DE19953458C1 - Vorratsbehälter und Vorrichtung zur Gestängeübergabe für horizontale Vortriebsgeräte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorratsbehälter mit Trennwänden und eine Vorrichtung zur Gestängeübergabe für Horizontalvortriebsgeräte für den unterirdischen grabenlosen Vortrieb mit einem Vorratsbehälter und einem schwenkbaren Greifer, wobei der Greifer so angeordnet ist, daß die Kreisbahn des Greifers sowohl den Übergabebereich des Vorratsbehälters als auch die Bohrachse schneidet und der Greifer beim Einschwenken in die Übergabeposition ein Verriegelungselement entriegelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gestängeübergabe für Horizontalvor­ triebsgeräte für den unterirdischen grabenlosen Vortrieb.

Beim Horizontalvortrieb, wie beispielsweise beim grabenlosen Erdbohren mittels eines rotierenden Vorschubgerätes, wird das in der Bohrung befindliche Gestänge durch Hinzufügen einzelner Gestängeschüsse kontinuierlich verlängert bzw. durch Entnahme kontinuierlich verkürzt, wie beispielsweise beim Aufweiten einer Pilotbohrung. Dies geschieht, indem die Gestängeschüsse in die Bohrachse eingebracht und mit dem Ende des im Erdreich befindlichen Gestängestrangs verbunden werden. Die Gestängeschüsse können beispielsweise in einem Vor­ ratsbehälter im Bereich des Bohrgeräts angeordnet sein, wobei eine Bedienungs­ person die Gestängeschüsse einzeln in die Bohrachse einlegt.

Da das von Hand einlegen der Gestängeschüsse ein erhebliches Verletzungsri­ siko beinhaltet und in der Regel eine zusätzliche Arbeitskraft erfordert, sind ver­ schiedene automatische Gestängemagazine entwickelt worden, die ein automati­ sches Einbringen der Gestängeschüsse aus dem Vorratsbehälter in die Bohrachse erlauben.

Ein solches Gestängemagazin ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungs­ schrift DE 196 10 883 A1 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist der Vorratsbe­ hälter oberhalb der Bohrachse angeordnet und besitzt in seinem unteren Bereich ein Übergabefach. Für die Entnahme wird das Übergabefach, in dem sich ein Gestängeschuß befindet, in die Bohrachse verfahren, der Gestängeschuß fixiert und der Vorratsbehälter in seine ursprüngliche Position zurückverfahren. Dieses Gestängemagazin ist allerdings nur für geringe Wechselgeschwindigkeiten geeignet, da bei jeder Gestängeübergabe der gesamte Vorratsbehälter vertikal verfahren werden muß.

Eine andere Technik der automatischen Gestängeübergabe bedient sich eines Greifers, der die Gestängeschüsse von einem Vorratsbehälter in die Bohrachse befördert. Ein solches Gestängemagazin ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 12 641 A1 bekannt. Bei derartigen Gestängemagazi­ nen werden die Gestängeschüsse aus dem Vorratsbehälter von dem Greifer in eine Position in der Nähe der Bohrachse rotiert und dann durch Ausfahren des Greifers im Wege einer Parallelverschiebung in die Bohrachse hinein bewegt. Eine ähnliche Vorrichtung ist in der US-Patentschrift US 5 556 253 beschrieben. Diese Vorrichtungen besitzen den Nachteil, daß der Greifer neben dem Rotieren konstruktiv in der Lage sein muß, das Bohrgestänge axial zu verschieben. Der Schwenkarm des Greifers muß daher z. B. einen besonderen Zylinder für ein axiales Verschieben des Greifers aufweisen.

Bei der in der US-Patentschrift US 5 607 280 beschriebenen Vorrichtung werden die Gestängeschüsse von einem Greifer aus einer Übergabeposition direkt in die Bohrachse verschwenkt. Diese Vorrichtung weist nebeneinander angeordnete Gestängefächer auf, die zu einer Verringerung der Geräuschentwicklung beim Nachrutschen der Gestänge beitragen. Bei der Entnahme eines Gestängeschus­ ses rutschen die übereinanderliegenden Gestängeschüsse aufgrund der Schwerkraft nach. Da jedes Gestängefach eine eigene Übergabeposition besitzt, müssen die in der Übergabeposition befindlichen Gestänge in die Schwenkachse des Greifers bewegt werden, um für das Einschwenken in die Bohrachse zur Verfügung zu stehen. Zu diesem Zweck besitzt die beschriebene Vorrichtung einen Schlitten mit mehreren Rohrtaschen, mit dem die Gestängeschüsse nach­ einander in die Schwenkachse des Greifers verfahren werden können. Die beschriebene Vorrichtung vermeidet daher den konstruktiven Aufwand eines axial verfahrbaren Greifers, ersetzt diesen jedoch durch einen axial verfahrbaren Schlit­ ten, wodurch die Parallelverschiebung nur vorverlagert wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Gestän­ geübergabe für Horizontalvortriebsgeräte zu schaffen, bei der die vorge­ nannten Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch ein Gestängemagazin gemäß Anspruch 1 sowie einen Vorratsbehälter gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Prinzip der Erfindung besteht darin, einen Greifer so anzuordnen, daß die Kreisbahn des Greifers sowohl die Gestängeübergabe des Vorratsbe­ hälters für die Gestängeelemente als auch die Bohrachse schneidet und den Greifer dabei so auszugestalten, daß er beim Einschwenken in die Gestän­ geübergabe ein Verriegelungselement entriegelt und dadurch die Gestänge­ übergabe freigibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, Gestängeschüsse mittels eines Greifers im Zweischrittverfahren aus einem Vorratsbehälter in eine Bohrachse einzubringen. Der Greifer kann zu diesem Zweck zwischen zwei Endstellungen, nämlich zwischen der Bohrachse und der Übergabeposition hin- und hergeschwenkt werden, ohne die Greiferbewegung zu unterbre­ chen, da die Bewegung des Greifers in seine Endstellung das Verriege­ lungselement der Übergabeposition entriegelt, während beim Heraus­ schwenken des Greifers aus der Übergabeposition wiederum eine Verrie­ gelung durch das Verriegelungselement stattfindet. Dies vermeidet ein auf­ wendiges und feinfühliges Mehrschrittschwenken, da ein Herausfallen der Gestängeschüsse aus dem in der Übergabeposition befindlichen Schacht nicht mehr dadurch verhindert werden muß, daß die Übergabeposition vor dem vollständigen Herausschwenken des Greifers manuell verriegelt wird. Der Greifer kann somit von der Übergabeposition direkt in die Bohrachse und von der Bohrachse direkt in die Übergabeposition geschwenkt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Greifer an seiner beim Einschwenken zuerst in die Übergabeposition eintretenden Seite eine Hebekontur aufweist, die den in der Übergabeposition befindlichen Gestängeschuß anhebt und somit das Entriegeln des Verriegelungselementes erleichtert, da dieses nun lastfrei entriegelt werden kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Verriegelungselement aus einer Verriegelungsklappe, die verschwenkbar unter der Übergabeposition angeordnet ist und durch Federkraft in der Ver­ riegelungsposition gehalten wird. Beim Einschwenken des Greifers in die Übergabeposition kann diese Verriegelungsklappe dann mit Hilfe eines am Greifer angeordneten Mitnehmerelementes gegen die Federkraft aus der Verriegelungsposition herausbewegt werden, so daß die Übergabeposition freigegeben wird und ein Gestängeschuß sich in die Aufnahme des Greifers bewegen kann.

Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Hebehydraulik im Be­ reich der Übergabeposition aufweisen. Diese erlaubt es, beim Abbau des Gestänges in die Übergabeposition geschwenkte Gestängeschüsse entge­ gen der Schwerkraft aus der Greiferaufnahme in den Gestängeschacht zu bewegen.

Vorzugsweise weist der Vorratsbehälter mehrere Gestängeschächte auf und ist horizontal verschiebbar, so daß ein jeder Schacht in die Übergabeposition bewegt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gestängeübergabe auf einer Bohrlafette;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 1 bei der Übergabe des Gestängeschusses in die Bohrachse mit Vorratsbehälter;

Fig. 3 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine Detailansicht des Verriegelungselementes;

Fig. 5 eine Detailansicht des Greifers mit Verriegelungselement;

Fig. 6 eine weitere Detailansicht des Greifers mit Verriegelungselement und Vorratsbehälter.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gestängeübergabe 1 ist auf einem Raupenfahrzeug 2 mit einem Rotationsmotor 3 und einem Vorschubmotor 4 sowie einer Brech- und Lösevorrichtung 5 angeordnet. In Fig. 1 ist die Über­ gabe, zu der ein Vorratsbehälter in Form einer Gestängebox gehört, ohne Vorratsbehälter dargestellt, so daß Gestängeschüsse 6 erkennbar sind.

In den Fig. 2 bis 5 ist die Gestängebox 11 mit in durch Trennwände 12 bis 14 unterteilten Fächern angeordneten Gestängeschüssen 6 erkennbar. Unter­ halb der Gestängebox 11 befindet sich eine Hubeinrichtung 120 in Form von Hubzylindern 121, 122. Mit Hilfe der Hubzylinder lassen sich die Gestänge­ schüsse zwischen einer oberen und unteren Stellung bewegen. In der obe­ ren Stellung verschließt der Hubzylinder die Übergabeposition der Gestän­ gebox 11 und verhindert damit ein Herausfallen in der Übergabeposition befindlichen und übereinander angeordneten Gestängeschüsse 6.

Im vorderen und hinteren Bereich der Vorrichtung zur Gestängeübergabe 1 befindet sich jeweils ein Greifer 31 mit einer Hebekontur 110, einem Haken 32 und einem Verriegelungsstift 33. Der Greifer ist mit Hilfe eines Schwenkzylin­ ders 35 rotierbar auf einer Welle 34 angeordnet. Die Hebekontur 110 ist so ange­ ordnet, daß ein in der Übergabeposition der Gestängebox 11 befindlicher und auf einer Verriegelungsklappe 100 aufliegender Gestängeschuß angehoben wird, wenn der Greifer in die Übergabeposition schwenkt. Die Verriegelungsklappe 100, die dann von dem Gestängeschuß 6 befreit ist, wird beim Weiterschwenken des Greifers 31 durch einen am Greiferrahmen angeordneten Mitnehmerbolzen 150 aus der Übergabeposition entgegen der Kraft einer Feder 105 herausgeschwenkt, so daß der Gestängeschuß auf der Hebekontur 110 in die Gestängeaufnahme 135 des Greifers 31 gleitet.

Der Verriegelungsstift 33 ist in einer Führung 36 angeordnet und mit seinem Fuß 37 in einer Kurvenbahn 38 angeordnet. Der Verriegelungsstift 33 folgt der Kur­ venbahn 38 beim Schwenken des Greifers 31 in der Führung 36. Der Haken 32 ist über einen Hakenzylinder 46 um eine Welle 41 rotierbar und wird ansonsten durch eine Zugfeder 42 in einer "Geschlossen"-Stellung gehalten.

Zum Einschwenken eines Gestängeschusses 6 in die Bohrachse B wird der Greifer mit Hilfe des Schwenkzylinders 35 unter die Gestängebox 11 in die Über­ gabeposition der Gestängebox 11 verfahren. Mit Hilfe der Hebekontur 110 wird der untere Gestängeschuß durch den Schwenkvorgang angehoben und die Ver­ riegelungsklappe 100 durch den am Greifer 31 angeordneten Mitnehmerbolzen 150 aus der Übergabeposition herausgedrückt. Sobald der Greifer 31 seine Auf­ nahmeposition unterhalb der Übergabeposition erreicht hat, rutscht der Gestänge­ schuß über die Hebekontur 110 in die Greiferaufnahme 135.

In dieser Position befindet sich der Verriegelungsstift 33 in seiner Verriegelungs­ position, da die Kurvenbahn 38 aufgrund ihrer Geometrie in dieser Postion ein Herausstehen des Verriegelungsstiftes 33 bewirkt. Gleichzeitig kann sich der Haken 32 durch den Hakenzylinder 46 in der "Offen-Stellung" befinden. Beim Ver­ schwenken des Greifers in die Übergabeposition folgt der unterste Gestänge­ schuß 6 der Schwerkraft und rutscht in die Aufnahme 135 des Greifers 31. Sobald der erste Gestängeschuß 6 in der Aufnahme des Greifers 31 zum Liegen kommt, wird der Greifer mit Hilfe des Schwenkzylinders 35 in Richtung der Bohrachse ver­ schwenkt. Beim Herausschwenken des Greifers 31 unter der Gestängebox 11 wird der Haken 32 über einen Schalter (nicht dargestellt), der den Hakenzylinder 46 betätigt aus seiner "Offen"-Stellung in seine "Geschlossen"-Stellung verfahren. Gleichzeitig wird der Verriegelungsstift 33 zurückgezogen, indem der Fuß 37 des Verriegelungsstiftes der Oberfläche der Kurvenbahn 38 folgt.

Beim Herausschwenken des Greifers 31 unter der Gestängebox wird gleichzeitig die Verriegelungsklappe 100 wieder freigegeben und durch eine Feder 105 in die Verriegelungsstellung verfahren, um ein Herausfallen eines zweiten Gestänge­ schusses 6 zu verhindern. Durch die Wahl der Anordnung des Mitnehmerbolzens 150 läßt sich der Zeitpunkt im Verhältnis zur Position der Hebekontur festlegen, in dem die Verriegelungsklappe so in die Übergabeposition einschwenkt, daß ein lastfreies Einschwenken der Verriegelungsklappe möglich und gleichzeitig ein Herausfallen des Gestängeschusses ausgeschlossen ist. Dies gilt für das Herausschwenken in umgekehrter Reihenfolge.

Sobald sich der Greifer 31 mit seiner Aufnahme und dem darin befindlichen Gestängeschuß 6 in der Bohrachse B befindet, kann der Gestängeschuß mit dem in der Bohrachse befindlichen Gestänge und dem Rotationsmotor 3 verbunden werden. Dabei kann der Hakenzylinder 46 derart freigegeben werden, daß die Zugfeder 42 den Haken zwar in einer "Geschlossen"-Stellung hält, diese ein axiales Verschieben des Gestängeschusses 6 zum Einschrauben jedoch zuläßt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Hubzylinder vorgesehen, der in die Übergabeposition verfahrbar ist. Nach dem Einschwenken des Greifers in die Übergabeposition beim Gestängeabbau wird der unmittelbar unter der Übergabeposition befindliche Hubzylinder 121, 122 angehoben bzw. beim Gestängeaufbau abgesenkt, so daß der in der Übergabeposition be­ findliche Gestängeschuß aus der oder in die Aufnahme des Greifers gelangt. Sobald ein Gestängefach gefüllt oder geleert ist wird der Hubzylinder in die Übergabeposition der Gestängebox verfahren, so daß diese verschlossen ist. Dann wird die Gestängebox horizontal mit Hilfe einer Mechanik 160, 161 um eine Schachtbreite verschoben bis der nächste Schacht in die Überga­ beposition gelangt ist.

Vorzugsweise werden die Gestängefächer von innen nach außen, ausge­ hend von der Bohrachse, geleert. Die Bedienungsperson kann dann den Füllzustand der Gestängebox 11 über ein Sichtfenster 50 beobachten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt auch ein Einlegen eines Gestän­ geschusses 6 von Hand, beispielsweise, wenn die in der Gestängebox 11 befindlichen Gestängeschüsse 6 zum Abschluß des Bohrvorgangs nicht in ausreichender Zahl vorhanden sind. Dazu wird der Greifer 31 unter der Ge­ stängebox 11 durchgeschwenkt, so daß er auf der von der Bohrachse abgewendeten Seite unter der Gestängebox 11 hervorragt. In dieser Position läßt sich ein Gestängeschuß ohne weiteres per Hand einlegen und in der beschriebenen Weise in die Bohrachse B verschwenken.

Die Gestängebox 11 besitzt in ihrem unteren Bereich Buchsen 60 zum Ein­ schieben von Verriegelungsbolzen, wodurch eine problemlose Entnahme und Transport der Gestängebox 11 gewährleistet ist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Gestängeübergabe für Horizontalvortriebsgeräte für den unterirdischen grabenlosen Vortrieb mit einem Vorratsbehälter (11) und einem schwenkbaren Greifer (31), der Greifer (31) so angeordnet ist, daß die Kreisbahn des Greifers sowohl die Übergabeposition des Vorratsbehälters (11) als auch die Bohrachse (B) schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (31) beim Einschwenken in die Übergabeposition ein Verriegelungselement (100) entriegelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grei­ fer (31) eine Hebekontur (110) aufweist, die beim Einschwenken des Greifers in die Übergabeposition einen in der Übergabeposition befindli­ chen Gestängeschuß (6) anhebt, bevor die unterhalb des Vorratsbehäl­ ters (11) befindliche Gestängeaufnahme (135) des Greifers (31) in die Übergabeposition des Vorratsbehälters (11) gelangt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (100) als Klappe ausgebildet ist, die durch Federkraft in ihrer Verriegelungsposition im Bereich der Übergabeposi­ tion des Vorratsbehälters (11) gehalten wird und durch ein Mitnehmer­ element (150) am Greifer (31) aus der Verriegelungsposition verschoben wird, wenn der Greifer (31) in die Übergabeposition einschwenkt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (11) neben der Bohrachse (B) und oberhalb deren Horizontalebene angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (11) horizontal verschiebbar ist, so daß die Gestängefächer in die Übergabeposition bewegt werden können.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Greifer (31) auf der der Bohrachse (B) gegen­ überliegenden Seite des Vorratsbehälters (11) unter dem Vorratsbehälter herausschwenkbar ausgebildet ist, um ein Einlegen eines Gestänge­ schusses (6) von Hand zu ermöglichen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Greifer (31) einen Haken (32) aufweist, der in seiner "Geschlossen"-Stellung durch ein Druck- oder Zugelement vorge­ spannt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Greifer (31) ein axial verschiebbares Verriege­ lungselement (33) aufweist, dessen axiale Position über eine Kurven­ bahn (38) gesteuert wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verriegelungselement (33) mit seinem Fuß (37) in einer Führung (36) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Haken (32) beim Schwenken des Greifers (31) unter dem Vorratsbehälter (11) automatisch in seine "Offen"-Stellung verfahren wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kurvenbahn (38) so ausgebildet ist, daß das Ver­ riegelungselement (33) beim Schwenken unter dem Vorratsbehälter (11) in der Verriegelungsstellung verbleibt, während es beim Herausschwen­ ken zurückgezogen wird.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Hubeinrichtung (120, 121, 122) zum Anheben und Absenken der in der Übergabeposition befindlichen Gestängeschüsse (6).

13. Vorratsbehälter für Bohrgestänge mit vertikalen die einzelnen Vorratsfächer aus­ bildenden Trennwänden (12, 13, 14), gekennzeichnet durch einen unteren Ab­ schlußbereich mit Verschlußelementen (130, 140), wobei die Verschlußelemente (130, 140) eine Übergabeposition für die Gestängeübergabe ausbilden und der Vorratsbehälter (11) horizontal auf den Verschlußelementen (130, 140) verschiebbar gelagert ist, um die Vorratsfächer in die Übergabestation zu be­ wegen.