittels eines Hebels unter gleichzeitigem Losschrauben bzw. Festschrauben des Gewindes vorgegeben oder auf diesem abgelegt.

Bei einer derartigen Bohranlage ist eine Automatisierung des Vorganges des Losschraubens und Festschraubens der Gestängeteile dadurch erschwert, daß die einzelnen Gestängeteile jeweils keine ganz genau gleiche Länge aufweisen, da ein Ausgleich einer möglichen Summierung der Toleranzlängen über die ganze Länge des verwendeten Bohrrohrgestänges beim Arbeitsvorgang des Ziehens des Gestänges nicht möglich ist, so daß streng begrenzte Längentoleranzen für eine große Zahl der zu verwendenden Gestängeteile genau einzuhalten sind, wobei hierdurch auch ein Reparieren und Wiederverwenden von am Gewinde beschädigten und in ihrer Länge gekürzten Gestängeteilen nicht möglich ist und auch durch Betriebsstörungen

ίο längenverformte Gestängeteile nicht wieder verwendbar sind.

Hierbei ergibt sich auch der Nachteil, daß die unteren Enden der auf das niederzubringende Bohrgestänge aufzuschraubenden bzw. der vom zu ziehenden

J5 Bohrgestänge zu lösenden Gestängeteile sich nicht genau in der Höhenlage der für das Zusammenschrauben bzw. Lösen dienenden Greifelemente befinden, wodurch keine Möglichkeit besteht, den Arbeitsvorgang des Niederbringens bzw. Ziehens des Rohrgestänges auf unkomplizierte Weise zu automatisieren.

Um hierbei eine sichere Automatisierung zu ermöglichen, ist es erforderlich, Gestängeteile mit minimalen Längentoleranzen der einzelnen Rohrlängen zu verwenden, was bereits an sich eine äußerst komplizierte Aufgabe darstellt, wobei bei der Verwirklichung eines ununterbrochenen Niederbringens und Ziehens des Bohrgestänges sich auch noch eine ganze Reihe weiterer unten erwähnter Schwierigkeiten ergeben. Es sind auch Bohranlagen bekannt, bei denen ein unterbrochenes Niederbringen oder Ziehen des Gestänges vorgesehen ist und bei denen eine Automatisierung dieser Arbeitsvorgänge durch verschiedenartige Verfahren der Ablage der einzelnen Gestängeteile in einem Rohrablagegestell und der Zustellung derselben zur Bohrlochachse bewirkt werden, beispielsweise mittels zweier, die Gestängeteile zustellender Hebel, oder mittels zweier Schlitten oder mit Hilfe einer Hubkette. Es ist hierbei auch darauf hinzuweisen, daß bei der Verwirklichung eines automatischen ununterbrochenen Niederbringens und Ziehens des Gestänges noch eine ganze Reihe zusätzlicher Schwierigkeiten auftiitt.

Das Verfahren des ununterbrochenen Niederbringens und Ziehens des Rohrgestänges läßt eine Verwendung bisher üblicher Ausrüstungen nicht zu und erfordert vollkommen neuartige Vorrichtungen. Ein solches Verfahren erfordert hierbei eine Befestigung der Vorrichtung zum Lösen und Anziehen der Schraubverbindungen auf einer verschiebbaren Einrichtung, welche im Falle der Erfordernis des Anlegens eines großen Drehmomentes auch notwendigerweise ein großes Gewicht aufweisen muß.

Da bei einer ununterbrochenen Arbeitsweise des Niederbringens und Ziehens des Gestänges die Verwendung kurzer Gestängeteile unumgänglich notwendig ist, führt eine derartige Gestaltung zu einer Vergrößerung der für ein Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen erforderlichen Arbeitsschritte und dadurch zu einem vorzeitigen Verschleiß der Werkzeuge.

Die Verwendung einer hydraulischen Hubeinrichtung mit einer die Schraubverbindungen des Bohrgestänges während des Arbeitsvorganges lösenden bzw. anziehenden Einrichtung bedingt das Auftreten großer dynamischer Stöße, so daß es hierbei nicht möglich ist, für das Niederbringen bzw. Ziehen des Gestänges ausreichend hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu er-

möglichen.

Es ist bei derartig bekannten Bohranlagen auch nachteilig, daß die einzelnen Gestängeteile durch Gewindeeingriff erfaßt werden, da hierdurch ein vorzeitig starker Verschleiß der Gewindegänge der einzelnen Gestängeteile auftritt, wobei auch eine Wiederverwendung derselben nach erfolgter Reparatur durch die hierdurch auftretenden Längenverkürzungen der reparierten Gestängeteile ausgeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige automatische Bohranlage zum Niederbringen und Ziehen des Gestänges zu schaffen, mit der diese Nachteile bisher bekannter Vorrichtungen vermieden werden und bei der es ermöglicht wird, die Arbeitsgeschwindigkeit auf eine mit Flaschenzügen erzielbare Geschwindigkeit zu erhöhen, wobei jedoch die sich bei Verwendung von Flaschenzügen ergebenden Probleme zu lösen sind, die darin bestehen, daß der Flaschenzug von ein Nachsenken bzw. ein Nachheben bewirkenden Arbeitsvorgängen entlastet werden muß.

Die Aufgabe besteht auch darin, bei Einhaltung einer vollautomatischen Arbeitsweise eine Begrenzung der sich auf die Länge der einzelnen Gestängeteile beziehenden Toleranzen zu erübrigen und es zu ermöglichen, Gestängeteile verschiedener Länge zu verwenden und die Greiforgane so zu gestalten, daß keine vorzeitige Abnutzung der Gewindegänge der einzelnen Gestängeteile zu befürchten ist und durch Steigerung der Betriebssicherheit eine Verringerung der Zahl von Havarieunfällen zu erzielen und die Bohranlage so zu gestalten, daß sowohl neu entwikkelte Gestängeteile als auch solche älterer Bauart verwendbar sind.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Abtastvorrichtung zwischen der Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Rohrverbindungen und der Gestänge-Abfangvorrichtung zur Feststellung der Höhenlage der mit Markierungsringen versehenen Rohrverbindungen, weiche mit dem Regler zum Steuern der Geschwindigkeit der Hubeinrichtung und des Anhaltepunktes des Elevators gekoppelt ist.

Es ist günstig, wenn die Abtastvorrichtung in einem radialen Abstand von den oberhalb des Bohrloches befindlichen Gestängeteilen und zwischen Sektoren der Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Rohrverbindungen sowie den Klemmbacken der Gestänge-Abfangvorrichtung angeordnet ist und eine Einrichtung aufweist, welche zur kontaktlosen Erfassung der Markierungsringe der einzelnen Rohrlängen ausgebildet ist.

Es ist vorteilhaft, wenn die Hubeinrichtung in Form einer Winde mit hydraulischer Bremsanlage gestaltet und mit einem Flaschenzug ausgestattet ist, der einen in Führungen beweglichen Rollenblock mit dem Elevator aufweist, welcher mit hydraulisch betätigbaren Spannkeilen versehen ist.

Es ist zweckmäßig, wenn eine die Spannkeile des Elevators betätigende, im Rollenblock eingebaute und von einer Seilrolle desselben antreibbare hydraulische Pumpe mit einem an diese angeschlossenen gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher vorgesehen ist.

Es ist förderlich, wenn eine im Flaschenzug der Hubeinrichtung eingebaute, ein Nachsenken und ein Nachheben des Elevators bei stillstehender Winde ermöglichende Seilspanneinrichtung vorgesehen ist.

Die Verwendung einer solchen Seilspanneinrichtung bringt mehrere Vorteile mit sich, da sie die Aufgabe der Aufzugswinde vereinfacht und die Erzielung eines selbsttätigen Arbeitsablaufes erleichtert, da anderenfalls eine komplizierte Windensteuereinrichtung erforderlich wäre und auch ein erhöhter vorzeitiger Verschleiß der Bremsvorrichtung in Kauf genommen werden müßte. Darüber hinaus trägt die Seilspannvorrichtung zur Entlastung des Gewindes der Bohrgestängestöße bei und zur Stoßdämpfung bei Übernahme der auf die alte Einrichtung einwirkenden

ίο Belastung durch den Elevator. Die Seilspannvorrichtung kann auch zum Vorschub des Bohrwerkzeuges verwendet werden.

Es ist günstig, wenn die Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen auf der Abfangvorrichtung angeordnet ist, wobei die Sektoren der Vorrichtung sowohl eine Axial- als auch Radialausschläge des Bohrgestänges während des Zusammen- und Losschraubens der Gestängeteile ausgleichende Bewegungsmöglichkeit aufweisen.

Eine solche Anordnung der Verschraubungseinrichtung ermöglicht es, die Zahl von Arbeitsorganen zum Einspannen des Gestänges zu verringern, da die Abfangvorrichtung gleichzeitig zur Unterstützung des Gestänges und zur Sicherung desselben gegen Verdrehen während des Los- und Verschraubens der Gestängeteile dient und dadurch die Dauer der Arbeitsvorgänge durch Verkürzung der zur Betätigung der Greiforgane der Verschraubungs- und Abfangvorrichtung erforderlichen Zeit herabgesetzt wird. Darüber hinaus wird es hierbei ermöglicht, daß das Gestänge immer am Gestängestoß ergriffen wird, wodurch ein Verquetschen der Gestängeteile durch die Arbeitsorgane und ein Losschrauben an unvorhergesehener Stelle vermieden wird.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einrichtung der Abtastvorrichtung zur kontaktlosen Erfassung der Schraubverbindungen eine mit einem elektronischen Umformer elektrisch verbundene Induktionsspule ist, welche auf an den einzelnen Gestängeteilen befestigte diamagnetische Ringe ansprechbar ausgebildet ist.

Durch diese Abtastvorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß Gestängeteile von verschiedener Länge verwendet werden können und auch Störungen des normalen Arbeitsablaufes durch Addierung von Längentoleranzen der einzelnen Gestängeteile nicht zu befürchten sind.

Es ist bei einer derartigen Gestaltung auch vorteilhaft, daß sowohl glatte Gestängeteile als auch Gestängeteile mit Ansätzen verwendbar sind.

Es ist vorteilhaft, wenn der Regler einen kinematisch mit der Windentrommel der Hubeinrichtung verbundenen Fliehkraftregler und ein den Flüssigkeitsdruck in der Windenbremsanlage beeinflussendes und über einen Hebel mit dem Fliehkraftregler verbundenes Drosselventil enthält, wobei der Fliehkraftregler über eine elektrische Steuerung mit dem elektronischen Umformer der Induktionsspule und mit dem Drosselventil verbunden ist.

Eine derartige Gestaltung des Reglers ermöglicht

eine Aufrechterhaltung der vorgegebenen Geschwindigkeit beim Niederbringen und Ziehen des Gestänges sowie die Stillsetzung der Hubeinrichtung.

Durch den Regler wird es ermöglicht, den vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf beim Niederbringen

und Ziehen des Gestänges einzuhalten, der einen kurz dauernden Anlauf, eine Bewegung mit konstanter erhöhter Geschwindigkeit auf dem größten Wegabschnitt und einen Übergang auf eine der Stillsetzung

vorangehende Geschwindigkeit ermöglicht, wobei der Regler bei vorgegebener Höhenlage des Gestängestoßes eine Stillsetzung des Bohrgestänges vorsieht.

Es ist zweckmäßig, wenn das Rohrablagegestell eine um eine senkrechte Achse schwenkbare Übergabevorrichtung mit Arbeitsorganen enthält, von denen zumindest eines in bezug auf die Drehachse der Übergabevorrichtung in Radialrichtung hin- und herverschiebbar ist, und daß ein zur Aufnahme der Bohrgestängeteile dienender Speicherungsfächer längliche, in bezug auf die senkrechte Achse der Übergabevorrichtung radial verlaufende Schlitze aufweist.

Es ist zweckmäßig, wenn die Arbeitsorgane des Rohrablagegestells als zwei, ein Festhalten des jeweiligen Bohrgestängeteiles an dessen unterem und oberem Ende ermöglichende Reibungsgreifer gestaltet sind.

Es ist förderlich, wenn die Arbeitsorgane des Rohrablagegestells in Form einer als Reibungsgreifer gestalteten Zange für das obere Ende des Bohrgestängeteiles und einer Gabel für das untere Ende des Bohrgestängeteiles ausgebildet sind.

Eine derartige Gestaltung weist den Vorteil auf, daß sie baulich einfach ist und auf bequeme Weise selbsttätig gesteuert werden kann, wobei eine exakte Arbeitsweise erzielbar ist.

Es ist förderlich, wenn über der Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen eine das untere Ende des Gestängeteiles abfangende und dieses auf die Mitte des Bohrloches zentrierende weitere Fangeinrichtung angeordnet ist.

Es ist günstig, eine mit der Hubeinrichtung über eine Verriegelung verbundene, über der Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen angeordnete Vorrichtung zum Reinigen des Bohrgestänges beim fortschreitenden Ziehen desselben aus dem Bohrloch vorzusehen.

Eine derartige Vorrichtung zum Reinigen verlängert die Lebensdauer und trägt zur Aufrechterhaltung guter hygienischer Arbeitsbedingungen bei.

Es ist günstig, wenn eine mit dem Rohrablagegestell über eine Verriegelung verbundene Schmiervorrichtung zur Abschmierung des Gewindezapfens von Bohrgestängestößen vorgesehen ist.

Es ist vorteilhaft, wenn in der Verriegelungseinrichtung der Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen ein Geber zur Erfassung des Zeitpunktes der Beendigung der Fest- und Losschraubvorgänge und für die axiale Verschiebung der Sektoren der Vorrichtung angeordnet ist.

Es ist förderlich, wenn zur Durchführung der Verriegclungs- und Entriegelungsaufgaben bei den einzelnen Einrichtungen der Bohranlage elektrische bzw. clektrohydraulische sowie eine Fernbetätigung und in Störungsfällen eine Stillsetzung zulassende Geber eingesetzt sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht (Vorderansicht) der an einem Bohrturm angeordneten selbsttätigen Bohranlage zum Niederbringen und Ziehen eines Bohrgestänges,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht, .

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie B-B gemäß Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie C-C gemäß Fig. 2,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der zur Durchführung einzelner Arbeitsvorgänge dienenden, einzelne Baugruppen bildenden Einrichtungen mit einer schematischen Darstellung der diese selbsttätig steuernden hydraulischen und mechanischen Steuereinrichtungen,

Fig. 7 die Stellung der einzelnen Einrichtungen

ίο und des Bohrgestänges in Richtung längs der Bohrlochachse beim selbsttätigen Ablauf des Arbeitsspieles »Ziehen« in den einzelnen Phasen der Arbeitsvorgänge,

F i g. 8 eine gemäß F i g. 7 ähnliche Darstellung für den Ablauf des Arbeitsspieles »Niederbringen« in den einzelnen Phasen der Arbeitsvorgänge,

Fig. 9 die Vorrichtung zur Reinigung des Bohrgestänges in schematischer Darstellung,

Fig. 10 die Schmiervorrichtung für die Gewinde der Gestängeverschraubungcn in schematischer Darstellung,

Fig. 11 eine Teilansicht der mit der Gestänge-Abfangvorrichtung zur Feststellung der Höhenlage verbundenen Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Rohrverbindungen gemäß Fig. 6 in vergrößertem Maßstab.

An einem Bohrturm 1, der eine verschiedene bauliche Gestaltung aufweisen kann, sind Führungen 2 vorgesehen, in welchen ein mit einem Rollenblock 3 eine Einheit bildender Elevator 4 verschiebbar angeordnet ist. Der Rollenblock 3 ist an einem Seilzug 5 aufgehängt, der um einen im oberen Teil des Bohrturmes befindlichen feststehenden Kronenblock 6 geführt ist. Im unteren Teil des Bohrturmes ist am fest befestigten Ende des Seilzuges 5 eine Seilspanneinrichtung 7 angeordnet. Das andere Ende des Seilzuges 1 ist auf einer aus Windentrommel gestalteten Hubeinrichtung 8 der Bohrmaschinenwinde 9 befestigt. Die Hubeinrichtung 8 ist mit einem selbsttätig wirkenden Regler 10 zum Steuern der Geschwindigkeit der Hubeinrichtung und des Anhaltepunktes des Elevators 4 versehen.

Über der Bohrlochmündung ist eine Gestängeabfangvorrichtung 11 zur Feststellung der Höhenlage der Rohrverbindungen vorgesehen, sowie eine Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen des Gestänges angeordnet. Diese beiden Einrichtungen sind zu einer Baugruppe vereinigt. Seitlich am Bohrturm befindet sich etwa in halber Höhe desselben ein Rohrablagegestell 13, das für eine Speicherung und Wiederhernahme der einzelnen Gestängeteile 19 (Fig. 3, 4 und 6) dient. Über der Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Rohrverbindungen der Gestängeteile ist am unteren Ende der Führungen 2 eine Abfangvorrichtung 14 für das im Bohrloch befindliche Gestänge vorgesehen, die dazu dient, das untere Ende der Gestängeteile 19 abzufangen und gegen die Mitte des Bohrloches zu zentrieren. Auf der unteren Arbeitsbühne (Fig. 5) des Bohrturmes 1 ist eine Einrichtung 15 zur Erzeugung des Druckes in der Arbeitsflüssigkeit, ein Geräteschrank 16 und ein Steuerpult 17 angeordnet. Auf der oberen Arbeitsbühne (Fig. 3) befindet sich eine weitere Einrichtung 18 zur Erzeugung des Druckes in der Arbeitsflüssigkeit, welche die Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles 13 mit dem Drucköl versorgt.

Die Hilfseinrichtungen, wie eine Vorrichtung zur

Reinigung des Gestänges und eine Schmiervorrich-

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lung sind in den Fig. 1 bis 5 zur Wahrung einer besseren Übersicht fortgelassen worden.

Die aus den F i g. 6 und 11 ersichtliche schematische Darstellung der am Bohrturm angeordneten, für die Durchführung der einzelnen Arbeitsvorgänge dienende, einzelne Baugruppen bildenden Einrichtungen bezieht sich auf eine Spindelbohrmaschine mit hydraulischem Vorschub und stellt nur eine beispielsweise Ausführungsform für die in den Fig. 1 bis 5 in einer Gesamtansicht dargestellten Bohranlage dar.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der einzelnen Baugruppen der erfindungsgemäßen Bohranlage beschrieben:

Wie aus Fig. 6 und 11 ersichtlich ist, ist jedes der Gestängeteile 19 des Bohrgestänges mit diamagnetischen Markierungsringen 20, beispielsweise aus einer Alu-Legierung, versehen, die in einer bestimmten Entfernung vom stirnseitigen Ende jedes Gestängeteiles angeordnet sind. Diese Markierungsringe 20 bilden die Kennzeichnungsmittel für die Lage der .Stöße der Gestängeteile. Beim Ziehen des Gestänges wirken diese diamagnetischen Markierungsringe 20 mit einer als Induktionsspule 21 gestalteten Abtastvorrichtung zur kontaktlosen Erfassung der Schraubverbindungen zusammen, die zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung zur Feststellung der Höhenlage des Bohrgestänges und der Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen der Bohrgestänge angeordnet ist; diese Induktionsspule 21 ist auf an den einzelnen Gestängeteilen 19 befestigte diamagnetische Ringe 20 ansprechbar ausgebildet und ist elektrisch mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) elektronischen Umformer verbunden. Dieser Umformer ermöglicht im Zusammenwirken mit der Induktionsspule 21 und mit einer im Geräteschrank 16 angeordneten Kompensationsspule während des Ziehens des Gestänges eine Stillsetzung des Rollenblocks 3 in einer genau vorbestimmten Höhenlage und dient zum Zählen der bereits gezogenen Gestängeteile.

Ein auf die Hubeinrichtung 8 der Bohrmaschinenwinde 9einwirkeiiüer Regler der Hubeinrichtung und des Anhaltepunktes des Elevators ist als einheitliche Baugruppe mit dem Bezugszeichen 10 versehen.

In Führungen 2 des Rollenblockes 3 angeordnete Endschalter sind über einen Elektromagneten 22 und einen Hebel 23 mit diesem Regler 10 verbunden, der die Aufrechterhaltung der vorgegebenen Fördergeschwindigkeit des Gestänges oder eine Stillsetzung der Hubeinrichtung 8 zum Anheben und Absenken des Elevators ermöglicht. In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dieses Reglers 10 unter Verwendung eines Fliehkraftreglers 24 dargestellt, der über ein Kegelradpaar 25 mit der Hubeinrichtung 8 zum Anheben und Absenken des Elevators und über einen Hebel 26 mit einem den Flüssigkeitsdruck in der Öldruckbremsanlage der Winde beeinflussenden Drosselventil verbunden ist.

Zur Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit der durch einen Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebeangetriebenen Hubeinrichtung 8 zum Anheben und Absenken des Elevators sind zwei hydraulische Kraftzylinder 28,29 vorgesellen, deren einer der während des Niederbringens wirksamen Bremse und deren anderer der während des Ziehens wirksamen Bremse zugeordnet ist. Der erforderliche Druck in der Arbeiisflüssigkeit wird durch eine Pumpe 30 erzeugt. In der von der Pumpe beaufschlagten Druckleitung ist ein Steuerschieber 31 angeordnet, der je nach seiner Schaltstellungdie Druckflüssigkeit entweder in die hydraulische Anlage der Bohrmaschine oder in die Bremsanlage der Hubeinrichtung 8 leitet. Während des Arbeitsvorganges des Niederbringens wird die Druckflüssigkeit von der Pumpe 30 über ein System von elektromagnetisch betätigten Steuerschiebern dem Drosselventil 27 und über einen getrennten Steuerschieber dem Bremszylinder 28 zugeführt, der die

ίο Bewegung des Niederbringens des Gestänges beeinflußt. Unter der Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes wird der Kolben im Bremszylinder 28 verstellt, wobei die Größe der verstellenden Kraft durch den jeweils im System herrschenden Druck bestimmt wird. Dieser Druck wird mittels eines Drosselventils 27 eingestellt, dessen Kolben wiederum über den Hebel 26 mit dem Fliehkraftregler 24gekoppelt ist. Der Fliehkraftregler 24 hält durch Verstellung des Kolbens des Drosselventils 27 im System einen Druck aufrecht, der zur Erzeugung eines solchen Bremsmomentes erforderlich ist, bei welchem das Gestänge mit einer bestimmten, durch den Fliehkraftregler 24 eingestellten Geschwindigkeit niedergebracht wird. Der Fliehkraftregler 24 kann in zwei verschiedene Betriebsstellungen eingestellt werden, und zwar für eine Schnell- und eine Langsamniederbringung des Gestänges. Die Umschaltung von einer Betriebsstellung auf die andere erfolgt durch den Elektromagneten 22, der von den Endschaltern an den Führungen 2 betätigt wird.

Werden nun die zugeordneten Elektromagneten in eine Stellung für ein Aufholen des Bohrgestänges umgeschaltet, so wird die Druckflüssigkeit über die Steuerschieber den Zylindern 28, 29 so zugeführt, daß die der Bewegung des Niederbringens zugeordnete Bremse gelöst und die das Ziehen beeinflussende Bremse angezogen wird. Das Bohrgestänge wird durch die von einem Elektromotor angetriebene Windentrommel mit einer Geschwindigkeit hochgezogen, die durch die technischen Kenndaten der Bohrmaschine bestimmt wird. Der Maximaldruck im System wird hierbei durch das Ventil 32 bestimmt. Durch die Wirkung des Fliehkraftreglers 24 und des Drosselventils 27 wird im System ein Druck aufrechterhalten, bei dem an der das Ziehen beeinflussenden Bremse ein Bremsmoment entsteht, das der voreingestellten, der Stillsetzung vorangehenden Geschwindigkeit des gezogenen Gestänges entspricht.

Ein Stillsetzen der Winde erfolgt durch Entregen der Betätigungsmagneten durch Steuerschieber.

Hierbei tritt die Arbeitsflüssigkeit aus dem Bremszylinder 28 durch die Wirkung einer Feder 33 zum Ablauf hin aus. Der gleiche Vorgang spielt sich auch beim Zylinder 29 unter der Wirkung einer Feder 34 ab. Bei Störungen wird ein Druckwächter 35 in der ÖI-leitung des Reglers 10 der Hubeinrichtung und des Anhaltepunktes des Elevators wirksam und bewirkt beim Zusammenbruch des Druckes in der Ölleitung eine Stillsetzung des Systems.

An Stelle des Fliehkraftreglers 24 kann auch ein Tachogenerator verwendet werden, ohne daß das Prinzip der Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit der Winde der Hubeinrichtung geändert wird.

Zum Festklemmen und Halten des Gestänges während des Niederbringens oder Ziehens dient der EIevator 4, welcher mit dem Rollenblock 3 und den zugehörigen Steuereinrichtungen eine einheitliche Baugruppe bildet, wobei der Elevator hydraulisch betätigbare Spannkeile 38 aufweist, die unter dem

Druck der auf einen Kolben 37 einwirkenden Arbeitsflüssigkeit in schräg verlaufenden Nuten des Elevatorgehäuses verschoben werden können.

Der Elevator 4 ist im Gehäuse des Rollenblockes 3 in Lagern 38 drehbar aufgehängt. Innerhalb des mittels Laufrollen 39 in Führungen 2 verschiebbaren Rollenblockes 3 ist eine hydraulische Plungerpumpe 40 eingebaut, die von der Seilrolle 41 des Rollenblokkes 3 angetrieben wird und zum Antrieb des die Spannkeile 36 betätigenden Kolbens 37 dient. Während der Bewegung des Rollenblockes 3 fördert die Pumpe 40 Arbeitsflüssigkeit in einen gasbeaufschlagten Druckflüssigkeitsspeicher 42. Im Augenblick einer Stillsetzung des Rollenblockes 3 durch entsprechende Erregung des zugeordneten Elektromagneten, tritt die Druckflüssigkeit aus dem Druckflüssigkeitsspeicher 42 über einen von einem Hahn 44 betätigten Steuerschieber 43 in den entsprechenden, ein Verschieben der Spannkeile bewirkenden Zylinderraum des Elevators 4 ein.

Das Steuersignal zum Öffnen der Spannkeile 36 des Elevators 4 wird von einem Endschalter 45 ausgelöst. Wird der zugeordnete Elektromagnet durch das Steuersignal des Endschalters 45 erregt, so beaufschlagt die Druckflüssigkeit aus dem Druckflüssigkeitsspeicher 42 über einen Hahn 44 die andere Kolbenstirnfläche des Steuerschiebers 43. Unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes verschiebt sich der Kolben des Steuerschiebers und stellt eine Verbindung zwischen der Druckleitung und der anderen Seite des Kolbens 37 her. Der Kolben 37 bewegt sich nach unten, wobei die Spannkeile 36 das Bohrgestänge ergreifen. Die die andere Stirnseite des Kolbens 37 beaufschlagende Flüssigkeit wird durch Kanäle 46 des Elevators 4 zum Ablauf in den Ölbehälter 47 abgeleitet.

Ein am Ende des Einspannvorganges erfolgender Druckanstieg wird von einem Druckwächter 48 erfaßt, der eine Unterbrechung des Einspannvorganges bewirkt.

Die mit den zugehörigen Steuereinrichtungen eine einheitliche Baugruppe bildende Speicherungseinrichtung für die Ablage der einzelnen Gestängeteile in einem Rohrablagegestell 13 besteht aus einer um eine senkrechte Achse schwenkbaren Übergabevorrichtung 49 mit Arbeitsorganen 50 und 51 und einem das Rohrablagegestell 13 bildenden Speicherungsfächer 52 zur Aufnahme der Gestängeteile 19. Die Übergabevorrichtung 49 kann durch einen hydraulischen Zylinder 53 geschwenkt werden (Fig. 6). Das Arbeitsorgan 50 kann durch einen hydraulischen Zylinder 54 in bezug zur Übergabevorrichtung 49 in radialer Richtung hin- und herverschoben werden. Das Arbeitsorgan 51 ist dagegen an der Vorrichtung 49 fest angebracht. Falls beide Arbeitsorgane 50 und 51 mit je einem Reibungsgreifer ausgestattet sind, muß das Arbeitsorgan 51 ebenfalls in radialer Richtung verstellbar sein.

Das Arbeitsorgan 50 stellt bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen einen in Form einer Zange 55 gestalteten Reibungsgreifer dar. Das öffnen und Schließen der Zange 55 erfolgt durch einen hydraulischen Arbeitszylinder 56. Die Zange 55 ist höhenverstellbar und wird in senkrechter Ebene durch einen Zylinder 57 bewegt. Das Arbeitsorgan 51 ist in Form einer das untere Ende des jeweiligen Gestängeteiles ergreifenden Gabel 58 ausgebildet.

Der das Rohrablagegestell 13 bildende Speicherungsfächer 52 enthält ein unteres 59 und ein oberes Rohrablagegestell 60 mit länglichen, zur senkrechten Drehachse der Übergabevorrichtung 49 radial verlaufenden Schlitzen 61.

Die Speicherungseinrichtung für das Rohrablagegestell 13 wird mit Drucköl von der zur Erzeugung des Druckes dienenden Einrichtung 18 versorgt, die zwei Pumpen 62 und 63 aufweist, deren eine die Arbeitszylinder 56 und 57 und deren andere die übrigen Arbeitszylinder antreibt sowie auch die beiden zur

ίο Begrenzung des Schwenkbereiches schwenkbaren Übergabevorrichtungen 49 und der Arbeitsorgane 50, 51 dienenden Arbeitszylinder 64 und 65.

Wird ein einen Hahn 67 betätigender Elektromagnet 66 erregt, so tritt Druckflüssigkeit von der Pumpe 62 in den deckelseitigen Raum des Zylinders 56 ein und bewirkt eine Verstellung des Zylinderkolbens und dadurch ein Schließen der Zange 55 (mit dem Ausdruck »deckelseitiger Raum« ist der von der das Arbeitswerkzeug tragenden Kolbenstange freie Raum bezeichnet). Wird der Elektromagnet 66 stromlos und dagegen der den Hahn 67 betätigende Elektromagnet 68 erregt, so wird dadurch der deckelseitige Raum des Zylinders 56 mit der Ablaufleitung verbunden, wobei der Kolben unter der Wirkung einer Feder 69 die Arbeitsflüssigkeit aus dem Zylinder in einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Flüssigkeitsvorratsbehälter verdrängt. Die Arme der Zange 55 werden hierdurch auseinandergespreizt, wodurch die Zange geöffnet wird.

In der Schließstellung der Zange 55 wird die im Zylinder 56 befindliche Arbeitsflüssigkeit durch ein Rückschlagventil 70 abgesperrt, das somit ein ungewolltes öffnen der Zange 55 verhindert. Die Signale zur Erregung der Elektromagneten 66, 68 werden durch die zugeordneten Endschalter und Druckwächter erzeugt. Ein Endschalter 71 bewirkt ein Öffnen und ein Druckwächter 72 ein Schließen der Zange. Diese Steuerelemente lösen auch die Signale zur Einleitung weiterer Arbeitsvorgänge und zur Entregung der Elektromagneten 66, 68 aus.

Eine Höhenverstellung der Zange 55 erfolgt durch

einen Zylinder 57 (Fig. 6) in der ähnlichen Weise.

Ein das Arbeitsorgan 50 des Rohrablagegestelles

13 in radialer Richtung verstellender Zylinder 54 kann während des Arbeitsablaufes des Niederbringens und Ziehens folgende Arbeitsvorgänge ausführen: einen Vorwärts- oder Rückwärtshub im Schnellgang und einen Vorwärts- oder Riickwärtshub im Langsamgang. Zur Verwirklichung dieser Arbeitsvorgänge sind zwei elektrisch betätigte umsteuerbare Steuerschieber 73, 74, zwei Drosselventile 75, 76 und ein Rückschlagventil 77 vorgesehen. Bei Betätigung der Steuerschieber 73, 74 gelangt der durch die Pumpe 63 erzeugte Druckstrom in den deckelseitigen Raum des Zylinders

54. Da das Drosselventil auf einen derartigen Durchfluß eingestellt ist, bei dem die Verstellung im Schnellgang erfolgt, während die Einstellung des Drosselventils 75 dem Langsamgang entspricht, wird der Kolben des Zylinders 54 im Schnellgang nach vorn bewegt.

Um bei der Annäherung der Zange 55 an den Gestängeteil 19 einen Stoß zu vermeiden, sind in der Bewe-Luingsbuhn des Kolbens des Zylinders 54 Endschalter ■angeordnet, die eine Umschaltung des Steuerschiebers 74 bewirken.

Wird der Steuerschieber 74 versteilt, so durchfließt die Druckflüssigkeit den Steuerschieber 73 und die beiden Drosselventile 75, 76. Die Kolbengeschwindigkeit des Zylinders 54 wird hierbei entsprechend

verlangsamt. Bei Verstellung des Steuerschiebers 73 wird ein Zutritt von Druckflüssigkeit zum Zylinder 54 gesperrt, wodurch der Kolben desselben zum Stillstand kommt.

Um den Kolben des Zylinders 54 in die Ausgangsstellung zurückzubringen, werden die Steuerschieber in die entgegengesetzten äußersten Stellungen verstellt. Dabei wird ein Zutritt von Druckflüssigkeit gesperrt und die am Zylinder 54 angeschlossene Leitung mit dem Ablauf verbunden. Unter der Wirkung eines Gewichtes 78 bewegt sich der Kolben des Zylinders 54 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei die Arbeitsflüssigkeit aus dem deckelseitigen Zylinderraum 76 verdrängt wird. Da der Druckflüssigkeitsstrom hierbei durch das Drosselventil 76 geleitet wird, erfolgt die Verstellung des Kolbens im Schnellgang.

Ein langsames Zurückziehen des Kolbens im Zylinder 54 wird durch Verstellung des Steuerschiebers 74 in seine linke äußerste Stellung erreicht. Dabei erfolgt ein Ablauf von Arbeitsflüssigkeit über die beiden Drosselventile 75,76 und den Steuerschieber 73. Der maximale Druck im System wird mit einem Sicherheitsventil 79 eingestellt.

Die Steuersignale zur Betätigung von Verstellmagneten für die Steuerschieber 73 und 74 sowie die Signale zur Einleitung weiterer Arbeitsvorgänge werden von den zugeordneten Endschaltern und Druckwächtern ausgelöst.

Die Drehung der Übergabevorrichtung 49 zusammen mit den Arbeitsorganen 50, 51 aus einer zum Speicherungsfächer 52 gerichteten Stellung in eine zum Bohrloch gerichtete Stellung wird mit dem Zylinder 53 durchgeführt. Hierzu wird ein den Hahn 81 betätigender Elektromagnet 80 erregt. Die Druckflüssigkeit gelangt von der Pumpe 63 in den kurbelseitigen Raum des Zylinders 53 und bewirkt eine Schwenkung der Arbeitsorgane 50, 51 in Richtung zum Bohrloch hin.

Zur Schwenkung der Arbeitsorgane 50, 51 in der Richtung vom Bohrloch zum Speicherungsfächer 52 wird ein einen Hahn 81 betätigender Elektromagnet 82 erregt. Die Druckflüssigkeit gelangt auf demselben Wege in den deckelseitigen Raum des Zylinders 53 und bewirkt eine Schwenkung der Übergabevorrichtung 49 in vorgegebener Richtung. Die Elektromagneten werden desgleichen durch zugeordnete Endschalter betätigt. Während des Arbeitsablaufs kann das Rohrablagegestell 13 folgende Stellungen einnehmen:

a) eine äußerste rechte gegen die Mitte des Bohrloches gerichtete Stellung, die durch einen festen Anschlag 83 mit einem Endschalter 84 begrenzt wird,

b) drei weitere vorbestimmte, in Richtung der drei Schlitze 61 des Speicherungsfächers 52 gerichtete Stellungen, wobei die dem äußersten linken Schlitz entsprechende Stellung durch einen festen Anschlag 85 und die den zwei übrigen Schlitzen entsprechenden Stellungen durch verstellbare Anschläge festgelegt, werden. Als verstellbare Anschläge dienen die Kolbenstangen hydraulischer Zylinder 64, 65, die durch Hähne 86, 87 gesteuert werden.

Wird einer der die Hähne 86 bzw. 87 betätigenden Elektromagnete erregt, so tritt Druckflüssigkeit aus der Druckleitung der Pumpe 63 in den deckelseitigen Raum des Zylinders 64 bzw. 65 ein und bewirkt hier eine Verschiebung des Kolbens gegen die Wirkung einer Feder 88 bzw. 89, wobei der zugeordnete Anschlag ausgefahren wird. Werden die Hähne 86 bzw. 87 entsprechend umgeschaltet, so wird der deckelseitige Raum des Zylinders 64 bzw. 65 mit der Ablaufleitung verbunden. Die die Hähne 86, 87 betätigenden Elektromagnete werden durch Endschalter gesteuert. Die Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen ist auf der Gestängeabfangvorrichtung 11 zur Feststellung der Höhenlage der Rohrverbindungen angeordnet (Fig. 6). Die Arbeitsorgane der Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen haben außer in Axialrichtung auch eine Möglichkeit zur Bewegung in Radialrichtunggegenüber der Bohrlochachse, damit der Radialschlag des Bohrgestänges während der Trenn- und Zusammensetzvorgänge ausgeglichen werden kann. Die Arbeitsorgane ermöglichen einen Durchgang des Elevators 4 zum Ergreifen des Gestänges am oberen Teil einer Verbindungsbuchse 91.

Die Gestängeabfangvorrichtung, die mit einem durch Drehung schließbaren Klemmverschluß versehen ist, besteht aus der Kombination zweier Einrichtungen, aus einer Gestängeabfangvorrichtung 11 zum Halten des Gestänges im Schwebezustand und zum Feststellen der Höhenlage desselben und aus einer über dieser angeordneten und mit dieser verbundenen Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen (Schlüssel) beim Zusammenschrauben und Auseinanderschrauben der einzelnen Gestängeteile 19 des Bohrgestänges, die als durch Drehung schließbarer Klemmverschluß gestaltet ist.

Die mit 6 Klemmbacken ausgestattete hydraulisch betätigbare Gestängeabfangvorrichtung 11 bildet in ihrer baulichen Gestaltung eine bei Druckabfall im hydraulischen System selbsttätig schließbare Klemmhalterung, durch die die Gestängeteile 19 im Schwebezustand gehalten werden können und durch die bei Öffnung die Klemmbacken 92 so weit auseinandergespreizt werden, daß sich ein für ein Einführen und unbehindertes Durchlassen des Bohrwerkzeuges erforderlicher freier Querschnitt ergibt. Die Klemmbacken 92 der Gestängeabfangvorrichtung 11 sind in horizontalen Führungsnuten eines Halteringes 174 gelagert, der sich mittels als Federn gestalteter Stoßdämpfer 93 gegen eine feststehende Stütze des Körpers 175 der Gestängeabfangvorrichtung 11 abstützt und längs einer inneren vertikalen Führungsfläche derselben verschiebbar ist.

Längs einer äußeren vertikalen Führungsfläche dieses Körpers 175 ist mittels hydraulischen Kraftzylindern (94, 95), die durch einen elektrisch betätigbaren richtungsumsteuerbaren Steuerschieber 96 und ein Drosselventil 97 gesteuert werden, in vertikaler Richtung hin- und herverschiebbar ein kegelstumpfförmiger Klemmring 103 angeordnet, der mit geneigten Flächen gestaltete Führungsnuten aufweist, die beim Festklemmen mit entsprechenden Führungen der Klemmbacken 92 zusammenwirken.

Bei Aufwärtsbewegung des Klemmringes 103 berührt dieser zunächst eine gegen die Senkrechte mit großem Neigungswinkel gestaltete Fläche der Klemmbacken 92, wodurch diese mit großer Geschwindigkeit über einen Großteil des Verschiebungsweges einander angenähert werden, worauf anschließend das endgültige Verklemmen mittels selbsttätig abbremsend wirkenden Führungsflächen des Klemmringes 103 erfolgt.

Das Öffnen der Klemmbacken 92 kann erst nach erfolgtem Ergreifen des Bohrgestänges an der Verbindungsmuffe 91 durch den Elevator 4 erfolgen (siehe Fig. 6).

Bei Verlagerung der Belastung von der Gestängeabfangvorrichtung 11 auf den Elevator 4 tritt eine elastische Längsdehnung des tragenden Seiles 5 des Flaschenzuges ein. Hierbei erfolgt in den Grenzen dieser Längsdehnung eine gemeinsame Verschiebung des Klemmringes 103, des Halteringes 174 und der Klemmbacken 92 nach unten. Dann bleibt der Haltering 174 nach einiger Zeit stehen, wogegen der Klemmring 103 unter der Einwirkung der Kraftzylinder 94, 95 seine Abwärtsbewegung fortsetzt und die Klemmbacken freigibt.

Das Öffnen der Klemmbacken 92 erfolgt mittels Einwirkung von Rückholfedern 176, worauf ein Sichanheben des Halteringes 174 in die Ausgangsstellung erfolgt. Die Beendigung der Abwärtsbewegung des Klcmmringes 103 wird mittels einer Nocke 99 über den Steuerschieber 98 auf zwei Druckwächter 101 übertragen.

Wird der Kolben des Steuerschiebers 96 nach rechts verstellt, so tritt die Druckflüssigkeit aus der Druckleitung der Pumpe 102 der Druckstromerzeugungsstation 15 in die kurbelseitigen Räume der erwähnten Zylinder 94, 95 ein. Unter der Wirkung des Flüssigkeitsdrucks verschieben sich die Kolben dieser Zylinder und bewirken über den Klemmring 103 eine Verstellung der Klemmbacken 92, wobei diese das Bohrgestänge einspannen. Die Flüssigkeit aus den deckelseitigen Zylinderräumen wird hierbei über den Steuerschieber 96 zum Ablauf verdrängt. Im Augenblick des Einspannens des Bohrgestänges durch Klemmbacken 92 steigt der Flüssigkeitsdruck im System schroff an. Dieser Druckanstieg wird durch den Druckwächter 100 erfaßt, der hierbei ein Steuersignal zur Rückstellung des Steuerschiebers 96 und zur Einleitung weiterer Arbeitsvorgänge auslöst.

Zum Öffnen der Klemmbacken 92 wird der Steuerschieber 96 nach links verstellt. Dabei gelangt die Druckflüssigkeit von der Pumpe 102 in die deckelseitigen Zylinderräume der Zylinder 94, 95. Die Zylinderkolben fahren nach unten und bewirken eine Freigabe der Klemmbacken 92 durch den Klemmring 103. Am Hubende verstellt der Klemmring 103 die Nocke 99 des Steuerschiebers 98, der hierbei eine Stellung einnimmt, bei der der Druckwächter 101 in Verbindung mit der Druckleitung gesetzt wird. Der Druckanstieg im System am Hubende des Klemmringes 103 wird durch den Druckwächter 101 erfaßt. Dieser gibt ein Signal zur Zurückstellung des Steuerschiebers 96 und zum Eingriff anderer Arbeitsorgane. Die rückfließende Arbeitsflüssigkeit aus dem anderen Zylinderraum der Zylinder 94,95 wird zum Ablauf geleitet. Das Drosselventil 97 ermöglicht eine Einstellung des Durchflußstromes in Richtung zur Halteeinrichtung 11 und somit der Verstellgeschwindigkeit der Klemmbacken 92.

Die Erregung und Entregung der Betätigungsmagnete des Steuerschiebers 96 wird durch elektrische Impulse bewirkt, die von der Induktionsspule 21 und von den zugeordneten Druckwächtern erzeugt werden.

Die Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen weist drei sich über Gewindezapfen 120 zwangsweise schließende, für ein Anziehen bzw. Lösen in beiden Richtungen betätigbarc klemmbackenförmige Sektoren 90 auf. Diese Vorrichtung 12 ist derart gestaltet, daß eine unbehinderte Verschiebung derselben sowohl in axialer Richtung als auch in horizontaler Ebene möglich ist.

Die selbsttätig verkeilbaren klemmbackenförmigen Sektoren 90 mit gemeinsamer Verzahnung 177 sitzen auf Achsen 178 eines Körpers 179 der Vorrichtung 12, der in horizontaler Ebene frei verschiebbar auf einem Flansch eines spindelförmigen Körpers 180 an-

geordnet ist, der innerhalb einer Hülse 181 mittels eines Mitnehmerzapfens in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Die Hülse 181 ist mittels Kugellagern innerhalb eines mit dem Körper 175 der Gestängeabfangvorrichtung 11 verschraubten Ge-

stells 182 der Vorrichtung 12 angeordnet und mit einer durch einen hydraulischen Zylinder 105 betätigbaren, die klemmbackenförmigen Sektoren 90 zusammenziehenden oder auseinanderführenden Bremse 106 versehen. Innerhalb des Gestelles 182 ist eine als Induktionsspule 21 gestaltete Abtastvorrichtung vorgesehen, die mit einem dielektrischen Markierungsring 20 an den Bohrgestängeteilen zusammenwirkt und als Kennzeichnungsmittel für ein selbsttätiges Anhalten der Verbindungsbuchse 91 auf der erforderlichen Höhenmarkierung dient.

Die Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen als Ganzes ruht mittels Federn 183 auf einer mit dem Antrieb durch eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Einrichtung verbunde-

ncn, auf dem Gestell 182 lagernden Scheibe 184, die durch den Flüssigkeitsmotor 104 über Zahnräder 185, 186 in Drehung versetzt wird. Die Überwindung des beim Lockern der Gestängeverschraubung auftretenden erhöhten Anfangsdrehmomentes erfolgt durch

den gleichen in diesem Zeitpunkt mit erhöhtem Druck von einer besonderen Hochdruck-Zahnradpumpe 117 beaufschlagten hydraulischen Motor 104.

Die Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen mit der mit dieser zusammenwirkenden Gestängeabfangvorrichtung 11 weist desgleichen einen Geber als Kennzeichnungsmittel für die axiale Verschiebung der Vorrichtung 12 auf, der den Zeitpunkt der Beendigung des Vorganges des Anziehens oder Lösens erfaßt (119, 110, 109, 113).

Die Gestängeabfangvorrichtung 11 ist zusammen mit der Vorrichtung 12 in bezug auf die Bohrlochachse unverschiebbar auf einem gemeinsamen Fundament mit der Bohrmaschinenwinde 9 unmittelbar unter der Arbeitsfläche des Bohrturmes gelagert.

Die Speisung der hydraulischen Einrichtungen der Gestängeabfangvorrichtung 11 und der Vorrichtung 12 erfolgt von einer Einrichtung zur Erzeugung des Druckes in der Arbeitsflüssigkeit 15, und die elektrische Steuerung derselben erfolgt von einem gemeinsamen Steuerpult 17.

Zum Steuern des hydraulischen Motors 104 und des hydraulischen Zylinders 105 sind richtungsumsteuerbare Steuerschieber 107,108,109 und Drosselventile 111, 112 vorgesehen. Die Betätigung der Steuerschieber 107, 108 erfolgt elektrisch, während der Steuerschieber 109 von einer auf einer Kurve ablaufenden Rolle 110 verstellt wird. Im System sind Druckwächter 113, 114 und Rückschlagventile 115, 116 vorgesehen.

Nachstehend werden die Vorgänge während des Anziehens und Lösens der Schraubverbindungen der Gestängeteile 19 näher erläutert:

Durch Verstellung des Steuerschiebers 108 in die

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linke Schaltstullung wird die Druckflüssigkeit von den Pumpen 102 und 117 zum hydraulischen Motor 104 geleitet, der hierbei in Bewegung gesetzt wird. Der Motor 104 läuft dabei mit einer niedrigen Umlaufgeschwindigkeit, da die zurückfließende Arbeitsflüssigkeit über den Steuerschieber 108 und über ein auf eine kleine Durchflußmenge eingestelltes Drosselventil 112 zum Ablauf geleitet wird. Gleichzeitig tritt die Druckflüssigkeit von der Pumpe 102 über den Steuerschieber 118 in den deckelseitigen Raum des die Bremse 106 betätigenden hydraulischen Zylinders 105 und bewirkt ein Anziehen der Bremse. Derart werden die klemmbackenformigen Sektoren 90 bei angezogener Bremse 106 und laufendem Motor 104 so weit geschlossen, bis der Bohrgestängestoß eingespannt ist.

In dem Augenblick, in dem die Sektoren 90 den Gestiingesloß ergreifen, steigt der Flüssigkeitsdruck im System an. Dieser Druckanstieg wird durch den Druckwächter 113 erfaßt, der hierbei eine Umschaltung der Steuerschieber 107 und 118 bewirkt. Gleichzeitig wird ein in Fig. 6 nicht dargestelltes Zeitrelais erregt, dessen Einstellung derjenigen Zeitspanne entspricht, die zum vollständigen Lösen der Verschraubung erforderlich ist. Der Kolben des Steuerschiebers 118 wird durch dieses Zeitrelais nach unten verstellt und gibt dadurch den Durchfluß von der Druckleitung zum kurbelseitigen Raum des Zylinders 105 der Bremse 106 und vom deckelseitigen Raum zur Ablaufleitung frei.

Hierbei wird die Bremse 106 der Kupplungseinrichtung 12 gelöst. Gleichzeitig wird der Steuerschieber 107 in seine äußerste rechte Stellung gebracht und gibt fürdie aus dem Motor 104 rückfließende Arbeitsflüssigkeit den Durchfluß über das Drosselventil 111 frei, das auf eine größere Durchflußmenge eingestellt ist als das Drosselventil 112.

Beim Lösen der Bremse 106 im Augenblick des maximalen Druckanstiegs im System wird die Druckflüssigkeit zur Speisung des Flüssigkeitsmotors 104 nur von der Pumpe 117 gefördert. Nach erfolgtem Lockern der Verschraubung wird das Widerstandsmoment kleiner, und dabei sinkt auch entsprechend der Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung der Pumpe 117. Die Pumpe 102 wird dann wieder an die Pumpe 117 angeschlossen. Dadurch, daß die Arbeitsflüssigkeil aus dem Motor 104 schnell abfließt, erfolgt jetzt ein schnelles Lösen der Verbindung.

Zur Erfassung des Zeitpunktes der Beendigung des Vorganges des Lösens der Schraubverbindung ist in der Kupplungseinrichtung 12 ein Geber für die axiale Verschiebung angeordnet, der aus dem durch die Rolle 110 betätigten Steuerschieber 109 und dem Druckwächter 113 besieht.

Beim Lösen einer Schraubverbindung eines Gestängeteiles 19 wird der gelöste Bohrgestängeteil 19 durch das Gewinde angehoben, wobei auch die Sektoren 90 mitgenommen werden. Diese verstellen über einen Stößel 119 die Rolle 110, wodurch der Steuerschieber 109 betätigt wird, der hierbei die Druckleitung mit dem Druckwächter 113 verbindet. Sobald der Druckwächter 113 den Zeitpunkt der Beendigung des Auseinanderschraubensdes Gewindezapfens 120 und der Verbindungsbuchse 91 erfaßt und das Zeitrelais (in der Zeichnung nicht dargestellt), das bei Beginn des Lösungsvorganges erregt wurde, angesprochen hai, werdendie Steuerschieber 107, 108 und 118 zurückgestellt und darauf lediglich der Steuerschieber 108 derart betätigt, daß er aus der linken in die rechte Stellung verschoben wird, wodurch er eine Umsteuerung des hydraulischen Motors 104 bewirkt. Der Kolben des Steuerschiebers 118 wird nach oben geführt und bewirkt eine Umschaltung der Verbindungslei-Uingen der Räume des Zylinders 105, wodurch die Bremse 106 der Kupplungseinrichtung 12 angezogen wird. Weiterhin werden die Sektoren 90 geöffnet. In dem Augenblick, wo diese ihre äußerste Stellung erreichen, steigt der Flüssigkeitsdruck an. Dieser Druckanstieg bringt den Druckwächter 114 zum Ansprechen, wodurch das Steuerschiebersystem so gesteuert wird, daß die Druckleitung der Pumpe 117 mit Ablauf verbunden wird.

Müssen die Gestängeteile zusammengeschraubt werden, so wird der Steuerschieber 108 nach links verstellt und ein Sicherheitsventil 121 in Tätigkeit gesetzt, das auch während des Vorganges des Auseinanderschraubens wirksam war. Der Flüssigkeitsmotor 104 läuft dann mit einer niedrigen Drehzahl an, da die rückfließende Arbeitsflüssigkeit den Widerstand des Drosselventils 112 überwinden muß. Die Bremse 106 der Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen wird angezogen, und es beginnt das Schließen der klemmbackenformigen Sektoren 90.

In demjenigen Augenblick, wo die Sektoren 90 den Gestängestoß ergreifen, steigt der Flüssigkeitsdruck im System an und bringt den Druckwächter 114 zum Ansprechen. Dieses bewirkt ein Rückstellen der Steuerschieber 107,118, wobei die Bremse 106 gelöst und der Durchfluß über das Drosselventil 111 freigegeben wird. Es erfolgt ein schnelles Anziehen der Verschraubung. Mit dem fortschreitenden Zusammenschrauben bewegt sich der Gestängeteil 19 abwärts und betätigt den Geber für die axiale Verschiebung der Sektoren 90. Meldet der Druckwächter 113 den vorhandenen Druck an und hat der Druck in der Druckleitung der Pumpe 117 den An-.sprechwert des Druckwächters 114, so werden die Betätigungsmagnete der Steuerschieber 118, 107 entregt und der Steuerschieber 108 umgeschaltet. Dadurch werden die Sektoren 90 nach vollzogener Zusammenschraubung der Verbindung in der gleichen Weise geöffnet, wie dies während des Auseinanderschraubungsvorganges der Fall war.

Am unteren Ende der Führungen 2 befindet sich eine Abfangvorrichtung 14 zum Fangen und Zentrieren des unteren Endes der Gestängeteile 19 auf die Mitte des Bohrloches, die von zwei hydraulischen Kraftzylindern 122, 123 mittels durch Exzenternokken 126 betätigte Steuerschieber 124, 125 gesteuert werden. Zur Betätigung der Abfangvorrichtung 14 sind in der gemeinsamen Einrichtung 15 zur Erzeugungdes Druckes in der Arbeitsflüssigkeit zwei elektrisch verstellbare Steuerschieber 127, 128 vorgesehen. Die Verstellgeschwindigkeit der Arbeitsorgane der Abfangvorrichtung 14 ist durch ein in der Druckleitung vorgesehenes Drosselventil 129 einstellbar.

Die Arbeitsorgane 130 der Abfangvorrichtung 14 können während der Arbeit eine der folgenden drei Stellungen einnehmen: eine Schrägstellung beim Abfangen des unteren Endes eines Bohrgestängeteiles 19, eine waagerechte Stellung beim Zentrieren des Bohrgestängeteiles 19 und eine senkrechte Stellung beim Durchführen des Rollcnblockes durch die Abfangvorrichtung. Wird der Steuerschieber 127 nach unten verstellt, so tritt von der Pumpe 102 über das

Drosselventil 129 Druckflüssigkeit in die kurbclseitigen Zylinderräume der Zylinder 122, 123 ein. Dabei werden die Arbeitsorgane 130 aus der senkrechten Stellung in eine Schrägstellung geschwenkt. Die Rückfliissigkeit aus den deckelseitigen Räumen der Zylinder 122,123 fließt hierbei über die Steuerschieber 124, 125 zum Ablauf. Mit fortschreitender Abwärtsschwenkung der Arbeitsorgane 130 werden die Steuerschieber 124, 125 durch Exzenternocken 126 nach unten verstellt, wodurch ein Durchfluß aus den deckelseitigen Räumen der Zylinder 122, 123 zum Ablauf gesperrt und die Arbeitsorganc 130 in einer schräg geneigten Lage stillgesetzt werden. Um einen gegenseitigen Zusammenstoß der Arbeitsorgane 130 während der Abwärtsschwenkung derselben zu verhindern, sind in den an die deckelseitigen Räume der Zylinder 122, 123 angeschlossenen Leitungen Drosselventile mit Rückschlagventilen (in Fig. 6 nicht gezeigt) eingebaut. Bei der Schwenkung der Arbeitsorgane 130 wird die Arbeitsflüssigkeit aus den deckelseitigen Zylinderräumen mit verschieden großer Geschwindigkeit verdrängt. Dies läßt sich beispielsweise durch Anordnung eines Drosselventils in der Ablaufleitung des einen Zylinders und eines Rückschlagventils in der Ablaufleitung des anderen Zylinders erreichen.

Die Verstellung der Arbeitsorgane 130 in die Waagerechtstellung erfolgt durch Zuführung von Druckflüssigkeit in die kurbelseitigen Räume der Zylinder 122, 123 über die Steuerschieber 127, 128. Zum Senkrechtstellen der Arbeitsorgane 130 wird über die Steuerschieber Druckflüssigkeit in die deckelseitigen Räume der Zylinder 122, 123 geleitet.

Das fest verankerte Ende des Seilzuges 5 ist mit einer ein Nachsenken und Nachheben des Elevators 4 bei stillstehender Winde ermöglichenden Seilspanneinrichtung 7 verbunden, die aus einem Rahmen 131 besteht, in welchem zwei in jeweils einander entgegengesetzten Richtungen verstellbare Schlitten 132, 133 angeordnet sind, deren jeder eine Gruppe von Seilrollen 134 trägt. Die Schlitten 132, 133 werden durch Zylinder 135,136 verstellt, die durch drei richtungsumsteuerbare elektrisch betätigte Steuerschieber 137, 138, 139 gesteuert werden. Die Seilspanneinrichtung 7 dient dazu, ein Nachsenken oder Nachheben des mit dem Elevator 4 verbundenen RoI-lenblockcs 3 bei stillstehender Winde zu ermöglichen. Eine derartige Verstellung des mit dem Elevator 4 verbundenen Rollenblockes 3 kann durch Bewegung eines beliebigen der beiden die Seilrollen 134 tragenden Schlitten 132, 133 erreicht werden.

Soll der Rollenblock 3 durch den Schlitten 132 der Seilspanneinrichtung 7 angehoben werden, so wird der Steuerschieber 138 in seine linke Schaltstellung gebracht. Hierbei wird die Verbindung für den Durchfluß der Druckflüssigkeit von der Pumpe 102 in den deckelseitigen Raum des Zylinders 135 freigegeben. Unter der Wirkung des Druckes der Arbeitsflüssigkeit wird der Kolben des Zylinders 135 verschoben, der hierbei den Schlitten 132 der Seilspanneinrichtung 7 nach oben verstellt, wobei der Rollenblock 3 hochgezogen wird. Die Steuersignale zur Rückstellung des Steuerschiebers 138 beim Erreichen der oberen Grcnzstellungen desselben werden durch Endschalter 140, 141 ausgelöst.

Soll der mit dem Elevator 4 verbundene Rollenblock 3durch Bewegung des Schlittens 132 abgesenkt werden,so wird derSleuerschieber 138 in seine rechte Schaltstellung gebracht. Hierbei wird der deckelseitige Raum des Zylinders 135 mit dem Ablauf verbunden. Der Schlitten 132 bewegt sich hierbei unter der Wirkung des Eigengewichtes des mit dem Elevator 4 verbundenen Rollenblocks 3 nach unten. Wird der Steuerschieber 138 in seine Neutralstellung rückverstellt, so sperrt der Schieberkolben den Zutritt der Druckflüssigkeit zum Zylinder 135. Dieser Zustand entspricht der festgestellten Lage des Schlittens 132.

ίο In Bedarfsfällen kann der Rollenblock 3 auch durch Verstellung des Schlittens 133 hochgezogen werden. Hierzu muß der Steuerschieber 137 in die linke Schaltstellung gebracht werden, wobei Druckflüssigkeit von der Pumpe 102 in den deckelseitigen Raum des Zylinders 136 eintritt. Der Schlitten 133 bewegt sich hierbei nach unten, wodurch der mit dem Elevator 4 verbundene Rollenblock 3 hochgezogen wird. Durch den Endschalter 142 wird eine Stillsetzung des Schlittens 133 in seiner untersten Stellung bewirkt.

Eine Absenkung des Rollenblocks 3 erfolgt durch Verstellung des Steuerschiebers 137 nach rechts. Im weiteren verläuft der Vorgang analog wie beim Schlitten 132. Auf diese Weise erfolgt ein schnelles Absenken oder Hochziehen des mit dem Elevator 4 verbundenen Rollenblocks 3.

Um ein langsames Absenken zu ermöglichen, ist in der Ablaufleitung des Steuerschiebers 139 ein Gegendruckschieber 143 und ein Drosselventil 144 vorgesehen. Das Drosselventil 144 ist auf eine Durchflußmenge eingestellt, die der erwünschten niedrigen Absenkgeschwindigkeit des Rollenblockes 3 entspricht. Die Einstellung des Gegendruckschiebers 143 entspricht einem Druck, der durch das Eigengewicht des mit dem Elevator 4 verbundenen Rollenblocks 3 und des Bohrgestängeteiles 19 im hydraulischen Zylinder 136 des Schlittens 133 erzeugt wird. In dem Augenblick, in welchem der Gestängeteil 19 auf die in der Gestängeabfangvorrichtung 11 eingespannte Verbindungsbuchse 91 aufsitzt, nimmt die Verbindungsbuchse 91 einen Teil dieser Gewichtskräfte auf, wodurch der Druck im Zylinder 136 entsprechend absinkt und der Kolben des Steuerschiebers 143 seine untere Stellung einnimmt und die Ablaufleitung absperrt, wobei der Rollenblock 3 zum Stillstand kommt. Das Umschalten von einer schnellen auf eine langsame Absenkung des Rollenblocks 3 wird durch den Endschalter 145 bewirkt, der durch den Schlitten 133 während seiner Bewegung nach oben betätigt wird. Alsdann nimmt der Steuerschieber 139 seine linke Stellung ein und bewirkt die Erregung eines Zeitrelais. Hierdurch erfolgt eine langsame Absenkung des Rollenblocks, die mit dem Ansprechen des Gegendruckschiebers 143 beendet wird.

Die Vorrichtungen zur Reinigung des Bohrgestänges und die Schmiervorrichtung für die Verschraubungen(Fig. 9, K)) sind wegen ihrer untergeordneten Bedeutung in Fig. 6 weggelassen. Ihre Wirkungsweise ist folgende:

Die Vorrichtung zum Reinigen (Fig. 9) des Gestänges besteht aus einem Hohlring 146 mit Düsen I47an der inneren Seite desselben. Der Hohlring 146 ist über der Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen angeordnet und über eine Rohrleitung 148 mit einer Druckluft- bzw. Wasserdampfquclle verbunden. Die Vorrichtung zum Reinigen wird durch einen elektromagnetisch betätigbaren Steuerungshahn 149 in Tätigkeit gesetzt, der im Geräteschrank 16 angeordnet und über eine Verriegelung

mit der Aufzugswinde der Hubeinrichtung 8 zum Anheben und Absenken des Elevators 4 verbunden ist. Das Gestänge wird bereits während des Aufholens gereinigt.

Die Schmiervorrichtung (Fig. 10) zur Abschmierung des Gewindezapfens 120 weist einen das Gewinde des Zapfens 120 umgebenden Hohlring 150 auf, an dessen kegelförmiger Innenseite Bohrungen vorgesehen sind. Der Hohlring 150 ist mit einem Zen-. trierungsmantel 151 sowie mit einem Kegel 152 zum Abfangen des unteren Endes des Bohrgestängeteiles 19 ausgestattet. Der Hohlring 150 ist auf einer Bühne 153 angeordnet, die in Führungen 154 mittels eines hydraulischen Zylinders 155 höhenverstellbar angeordnet ist. Der Hohlraum des Hohlringes 150 ist über eine Rohrleitung 156 mit einer Kolbenpumpe 157 verbunden, die an einem Vorratsbehälter 158 für den Schmierstoff angeschlossen ist und durch einen hydraulischen Zylinder 159 angetrieben wird. Die Speicherungseinrichtung für das Rohrablagegestell 13 bleibt während der Arbeit der Schmiervorrichtung in ihrer Ausgangsstellung stehen. Die Schmiervorrichtung ist mit der Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles über elektrische Steuerorgane im Geräteschrank 16 verriegelt. Wird die Bühne 153 angehoben und der Endschalter 160 betätigt, so wird der Zylinder 159 betätigt, wobei dieser die Kolbenpumpe 157 einen Hub ausführen läßt, die hierbei eine bestimmte Menge Schmierstoff zuteilt. Darauf wird der Pumpenkolben durch den Zylinder 159 wieder in die Ausgangsstellung verstellt. Die den Hohlring 150 tragende Bühne 153 wird dann abgesenkt und gibt dadurch das untere Ende des Bohrgestängeteiles 19 frei, der hierauf zur Mitte des Bohrloches gebracht wird.

Anschließend wird das Zusammenwirken der Baugruppen bei vollautomatischem Arbeitsablauf beschrieben (Fig. 6, 7, 8, 11).

Vor Beginn des selbsttätigen Arbeitsablaufs müssen die einzelnen Vorrichtungen und Einrichtungen der Bohranlage durch Betätigung von auf dem Steuerpult 17 befindlichen Einrichtdruckknöpfen in folgende Ausgangsstellungen gebracht werden:

a) der Zylinder 54 und das mit diesem verbundene Arbeitsorgan 50 der Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles 13 wird nach rückwärts zurückgezogen und in Richtung zur Bohrlochachse geschwenkt,

b) die Arbeitsorgane 130 der Abfangvorrichtung 14 werden in ihre senkrechte Lage eingestellt,

c) der Rollenblock 3 wird hochgezogen, bis der Endschalter 161 betätigt ist,

d) die Spannkeile 36 des Elevators 4 werden geöffnet,

e) die Schlitten 132,133 der Seilspanneinrichtung 7 werden auseinandergeführt,

f) die Klemmbacken 92 der Gestängeabfangvorrichtung Il werden geschlossen und

g) die Zange 55 der Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles 13 wird geöffnet.

Vor Beginn des Arbeitsspieles »Niederbringen« muß außerdem die Zange 55 abgesenkt und müssen die Sektoren 90 der Kupplungseinrichtung 12 entgegen dem Uhrzeigersinn auscinandergeführt werden. Zu Beginn des Arbeitsspieles »Ziehen« muß die Zange 55 dagegen angehoben und müssen die Sektoren 90 der Kupplungseinrichtung 12 im Uhrzeigersinn geöffnet sein; der Kraftzylinder 28 der beim Niederbringen wirksamen Bremse muß in die Schließstellung und der Kraftzylinder 29 der beim Ziehen wirksamen Bremse in die Öffnungsstellung verstellt werden; die Antriebsmotoren aller Pumpen und der Bohrmaschine 9 müssen eingeschaltet und die Bohrmaschine muß von der Bohrlochmündung in die rückwärtige Stellung geführt werden.

Der vollautomatische Arbeitsablauf wird durch Betätigung eines Anlaßdruckknopfes auf dem Steuerpult 17 der Bohranlage eingeleitet.

Ist die Bohranlage auf das Arbeitsspiel »Niederbringen« eingestellt, so erfolgt bei Betätigung des Anlaßknopfes als erste Bewegung eine Schwenkung des Zylinders 54 zusammen mit den Arbeitsorganen 51.

50 in Richtung zu dem Speicherungsfächer 52. Diese Schwenkbewegung endet mit Betätigung des Endschalters 162. Dieser Endschalter setzt außerdem den Kolben des Zylinders 54 in Bewegung, der die Zange 55 in den Speicherungsfächer 52 einführt. Beim Einfahren in den Speicherungsfächer wird am Hubende der Endschalter 163 betätigt, der den Zylinder 54 auf eine niedrigere Kolbengeschwindigkeit umschaltet. Nach Ablauf einer Verzögerungszeit kommt der Kolben des Zylinders 54 zum Stillstand, worauf der Zylinder 56 in Tätigkeit gesetzt wird, der die Zange 55 schließt. Nach vollzogener Schließung der Zange 55 spricht der Druckwächter 72 an und setzt die die Zange verschiebenden Zylinder 57, 54 in Tätigkeit, die die Zange entsprechend anheben und aus dem Speicherungsfächer 52 herausführen. Am Hubende des Zylinders 54 wird die Verstellgeschwindigkeit herabgeschaltet. Erreicht der Kolben seine rückwärtige Endlage, so wird der Endschalter 164 betätigt, der den Kolben des Zylinders 54 zum Stillstand bringt und eine Schwenkung des Zylinders 54 zur Bohrlochmitte hin einleitet. Diese Schwenkbewegungendet mit Betätigung des Endschalters 84.

Damit sind die zur Vorbereitung der selbsttätigen Arbeitsweise erforderlichen einleitenden Arbeitsvorgänge vollzogen, und das erste Arbeitsspiel kann eingeleitet werden.

Das Arbeitsspiel beginnt damit, daß ein Gestängeteil 19 mit der Zange 55 der Übergabevorrichtung 49 vom Gestell 59, 60 der Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles 13 zum Bohrloch gebracht wird. Gleichzeitig wird die Abfangeinrichtung 14 in Tätigkeit gesetzt, wobei deren Arbeitsorgane 130 in eine Schrägstellung geschwenkt werden. Im Augenblick, wo der Gestängeteil 19 die Bohrlochmitte erreicht, bewirkt der Endschalter 165 eine Stillsetzung

des Zylinders 54, leitet in der Seilspanneinrichtung 7 eine Absenkung des Schlittens 132 ein und setzt die Abfangeinrichtung 14 noch einmal in Tätigkeit.

Beim Absenken des Schlittens 132 der Seilspanneinrichtung 7 bewegt sich der Rollenblock 3 nach abwärts, bis er den Gestängeteil 19 erreicht. Dieser Zustand ist aus Fig. 8 (Stellungen I und II) ersichtlich. Der Endschalter 166 löst ein Signal aus, das das Erfassen des Gestängeteiles 19 durch die Spannkeile 36

im Elevator 4 einleitet. Nach vollzogener Einspannung bewirkt der Druckwächter 48 ein Öffnen der Zange 55. Alsdann leitet der Endschalter 71 die Absenkung der Zange 55 durch den Zylinder 57 und die Abführung des Zylinders 54 von der Bohrlochmitte

ein. Bei Betätigung des Endschalters 164 wird der Zylinder 54 wirksam, dessen Kolben in Richtung zum Speicherungsfächer 52 hin bewegt wird. Dann wiederholt die Speicherungseinrichtung des Rohrablage-

gesteiles 13 das ganze Arbeitsspiel von neuem, wobei beim Herausfahren der durch den Zylinder 54 bewegten Zange 55 aus dem Arbeitsbereich des Rollenblocks 3 Signale zum Eingriff weiterer Einrichtungen ausgelöst werden.

Hierbei bewirkt der Endschalter 167 eine Absenkung des Rollenblocks 3 zusammen mit dem von diesem erfaßten Gestängeteil 19 (Stellung III, Fig. 8) durch Verstellung des Schlittens 133, bis der Endschalter 145 betätigt wird. Nach Ablauf einer Verzögerungszeit kommt der Rollenblock 3 zum Stillstand, worauf die klemmbackenförmigen Sektoren 90 der Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen betätigt werden, die ein Zusammenschrauben des Bohrgestänges beginnen (Stellung IV, F i g. 8). Die Arbeitsorgane 130 der Fangeinrichtung 14 nehmen dabei ihre senkrechte Lage ein.

Nach vollzogener Schließung der klemmbackenförmigen Sektoren 90 bewirkt der Druckwächter 114 ein Lösen der Bremse 106 der Vorrichtung 12 und eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors 104 und damit der Aufschraubgeschwindigkeit. Im weiteren Verlauf sprechen der Druckwächter 114 und der Geber für die Axialverschiebung der klemmbackenförmigen Sektoren 90 an, und die Bremse 106 wird angezogen. Der Druckwächter 114 löst nach vollzogener Öffnung der Sektoren 90 ein Steuersignal zum Offnen der Klemmbacken 92 der Halteeinrichtung 11. Dann leitet der Druckwächter 101 ein Absenken des das Gestänge 19 haltenden Rollenblocks 3 ein. Wird die unterste Stellung erreicht, so unterbricht der Endschalter 169 die Absenkbewegung und bewirkt ein Schließen der Klemmbacken 92 (Stellung VI, F i g. 8) der Halteeinrichtung 11. Kurz vor Erreichen der untersten Stellung des Rollenblockes 3 bewirkt der Endschalter 168 eine Herabsetzung der Hubgeschwindigkeit.

Beim Schließen der Klemmbacken 92 löst der Druckwächter 100 ein Signal zum öffnen der Spannkeile 36 des Elevators 4 aus, wonach der Endschalter 45 ein Hochziehen des Rollenblocks 3 durch Betätigung der Bremsanlage 10 der Windentrommel der Hubeinrichtung 8 und der beiden Schlitten 132, 133 der Seilspanneinrichtung 7 gleichzeitig einleitet (Stellung VII, Fig. 8). Die Abwärtsbewegung des Schlittens 132 endet mit Betätigung des Endschalters 141 und die Abwärtsbewegung des Schlittens 133 mit Betätigung des Endschalters 142. Die Bremsanlage wird bei Betätigung des Endschalters 161 unwirksam. Kurz vor Erreichen der obersten Stellung des Rollenblokkes 3 bewirkt der Endschalter 170 eine Herabsetzung der Hubgeschwindigkeit.

Beim selbsttätigen Ablauf des Arbeitsspiels »Ziehen« wird der Rollenblock 3 durch die beim Ziehvorgang wirksame Bremse (den Zylinder 29) und die gleichzeitige Verstellung der beiden Schlitten 132, 133 der Seilspanneinrichtung 7 abgesenkt. Das Umschalten der Geschwindigkeit bei der Bremsanlage und der Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles 13 wird von denselben Endschaltern verwirklicht wie beim Arbeitsspiel »Niederbringen«. Auf eine wiederholte Beschreibung dieser Vorgänge wird hier verzichtet.

Nach vollzogenem Niederbringen bewirkt der Endschalter 169 neben dem Stillsetzen des Rollenblokkes 3 auch ein Schließen der Spannkeile 36 im Eleva-

tor 4, worauf der Druckwächter 48 ein öffnen der Klemmbacken 92 der Gestängeabfangvorrichtung 11 einleitet. Sind die Klemmbacken 92 geöffnet, so betätigt der Druckwächter 101 die beim Ziehen wirksame Bremse (den Zylinder 29) und bewirkt damit ein Zie-

hen des Gestänges durch Drehung der Windentrommel der Hubeinrichtung 8 (Stellungen I, II, III, Fig. 7). Die Aufwärtsbewegung des Gestänges beim Ziehen endet mit dem Eintreffen eines Signals von der Abtastvorrichtung zum kontaktlosen Erfassen und Melden der vorgegebenen Höhenlage der Gestängestöße. Hierbei tritt die Gestängeabfangvorrichtung 11 in Tätigkeit, wobei deren Klemmbacken 92 geschlossen werden.

Ist die Einspannung des Gestängestoßes durch die

Klemmbacken 92 erfolgt, so betätigt der Druckwächter 100 die Vorrichtung 12 zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen mit ihren klemmbackenförmigen Sektoren 90 (Stellung IV, Fi g. 7). Nach Beendigung des Abschraubvorganges leitet der Druck-

wächter 114 ein Nachheben des Rollenblocks 3 zusammen mit dem gelösten Gestängeteil 19 durch Verstellung des oberen Schlittens 132 der Seilspanneinrichtung 7 sowie eine Schwenkung des Zylinders

54 zusammen mit der Zange 55 in Richtung zur Bohrlochmitte und eine Überführung der Arbeitsorgane

130 in eine Schrägstellung ein. Die Kolbenstange des . Zylinders 54 wird bei Annäherung der Zange 55 an den im Elevator 4 eingespannten Bohrgestängeteil 19 stillgesetzt und der Endschalter 165 leitet eine Einspannung des Bohrgestängeteiles 19 mit der Zange

55 ein (Stellungen V, VI, Fig. 7)..

Nach erfolgter Einspannung bewirkt der Druckwächter 72 ein öffnen des Elevators 4, worauf der Endschalter 45 ein Signal für die Seilspanneinrich-

tung 7zum Nachheben des Rollenblocks 3 durch den Schlitten 133 auslöst. Dieses Anheben endet mit Betätigung des Endschalters 142, der außerdem den Zylinder 54 in Tätigkeit setzt, der den Gestängeteil vom Bohrloch abführt (Stellung VII, Fig. 7).

Die Wirkungsweise der Speicherungseinrichtung des Rohrablagegestelles 13 ist die gleiche wie beim Ablauf des im Arbeitsspiel »Niederbringen«. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß hier die Zange 55 zunächst abgesenkt und dann durch den Eingriff

des Endschalters 171 geöffnet wird, worauf der Endschalter 71 deren Anheben bewirkt.

Hat der Zylinder 54 zusammen mit der Zange 55 den Arbeitsbereich des Rollenblocks 3 verlassen, so bewirkt der Endschalter 167 eine Verstellung der Ar-

beitsorgane 130 der Abfangvorrichtung 14 in eine senkrechte Lage, worauf die Endschalter 173,172 Signale zur Abwärtsbewegung des Rollenblocks 3 auslösen und sich das Arbeitsspiel wiederholt.

Einrichtungen 15, 18 zur Erzeugung des Druckes in der Arbeitsflüssigkeit enthalten an sich bekannte Elemente, auf die nicht näher eingegangen wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

509512/5

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Bohranlage zum automatischen Niederbringen und Ziehen eines Bohrgestänges, mit einem Elevator,einer Hubeinrichtungzum Anheben und Absenken des Elevators, einer Vorrichtung zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen des Bohrgestänges und einer koaxial zu und unterhalb dieser Vorrichtung angeordneten Abfangvorrichtung für das im Bohrloch befindliche Gestänge, wobei die jeweilige Rohrverbindung von diesen beiden Vorrichtungen ober- bzw. unterhalb der Verbindungsstelle ergriffen wird, und einem Gestell zur Ablage der einzelnen Rohrlängen mit Einrichtungen zum Transport der Rohre zwischen der Bohrlochachse und dem Gestell, wobei zum vollautomatischen Ablauf der Arbeitsvorgänge entsprechende Steuer- und Regeleinrichtungen vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Abtastvorrichtung zwischen der Vorrichtung (12) zum Lösen bzw. Anziehen der Rohrverbindungen und der Gestänge-Abfangvorrichtung

(11) zur Feststellung der Höhenlage der mit Markierungsringen (20) versehenen Rohrverbindungen, welche mit dem Regler (10) zum Steuern der Geschwindigkeit der Hubeinrichtung (8) und des Anhaltepunktes des Elevators (4) gekoppelt ist.

2. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung in einem radialen Abstand von den oberhalb des Bohrloches befindlichen Gestängeteilen (19) und zwischen Sektoren der Vorrichtung (12) zum Lösen bzw. Anziehen der Rohrverbindungen sowie den Klemmbacken (92) der Gestänge-Abfangvorrichtung( 11) angeordnet ist und eine Einrichtung aufweist, welche zur kontaktlosen Erfassung der Markierungsringe (20) der einzelnen Rohrlängen (19) ausgebildet ist.

3. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (8) in Form einer Winde mit hydraulischer Bremsanlage gestaltet und mit einem Flaschenzug ausgestattet ist, der einen in Führungen (2) beweglichen Rollenblock (3) mit dem Elevator (4) aufweist, welcher mit hydraulisch betätigbaren Spannkeilen (36) versehen ist.

4. Bohranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Spannkeile (36) des Elevators (4) betätigende, im Rollenblock (3) eingebaute und von einer Seilrolle (41) desselben antreibbare hydraulische Pumpe (40) mit einem an diese angeschlossenen gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher (42) vorgesehen ist.

5. Bohranlage nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch eine im Flaschenzug der Hubeinrichtung (8) eingebaute, ein Nachsenken und ein Nachheben des Elevators (4) bei stillstehender Winde ermöglichende Seilspanneinrichtung (7).

6. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung

(12) zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen zum Durchfahren mit dem Elevator (4) ausgebildet und auf der Abfangvorrichtung (11) angeordnet ist, wobei die Sektoren (90) der Vorrichtung (12) sowohl eine Axial- als auch Radialausschläge des Bohrgestänges während des Zusammen- und Losschraubens der Gestängeteile (19) ausgleichende Bewegungsmöglichkeit aufweisen.

7. Bohranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung der Abtastvorrichtung zur kontaktlosen Erfassung der Schraubverbindungen eine mit einem elektronischen Umformer elektrisch verbundene Induktionsspule (21) ist, welche auf an den einzelnen Gestängeteilen (19) befestigte diamagnetische Ringe (20) ansprechbar ausgebildet ist.

8. Bohranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (10) einen kinematisch mit der Windentrommel der Hubeinrichtung (8) verbundenen Fliehkraftregler (24) und ein den Flüssigkeitsdruck in der Windenbremsanlage beeinflussendes und über einen Hebel mit dem Fliehkraftregler (24) verbundenes Drosselventil (27) enthält, wobei der Fliehkraftregler (24) über eine elektrische Steuerung mit dem elektrischen Umformer der Induktionsspule (21) und mit dem Drosselventil (27) verbunden ist.

9. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrablagegestell (13) eine um eine senkrechte Achse schwenkbare Übergabevorrichtung (49) mit Arbeitsorganen (50, 51) enthält, von denen zumindest eines in bezug auf die Drehachse der Übergabevorrichtung (49) in Radialrichtung hin- und herverschiebbar ist, und daß ein zur Aufnahme der Bohrgestängeteile (19) dienender Speicherungsfächer (52) längliche, in bezug auf die senkrechte Achse der Übergabevorrichtung (49) radial verlaufende Schlitze (61) aufweist.

10. Bohranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsorgane (50, 51) des Rohrablagegestells (13) als zwei, ein Festhalten des jeweiligen Bohrgestängeteiles an dessen unterem und oberem Ende ermöglichende Reibungsgreifer gestaltet sind.

11. Bohranlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsorgane (50, 51) des Rohrablagegestells (13) in Form einer als Reibungsgreifer gestalteten Zange (55) für das obere Ende des Bohrgestängeteiles (19) und einer Gabel (58) für das untere Ende des Bohrgestängeteiles (19) ausgebildet sind.

12. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß über der Vorrichtung (12) zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen eine das untere Ende des Gestängeteiles abfangende und dieses auf die Mitte des Bohrloches zentrierende weitere Fangeinrichtung (14) angeordnet ist.

13. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis

12, gekennzeichnet durch eine mit der Hubeinrichtung (8) über eine Verriegelung verbundene, über der Vorrichtung (12) zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen angeordnete Vorrichtung zur Reinigung des Bohrgestänges beim fortschreitenden Ziehen desselben aus dem Bohrloch.

14. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis

13, gekennzeichnet durch eine mit dem Rohrablagegestell (13) über eine Verriegelung verbundene Schmiervorrichtung zur Abschmierimg des Gewindezapfens von Bohrgestängestößen.

15. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verriegelungseinrichtung der Vorrichtung (12) zum Lösen bzw. Anziehen der Schraubverbindungen ein Geber zur Erfassung des Zeitpunktes der Beendigung der Fest- und Losschraubvorgänge und für die axiale Verschiebung der Sektoren (90) der Vorrichtung (12) angeordnet ist.

16. Bohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Verriegelungs- und Entriegelungsaufgaben bei den einzelnen Einrichtungen der Bohranlage elektrische bzw. elektrohydraulische sowie eine Fernbetätigung und in Störungsfällen eine Stillsetzung zulassende Geber eingesetzt sind.