DE19701172C2 - Gestängemagazin für Bohrgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gestängemagazin für Bohrgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 39 01 664 A1 ist ein Gestängemagazin für Bohrge­ räte bekannt, welches auf einem Teilkreis angeordnete Bohr­ gestängehalterungen für Doppelgestängeschüsse aufweist. Eine Beschickungs- und Übergabeeinrichtung im Mittelpunkt des teilkreisförmigen Gestängemagazins bewirkt die Entnah­ me eines Doppelgestängeschusses aus der Halterung und die Positionierung in der Bohrflucht zur Verbindung mit Kraft­ drehköpfen eines Bohrantriebs.

In der EP 0 527 460 A2 ist ein Bohrgerät zur Herstellung von Verpreßankern beschrieben, welches beidseitig einer Bohrlafette angeordnete Revolvermagazine aufweist. Die Re­ volvermagazine sind für Außengestängeschüsse und für Innen­ gestängeschüsse vorgesehen und müssen jeweils aus einer Vorratsstellung in eine Betriebsstellung geschwenkt werden, um eine Entnahme oder eine Rückführung eines Außengestänge­ schusses und eines Innengestängeschusses zu ermöglichen.

Aus der EP 0 533 714 B1 ist ein Bohrgerät bekannt, welches zwei gegensinnig rotierende Magazine mit Führungen und Ro­ toren für Gestängeschüsse aufweist. Ein Gestängeschuß ge­ langt in eine gemeinsame Zuführöffnung. Mit Hilfe von axial und koaxial wirkenden Verschiebevorrichtungen wird der Gestängeschuß in die Bohrflucht überführt.

Die bekannten Gestängemagazine sind derart ausgebildet und angeordnet, daß jeweils eine Verstellung aus einer Vorrats­ stellung in eine Arbeitsstellung durchgeführt werden muß. Auch bei Magazinen, bei welchen ein Gestängeschuß aus einem Magazin entnommen und in die Bohrflucht bewegt wird, sind Verstelleinrichtungen erforderlich. Aufgrund der erhebli­ chen Massen, welche an der Bohrlafette bewegt werden müssen und aufgrund der Eigendynamik des gesamten Systems kann es zu ungünstigen Schwerpunktverlagerungen und Gefährdungen kommen. Weitere Nachteile sind die für die Verstellbewe­ gungen erforderlichen Mechanismen und Bauteile, welche ho­ hen Genauigkeitsforderungen genügen müssen. Es sind me­ chanische und indukte Stellungsgeber einzusetzen, welche zu einer Kostenerhöhung des gesamten Systems führen.

Aus der gattungsbildenden DE 32 36 891 A1 ist eine Handha­ bungsvorrichtung für Bohrstrangstücke bekannt, die ein Ge­ stängemagazin mit einem fächerförmigen Träger aufweist, der an einem Kranz befestigt ist, welcher an einer Führung drehbar um diese gelagert ist. Der Träger weist vier be­ nachbarte Traglöcher zur Aufnahme von Gestängeschüssen oder Bohrstrangstücken auf, die auf einem Abschnitt von etwa 60° eines Ortskreises angeordnet sind, dessen Mittel­ punkt mit einer Längsachse der Führung zusammenfällt. Der Radius des Ortskreises entspricht dem Abstand von der Längsachse der Führung zu der Achse einer Treib- oder Bohr­ vorrichtung. Das Gestängemagazin ist über ein fächerförmi­ ges Ringzahnrad bewegbar, das ebenfalls an dem Kranz befe­ stigt ist, wobei es jedoch mit Umfangsabstand zu dem Trä­ ger derart angeordnet ist, daß vier Sperrstücke an dem Ringzahnrad den Traglöchern diametral gegenüberliegen. Über einen Motor und ein mit dem Ringzahnrad kämmendes Ritzel kann der Träger um einen Verstellweg von maximal etwa 120° bewegt werden, um jedes Bohrstrangstück koaxial zu dem Bohrantrieb anzuordnen. Dabei wird für jedes Bohr­ strangstück ein Sperrstück in einer zugehörigen Position diamentral gegenüber dem Bohrstrangstück an dem Ringzahn­ rad festgelegt. Das Festlegen der Sperrstücke 33 sowie eines zusätzlichen Index-Sperrstückes erfordert jeweils ein Vor- und ein Zurückschwenken des Ringzahnrades und des Trä­ gers mit den gehaltenen Bohrstrangstücken. Außerdem ergibt sich bei diesem Magazin eine exzentrische Belastung der Führung durch die bezüglich der Führung nur einseitig an­ geordneten Bohrstrangstücke.

Aus DE 24 53 535 C2 ist ein Bohrgerät bekannt, das ein Ma­ gazin für Gestängerohre eines Bohrantriebes aufweist. Das revolverartige Magazin ist innerhalb eines Bohrmastes an­ geordnet. Eine Ringhalterung des Magazins weist Umfangsaus­ nehmungen zur Aufnahme der Gestängerohre auf. Die Gestänge­ rohre können mit der Ringhalterung in eine Entnahmeposition gedreht werden und anschließend mit einem Querantrieb ra­ dial aus dem Magazin entnommen und in eine Position außer­ halb des Magazins verschoben werden, in der sie koaxial zu einer Bohrachse eines Bohrkopfes sind. Bei diesem Bohrgerät ist somit nach dem Eindrehen des Magazins in die korrekte Position noch eine zusätzliche Querverschiebung des zu ent­ nehmenden Gestängerohres erforderlich, wodurch ein zusätz­ licher Mechanismus nötig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gestängemagazin für Bohrgeräte zu schaffen, welches beson­ ders einfach aufgebaut und kostengünstig herzustellen ist und derart an einer Bohrlafette angeordnet werden kann, daß bei einer äußerst geringen Schwerpunktverlagerung eine hohe Standsicherheit erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteil­ hafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen sowie in der Figurenbeschreibung enthalten.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Gestänge­ magazin als einen Revolver oder Rotor mit einer virtuellen Drehachse auszubilden und das Gestängemagazin derart im Be­ reich einer Lafette anzuordnen, daß die virtuelle Drehachse innerhalb oder außerhalb der Bohrlafette zu liegen kommt.

Erfindungsgemäß weist ein Gestängemagazin mit revolverkopf­ artig angeordneten Gestängeschüssen eine virtuelle Dreh­ achse oder einen virtuellen Drehpunkt auf, welcher inner- oder außerhalb der Bohrlafette liegt. Die kreisförmige, re­ volverkopfartige Anordnung zur Aufnahme der Gestängeschüsse ist drehbar gelagert und weist einen derartigen Radius auf, daß ein Gestängeschuß in der Bohrflucht des Bohrgerätes liegt und zum Verlängern oder Ziehen mit einem Bohrantrieb verbunden werden kann.

In einer bevorzugten Ausbildung ist das Gestängemagazin kreisringförmig und revolverkopfartig ausgebildet und um­ gibt die Bohrlafette derart, daß es sich unmittelbar auf der Lafette drehen kann. Die virtuelle Drehachse des Ge­ stängemagazins stimmt bei dieser Ausbildung mit der Längs­ achse der Bohrlafette überein. Der radiale Abstand der vir­ tuellen Drehachse und der Drehachsen der Gestängeschüsse entspricht dem Abstand zwischen der Längsachse der Bohrla­ fette und der Kraftdrehköpfe des Bohrantriebs. Bei einer Drehung des Gestängemagazins gelangen die Gestängeschüsse nacheinander in die Bohrflucht und können zum Verlängern eines Bohrgestänges mit den Kraftdrehköpfen und danach mit dem bereits abgeteuften Gestängeschuß verbunden werden.

In Abhängigkeit vom Durchmesser kann das Gestängemagazin derart angeordnet sein, daß die virtuelle Drehachse außer­ halb der Bohrlafette verläuft. Insbesondere bei einem größeren Durchmesser des Gestängemagazins bzw. der im Quer­ schnitt kreisringförmigen Anordnung der Gestängeschüsse wird die Bohrlafette außermittig innerhalb des Kreisrings angeordnet sein. Die virtuelle Drehachse der Kreisring-An­ ordnung bzw. des Gestängemagazins liegt dann außerhalb der Bohrlafette.

Die Positionierung des Gestängemagazins relativ zu der Bohrlafette sollte dann derart erfolgen, daß die in dem Kreisring gehaltenen Gestängeschüsse in einer vorgebbaren Arbeitsposition in der Bohrflucht des Bohrgerätes angeord­ net sind und die Drehachse des jeweiligen Gestängeschusses mit der Bohrflucht zusammenfällt.

In einer weiteren Ausbildungsvariante ist ein Gestängemaga­ zin mit wenigstens einem drehbaren Kreisring oder Revolver zur Halterung der Gestängeschüsse achsparallel zur Bohrla­ fette angeordnet. Das Gestängemagazin kann beispielsweise über entsprechende Befestigungsflansche an der Bohrlafette befestigt sein. Bei dieser Anordnung befindet sich nicht nur die virtuelle Drehachse, sondern das gesamte Gestängema­ gazin außerhalb der Bohrlafette.

Zweckmäßigerweise ist das Gestängemagazin oberhalb und achsparallel zur Bohrlafette in einem derartigen Abstand von der Bohrlafette angeordnet, daß der sich jeweils in ei­ ner unteren Position befindliche Gestängeschuß mit dem Bohrantrieb fluchtet. Ein Bohrgerät mit einem derartigen außerhalb der Bohrlafette angeordneten, drehbaren Gestänge­ magazin ist ebenfalls äußerst stabil und standsicher.

Zweckmäßigerweise wird der Kreisring des Gestängemagazins von einem äußeren Stützring und einem inneren Stützring ge­ bildet, welche miteinander verbunden sind. Die Stützring- Anordnung ist drehbar gelagert und kann z. B. mit Hilfe ei­ nes Motors angetrieben werden.

Die Länge der Gestängeschüsse, welche zwischen den Stütz­ ringen drehbar gehalten sind, wird unter anderem vom Ab­ stand eines Tragarmangriffs an der Bohrlafette und einer Brech- und Klemmvorrichtung an einem bodenseitigen Ende der Bohrlafette bestimmt.

Es kann vorteilhaft sein, etwa 2 m lange Gestängeschüsse in einem Magazin mit einer virtuellen Drehachse anzuordnen, welches unmittelbar um eine Bohrlafette drehbar angeordnet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Gestängemaga­ zin mit virtueller Drehachse derart ausgebildet und ange­ ordnet werden, daß die Lagerung längerer Gestängeschüsse möglich ist.

Ein derartiges Gestängemagazin kann im Querschnitt gesehen als ein Teilkreisring, beispielsweise als ein Halbkreis­ ring, ausgebildet sein und einen teilkreisförmigen Ver­ stellweg aufweisen. Bei Drehung des Teilkreisrings und der darin angeordneten Gestängeschüsse um eine virtuelle Drehachse wird der Teilkreisring nach Entnahme des jeweils in der Bohrflucht angeordneten Gestängeschusses in den Ver­ stellweg bewegt und kann nach dem Bohrvorgang zur Aufnahme der Gestängeschüsse wieder zurückbewegt werden.

Zweckmäßigerweise umgibt der Teilkreisring eine Bohrlafette nahezu und weist im Bereich des Tragarms eine entsprechende axiale Ausnehmung auf.

Die Vorteile eines um eine virtuelle Drehachse rotierenden, revolverkopfartigen Gestängemagazins, welches insbesondere um eine Bohrlafette drehbar angeordnet ist, sind ein beson­ ders einfacher Aufbau und relativ geringe Fertigungskosten. Außerdem weisen die Bohrgeräte eine günstige Kinematik und eine hohe Standsicherheit wegen einer geringen Schwerpunkt­ verlagerung auf. Indem keine Schwenk- oder Einhebemechanis­ men erforderlich sind, entfallen kostenaufwendige Steue­ rungen und elektronische Sensoren. Das relativ einfache Re­ volversystem ist robust und wenig reparaturanfällig.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung wei­ ter erläutert; in dieser zeigen in einer stark schemati­ sierten Darstellung

Fig. 1 eine Ansicht eines Bohrgerätewagens mit einem erfindungsgemäßen Gestängemagazin,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des erfindungs­ gemäßen Gestängemagazins gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie A-A nach Fig. 2 und

Fig. 4 eine stark schematisierte Darstellung einer al­ ternativen Anordnung des erfindungsgemäßen Ge­ stängemagazins.

In Fig. 1 ist ein Bohrwagen 1 mit Raupenfahrwerk 21 und ei­ nem Geräteoberteil 22 dargestellt. Das Geräteoberteil 22 trägt ein nicht näher dargestelltes Antriebsaggregat und eine Führerkabine und weist einen Tragarm 23 auf, an dem eine Bohrlafette 2 heb- und senkbar und über einen Drehtel­ ler 24 nach allen Richtungen verdrehbar angeordnet ist.

An der Bohrlafette 2 ist ein Bohrantrieb 3 längsverfahrbar angeordnet, welcher bei Verwendung von Doppelgestänge­ schüssen zwei Antriebsköpfe aufweist.

Am unteren Ende der Bohrlafette 2 ist eine Brech-, Klemm- und Führungseinrichtung 25 angeordnet, welche zum Sichern, Verbinden und Lösen der Gestängeschüsse dient.

Ein Gestängemagazin 4 ist in einem unteren Bereich der Bohrlafette 2 zwischen dem Tragarm 23 und der Brech-, Klemm- und Führungsvorrichtung 25 derart angeordnet, daß es die Bohrlafette 2 umgibt. In dem Gestängemagazin 4 sind in einer kreisförmigen Anordnung (s. Fig. 3) Gestängeschüsse 5 drehbar angeordnet. Die revolverkopfartig angeordneten Gestängeschüsse 5 können um eine virtuelle Drehachse 10 verstellt werden. Bei einem gemäß den Fig. 1 bis 3 angeord­ neten Gestängemagazin 4 befindet sich die virtuelle Dreh­ achse 10 innerhalb der Bohrlafette 2 und fällt mit der Längsachse 12 der Bohrlafette 2 zusammen. Eine Bohrflucht 13 wird von der Längsachse 13 des Bohrantriebs 3 sowie der Klemm- und Führungseinrichtung 25 gebildet.

Das Gestängemagazin 4 ist mit einem Kreisring 14 derart um die Bohrlafette 2 angeordnet, daß jeweils ein Gestängeschuß 5 mit seiner Drehachse 15 in der Bohrflucht 13 angeordnet ist, wenn das Gestängemagazin 4 bzw. der Kreisring 14 im Abstand der Gestängeschüsse 5 um die virtuelle Drehachse 10 verdreht wird.

In Fig. 2 ist das Gestängemagazin 4 des Bohrgerätes 1 gemäß Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung und in Fig. 3 in einem Querschnitt dargestellt. Aus Fig. 1 geht hervor, daß die Länge der Gestängeschüsse 5 u. a. durch den Tragarm 23 mit Drehteller 24, welcher an der Bohrlafette 2 angreift, begrenzt wird. Eine stabile Anordnung ist beispielsweise gewährleistet, wenn die Gestängeschüsse 5 etwa 2 m lang sind. Sie können dann über den gesamten Kreisumfang des Gestängemagazins 4 mit Hilfe des Kreisrings 14 revolver­ kopfartig gedreht werden.

Der Kreisring 14 kann aus einem inneren Stützring 34 und einem äußeren Stützring 33 gebildet werden. Im Beispiel gemäß Fig. 3 sind acht Gestängeschüsse 5 zwischen dem äußeren Stützring 33 und dem inneren Stützring 34 drehbar angeordnet. Der Gestängeschuß 5 in der oberen Position fluchtet mit dem oder den Kraftdrehköpfen des Antriebs 3 (siehe Fig. 1).

Die Drehbewegung des Kreisrings 14 mit den Gestängeschüssen 5 erfolgt über einen Lagerungsring 7 mit Hilfe eines Motors 6, der an der Bohrlafette 2 befestigt sein kann. Der Lage­ rungsring 7 ist zwischen dem inneren Stützring 34 und einem Befestigungselement 8 angeordnet. Der Lagerungsring 7 kann beispielsweise Rollen 37 aufweisen.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, sind jeweils zwei Befestigungselemente 8 vorgesehen, welche zwei Lagerungs­ ringe 7 gegen den inneren Stützring 34 abstützen. Der in­ nere Stützring 34 und der äußere Stützring 33 weisen eine axiale Länge auf, die der halben Länge der Gestängeschüsse entsprechen kann. Auf diese Weise wird eine stabile Halte­ rung der Gestängeschüsse 5 erreicht.

Insbesondere Fig. 3 verdeutlicht, daß das Gestängemagazin 4 auch derart an einer Bohrlafette 2 angeordnet werden kann, daß die virtuelle Drehachse 10 des Gestängemagazins 4 außerhalb der Bohrlafette 2 verläuft. Dies ist beispiels­ weise dann der Fall, wenn das Gestängemagazin 4 einen im Vergleich zur Fig. 3 größeren Durchmesser aufweist. Die Bohrlafette 2 ist dann bezogen auf den Kreisring 14 des Gestängemagazins 4 außermittig, beispielsweise nach oben versetzt, angeordnet. Die Drehachse 15 des jeweils oberen Gestängeschusses 5 liegt in der Bohrflucht 13 und gewährlei­ stet ein Verbinden mit den Antriebsköpfen des Bohrantriebs 3 (siehe Fig. 1).

Fig. 4 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine alternative Anordnung eines Gestängemagazins 4 mit virtueller Drehachse 10.

Das Gestängemagazin 4 ist in seiner Gesamtheit oberhalb und damit außerhalb der Bohrlafette 2 angeordnet. Das Gestänge­ magazin 4 ist über Tragstützen 19 an der Bohrlafette 2 befestigt. Die Tragstützen 19, welche auch rahmenartig aus­ gebildet sein können, greifen in diesem Beispiel im Bereich von Stirnseiten 18 des Gestängemagazins 4 an und sind win­ kelartig ausgebildet. Die Tragstützen verlaufen außerhalb der Bohrflucht 13, so daß die Gestängeschüsse 5 zum Verlängern eines Bohrgetänges entnommen oder beim Ziehen eines Bohrgestänges wieder in dem Gestängemagazin 4 gela­ gert werden können.

Bei der Anordnung des Gestängemagazins 4 gem. Fig. 4 sind der Abstand zwischen der Drehachse 15 der Gestängeschüsse 5 und der virtuellen Drehachse 10 des Kreisrings 14 des Gestängemagazins 4 sowie der Abstand des Gestängemagazins 4 von der Bohrlafette 2 derart aufeinander abgestimmt, daß jeweils ein unterer Gestängeschuß 5 in der Bohrflucht 13 angeordnet ist.

Claims (8)

1. Gestängemagazin für Bohrgeräte, welches im Bereich einer Bohrlafette (2) angeordnet und zur Lagerung von zu einer Bohrachse (13) eines Bohrantriebs (3) parallel ausgerichteter Gestängeschüssen (5) um eine virtuelle Drehachse (10), die in einem festen Abstand parallel zur Bohrachse (13) festgelegt ist, drehbar gelagert ist,
wobei die Gestängeschüsse (5) durch Drehung des Gestängemagazins (4) um die Drehachse (10) in die Bohrachse (13) bewegbar und mit dem Bohrantrieb (3) verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gestängemagazin (4) als voller Kreisring (14) ausgebildet ist, der revolverkopfartig um die virtuelle Drehachse (10) gelagert ist,
wobei bei Verdrehung des Kreisrings (14) um die virtuelle Drehachse (10) über den vollen Kreisumfang jeweils ein Gestängeschuß (5) in der Bohrachse (13) angeordnet ist.

2. Gestängemagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (14) die Bohrlafette (2) umgibt und die virtuelle Drehachse (10) auf der Längsachse (12) der Bohrlafette (2) angeordnet ist.

3. Gestängemagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kreisring (14) und die virtuelle Drehachse (10) außerhalb der Bohrlafette (2) angeordnet sind
und daß der Kreisring (14) mit jeweils einem Gestängeschuß (5) in der Bohrflucht (13) des Bohr­ gerätes (1) angeordnet ist.

4. Gestängemagazin nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (14) mit den Gestängeschüssen (5) oberhalb der Bohrlafette (2) angeordnet ist und der jeweils untere Gestängeschuß (5) in der Bohr­ flucht (13) angeordnet ist.

5. Gestängemagazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (14) von einem äußeren Stützring (33) und einem inneren Stützring (34) gebildet ist, zwischen denen die Gestängeschüsse (5) drehbar gehal­ ten sind.

6. Gestängemagazin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Stützring (34) über zwei Lagerringe (7) und ein Getriebe (9) mit einem Motor (6) ver­ bunden ist.

7. Gestängemagazin nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (7) im Abstand voneinander zwi­ schen einem Befestigungselement (8) und dem inneren Stützring (34) angeordnet sind und Rollen (37) auf­ weisen.

8. Gestängemagazin nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungselemente (8) Anschweißbleche vor­ gesehen sind, welche an der Bohrlafette (2) befestigt sind.