DE2032852A1 - Hebebohraufbau - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DB. RER. NAT. K. HOFFMANN

P ATB NTAN WAXTE
D.8000 MÖNCHEN 81 · ARAB E UASTRASS E 4 . TELEFON [0811)911087 2032852

Shaft Drillers, Inc., Las Vegas, Nevada/USA

Hebebohraufbau

Die Erfindung betrifft einen Hebebohraufbau zur Vergrößerung eines Loches im Brdboden mit Hilfe eines aufwärts arbeitenden Bohreinsatzes. Sie betrifft insbesondere eine verbesserte Vorrichtung zum Bohren eines Pührungsloches im Erdboden in einen vorhandenen Minenschacht oder dgl. und dann die Verwendung der gleichen Vorrichtung zur Vergrößerung des Führungsloches von unten her.

Hebebohrvorriohtung dieser allgemeinen Art sind bekannt« Bei den bekannten Vorrichtungen werden jedoch'hydrau-

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lisch betriebene Druckkolben zum Heben und Senken des drehbaren Bohrstrangs verwendet, mit dem Ergebnis, daß die Länge des Betriebshubes durch die wirksame Länge der Druckkolben begrenzt ist.

Ziel der Erfindung ist es, eine allgemein bei Quellenbohrungen verwendete Vorrichtung nach dem Drehverfahren für das eingangs erwähnte Bohrverfahren verwendbar zu machen und die begrenzende Wirkung von Druokkolben zu vermeiden.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Vorrichtung, welche gekennzeichnet ist durch einen Grundrahmen, einen auf dem Grundrahmen befestigten Mast, einen Turmrollenblock auf dem Mast,, einen beweglichen Hollenblock innerhalb des Mastes, ©inen zwischen den Rollenblöcken gespanntes Kabel, einen an dem beweglichen Hollenblock h&igenden Wagen, Einrichtungen am Mast zur Führung des Wagens längs des Mastes, einen in das Loch ragenden und an seinem unteren aide einen Bohreinsatz tragenden Bohrstrang, eine Einrichtung in Form eines Kraftübertragungskopfes auf dem Wagen zum Tragen und Drehen des Bohrstranges , wobei der Mast zur Aufnahme des Beaktionsmoments von dem Kraftübertragungskopf über den Magen und zur Übertragung desselben auf den Grundi^btnen ausgelegt ist, eine Raspeltrommel auf dem Grundrahmen zum Aufwickeln des Kabels und eine Antriebseinrichtung mit veränderlicher¹ Drehzahl auf dem Grundrahmen zur Zufuhr von Drehmoment zu der Haspeltrommel in einem Drehzahlbereich z?jisch@n lull und sehr niedriger Drehzahl zur -Spannung des Kabels, wobei der Bohrstrang zur Vergrößerung des Loches gleichzeitig drshtoar und aufwäpts ziehbar ist.

Nach der Erfindung trägt ein Bohrturm oder Mast den Bohrstrang mittels eines Turmrollenblocks und eines beweglichen Rollenblocks, welche durch ein dazwischen gespanntes Kabel verbunden sind, wobei das Kabel auf eine kraftbetriebene Haspeltrommel aufgewickelt wird. Hierdurch wird ein viel längerer Hub, wie er durch die Höhe des Mastes bestimmt ist, erreicht, und viel größere Bohrtiefen werden möglich.

Zweckmäßige Weiterbildungen und AusfUhrungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Zum besseren Verständnis der Merkmale und Vorteile der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird Im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

FIg* 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig« I,

Fig. 2 eine Sehnittansicht in vergrößertem Maßstab, welche den nach oben arbeitenden Bohreinsatz in seiner Lage am unteren Ende des Bohrstranges zur Vergrößerung des vorher gebildeten Führungsloches zeigt und

Fig. k eine schematische Draufsicht auf die Haspeltrommel und die Antriebseinrichtungen zum Drehen der Trommel.

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In der Zeichnung trägt ein Grundrahmen Io einen Mast 11 mit einem Turmrollenblock 12 am oberen Ende. Ein beweglicher Rollenblock 13 ist mittels eines Kabels 14 in dem Mast 11 an dem Turmrollenblock aufgehängt. Das Kabel 14 ist zwischen den Rollen hin und her geführt und läuft von einer Rolle 15 zu einer Haspeltrommel 16, welche einen Teil einer Hebeanordnung 17 bildet. Nicht gezeigte übliche Bremsbänder werden über einen Handbremshebel 19 mit Reibungsbremsbelägen 18 üblicher Art in Berührung gebracht. Eine Trommelwelle 21 ist in axialer auselnanderllegenden Lagern 22 gelagert, über ein Kettenzahnrad 23 und eine luftbetätigte Kupplung 24 wird der Trommelfelle und der Haspeltrommel Energie zum DrWi zugeführt. Eine endlose Kette 25 treibt das Kettenzahnrad 23 von einem antreibenden Kettenzahnrad 26 her. .

Ein allgemein mit 27 bezeichnetes Geschwindigkeitswecheelgetriebe üblicher Art enthält eine angetriebene Welle 28, auf welcher das Kettenzahnrad 26 befestigt ist« und eine Antriebswelle 29* Jede Welle ist in auseinanderliegenden Lagern gelagert. Ketten- und Zahnradantriebe 31, 32 und 33, von welchen Jeder eine Kupplung aufweist, bilden die Einrichtungen zum Antrieb der Welle 28 mit einer von drei verschiedenen Drehzahlen für eine gegebene Drehzahl der Antriebswelle 29. Zusätzlich sind.Zahnräder 34 und 35 vorgesehen, um durch seitllchesVerschieben des Zahnrade 34 in Eingriff mit dem Zahnrad 35 die Welle 28 in umgekehrter Richtung anzutreiben.

An einem Antrieb 37 ist ein Kettenzahnrad 38 auf dessen Welle 39 zum Antrieb befestigt und so angeordnet, daß über

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eine Kette 4o ein auf der Antriebswelle 29 lose sitzendes Kettenzahnrad 41 angetrieben wird. Eine Kupplung 42 ist seitlich in einer Richtung verschiebbar, um das Kettenzahnrad 41 in antreibenden Eingriff mit der Antriebswelle 29 bringen zu können. Die KettenBahnräder 38 und 41 werden zum Drehen der Haspeltrommel 16 mit beträchtlichen Drehzahlen für den Hebebetrieb verwendet. Der Antrieb 37 kann ein Gleichstrommotor mit etwa 260 kW und veränderlicher Drehzahl sein. Ein wesentlich kleinerer Motor 51 kann ein Weehselstromsehlupfkupplungsmotor mit 22,4 kW sein. Der Motor 5I mit veränderlicher Drehzahl treibt ein Kettenzahnrad 52 über ein Kettenzahnrad 53 und eine Kette 54 an. Das Kettenzahnrad 52 wird durch seitliche Verschiebung der Kupplung 52 mit der Antriebswelle 29 verbunden.

Aus der Beschreibung 1st zu erkennen, daß zwei Inergieübertragungswege. zur Antriebswelle 29 führen:

(a) vom großen Antrieb 37 über das Kettenzahnrad 38, die Kette 4o und das H&tenzahnrad 41 und

(b) vom kleinen Motor 5I über das Kettenzahnrad 53,- die-Kette' 54 und das Kettenzahnrad 52. Der erste dieser Energieübertragungswege über die Kette 4o ist ein Antrieb mit hoher Drehzahl für Hebebetrieb, und der zweite Energieübertragungsweg über die Kette 54 ist ein Antrieb geringer Drehzahl zur Übertragung von Drehmoment auf die Raspeltrommel l6 mit Drehzahlen« welche von einer Haltelage zu der geringen Umdrehungen pro Minute reichen, um das Kabel 14 für einen kontinuierlichen Bohrvorgang nach oben zu spannen.

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AO öni®_mAL

Parallele Schienen 56 mind an den aufrechten Elementen des Mastes 11 befestigt* dies© stehen in Berührung mit Rollen 57 awf ©iiiem Wagen 58* welcher duroh Teile 59 an dem beweglichen Rollenblook 15 aufgehängt ist. Ein Kraftübertraguttgskopf 6l ist auf dem Wagen 58 befestigt und an der Stell.® 62 tragend und antreibend mit dem oberen End@ eines geteilten Bohrstranges 65 verbunden. Der Bohrstrang 63 hängt so am Kraffcübertragungskopf 61 und wird von diesem aagezvtemn. Ein Elektro motor 6k mit veränderlicher Drehzahl-ist mit d<$m Kraft-Übertragungskopf 6l am ctessmi itoteSeb ifartasideiu. Dieser Elektromotor 64 kam ei» WeeKselsts^jQasc§iil^prk0pp3,iLmgsm©to oder ein Gleichstrommotor* ßeim«, - ■ ■ "

1 f ⁷ ils ^i «i'jbcv SolMreinsata 67 iibllster Art am u <, ^Ί ^t 'ⁿrpri v^i?stvBMg gebaut. Dei " 1 " ί £jli?e ö©s

tragut'gs'fopitK ι BtMmiftes'B.ft abgoseatet <,

Der H<*tidbrcfli_fchf » "»^ruigt,,, daß sißii öl©

Haspe¹! * π m J X * Sr_ ιτιΐ£, des K&hBlß lA U7?®ben kann, BohrscMa?» nc j^i'J^i dv^ah- das. Isaisre des hohlen Botesferangs 03 gw^Uait "woid@3a^ dyrcli Löaher in dem Bohreinsats 67 austreten und &ach ©ban durch das .to die Erde gebohrte Führungsloch 68 surüekk©hren_o Das Drehgelenk zum Einführen des Sehlaffloies oder der Luft in den Bohrstrang und die Vorrichtung zur? Aufnahme des Schlamms und der Bohrrückstände aus dsm FUferungslooh 68 sind beide konventioneller Art und in ä©r Zeichnung weggelassen„ Das Reaktionsmoraent des Kraffcübertragungskopfes 6l wird auf den Magen 5§ v^& uaxm. über die Rollen 37 und Schienen 56 auf den Mast Il übertragen. Der Mast is't von." schwerer Konstruktion^ an drei Selten geschlossen und an einer Seite offen,, und kann ein Reaktionsmoment v@n 27660 mkg aufnehmen, wenn die bewegliche Rolle in ihrer obersten Betriebslage ist« D@r Mast-weist diagonal® Streben 7o zur Aufnahme des auf den Grundrahmen Iq über-

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BAD ORiQINAL

tragenen Drehmoments auf. Mit einem A-Rahrnen 72 auf dem Qrundrahmen Io verbundene äussere Streben 71 dienen ebenfalls dazu« ein Verdrehungemoment von dem Mast 11 auf den Grundrahmen Io zu Übertragen.

Der Bohrbetrieb naoh unten wird unter Hinzufügen von weiteren Abschnitten zu dem Bohrstrang 63 Je naoh Erfordernis fortgesetzt« bis der Bohreinsatz 67 in einen unterirdischen Schacht wie einen Minenschaoht 73 ein» bricht. Wenn das Führungslooh 68 tief ist« oder wenn eine sehr harte Bodenformation auftritt, kann es nötig werden» den Bohreinsatz 67 mehrere Male auszuwechseln_s ehe der Minensohaoht 7^ erreicht ist. Während des Anhebens des Bohrstrangs /bschnitt um Absohnitt, um den Bohreinsatz 67 an der Oberfläche zu ersetzen, wird der Hebeantrieb Über die Kette ko vom Antrieb 57 verwendet.

Nachdem der Bohreinsatz 67 in den Minensohaoht 73 eingebrochen 1st, wird er vom unteren Ende des Bohrstrangs entfernt und ein grösserer Bohreinsatz 7k wird am unteren Ende des Bohrstrangs 63 durch Arbeiter in dem Minenschacht 73 eingebaut. Dieser Bohreinsatz 7k verwendet Schneidrollen 75, welche in Eingriff mit allen kegelstumpf förmigen Oberflächen 76 zwischen dem PUhrungslooh und dem vergrösserten Loch 77 stehen. Während der Bohrstrang 63 zum Drehen des naoh oben arbeitenden Bohreinsatzes 74 durch den Kraftübertragungskopf 6i gedreht wird, wird das Kabel Ik durch Zufuhr von Drehmoment zu Haspeltrommel 16 über den elektrischen Motor 51 mit veränderlicher Drehzahl, die Kette 5*l·, die Antriebswelle und über den Ketten- und Zahnradantrieb 31 niedriger Geschwindigkeit auf die Welle 28 gespannt. Die Luftkupplung 2k wird geschlossen, dai das Kettenzahnrad 23 die Trommelwelle 21 und die Haspeltrommel Io antreibt. Dieser EnergieüDertragungswegführt'der Raspeltrommel ιυ

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Drehmoment zum Spannen des Kabels zu, dreht jedoch die Trommel mit Drehzahlen zwischen einer Haltelage bis zu sehr geringen Umdrehungen pro Minute und unter enger Drehzahlsteuerung. Das Führungsloch 68 wird so vom Boden her vergrößert.

Die Hebebohrvorrichtung kann ebenso zur Bohrung eines Loches unter einem Winkel verwendet werden. Hierfür kann der Mast 11* wie in gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet, um Schwenkzapfen 79 (siehe FIg₁, 1) am unteren Ende von mit dem Grundrahmen Io verbundenen parallelen Pfosten 8o gekippt werden, nachdem Verbindungszapfen 81 entfernt wurden. Diese Kippbewegung des Mastes kann mit Hilfe eines Paars ausfahrbarer hydraulischer Druckkolben 82 erreicht werden. Schuhe 83 am unteren Ende der winkeligen und äußeren Spreizen oder Streben 71 gleiten in eine neue Lage auf dem A-Rahmen 72 und werden in dieser Lage mit Hilfe von Bolzen 8k gehalten.

Zum Zwecke des Transports kann der Mast 11 um die Schwenkzapfen 79 abgesenkt werden, um in Eingriff mit einer am Grundrahmen Io befestigten Kopfstütze 85 zu kommen. Die Druckkolben 82 werden zum Absenken des Mastes Π in Eingriff mit der Kopfstütze 85 wie auch zum Zurückführen des Mastes in eine vertikale oder geneigte Bohrlage verwendet.

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Claims (8)

Pat e η t a η s ρ r Ü c h e

1. Hebebohraufbau zur Vergrößerung eines Loohes im Erdboden mit Hilfe eines aufwärts arbeitenden Bohreinsatzes, ge k e nn ζ ei c h η e t durch einen Grundrahmen (lo), einen auf dem Grundrahmen befestigten Mast (11), einen Turmrollenblock (12) auf dem Mast, einen beweglichen Rollenblock (12) innerhalb des Mastes, ein zwischen den Rollenblöcken (12, 13) gespanntes Kabel (14), einen an dem beweglichen Rollenblock (I3) hängenden Wagen (58), Einrichtungen (56) am Mast (11) zur Führung des Wagens (58) längs des Mastes (11), einen in das Loch ragenden und an seinem unteren Ende einen Bohreinsatz (67, 74) tragenden Bohrstrang (63), eine Einrichtung in Form eines Kraftübertragungskopfes (61) auf dem Wagen (58) zum Tragen und Drehen des Bohrstrangs (63), wobei der Mast (11) zur Aufnahme des Reaktionsmoments von dem Kraftübertragungskopf (61) Über den Wagen (58) und zur Übertragung desselben auf den Grundrahmen (lo) ausgelegt ist, eine Haspeltrommel (16) auf dem Grundrahmen (lo) zum Aufwickeln des Kabels (14), und eine Antriebseinrichtung (27, 37, 5I) mit veränderlicher Drehzahl auf dem Grundrahmen (lo). zur Zufuhr von Drehmoment zu der Haspeltrommel (16) in einem Drehzahlbereich zwischen Null und sehr niedriger Drehzahl zur Spannung des Kabels (14), wobei der Bohrstrang (63) zur Vergrößerung des Loches gleichzeitig drehbar und aufwärts ziehbar ist.

2. Hebebohraufbau nach Anspruch 1, daduroh g e ke η η ζ ei c hne t , daß der Mast (11) auf dem Grundrahmen für schräge Bohrungen winkelmäßig einstellbar befestigt ist.

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3· Hebebohraufbau nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch

gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Führung des Wagens (58) aus Schienen (56) in dem Mast (11) bestehen, mit welchen Rollen(57) an dem Wagen (58)' in Eingriff stehen. " ~

4. Hebebohraufbau nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung zur Zufuhr von Drehmoment zu d©f Hasp©ltrommel (16) in ©inera Drehzahlbereioh zwischen einer Halteiage und sehr geringen Umdrehung«9n pro Minute ©inen Antrieb in Form ©ines - Elektromotors (51) onfweist»

5. HebesshraaÄiaaiii na©h, itespracsfe $₀ etedwefa g @ kennseiciiiae'öi, άο,Β ei©!³ Il@kfci⁹©ffi]©tor (51) ©in Wech selstromschlupf kKpplmMggifBSifeof¹ Mt .-

6. Hebebohraufbau nach Anspruch 5* dadurch "g e -kennzeiehne-t , daß an dem Kraf tübertragungskopf (61) ebenfalls ein Weehselstromsehlupflcupplungsraotox⁰ angeord net ist.

7. Hebebohraufbau nach Anspruch 1, dadurch g e » ke'nnzeiehn'etj, daß die Antriebseinrichtung ©inen Antrieb (57) und ein-Geschwindigkeitswechselgetriebe (27) hoher Leistung zur Verbindung des Antriebs (37) mit der Has-' peltrommel (16) aura Heben des Bohrstranges (65) aufweist«.

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8. Hebebohraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,daß eine Breraseinrichtung (18, 19) zur Bremsung der Drehung der Haspeltrommel (16) vorgesehen ist, wodurch der Bohrstrang (63) drehbar und durch Schwerkraft zur Bildung eines Loches im Erdboden absenkbar ist, wenn er mit einem ersten Bohreinsatz (67) versehen ist, und wodurch der Bohrstang (63) drehbar und zur Vergrößerung des Loches aufwärts ziehbar ist, wenn er mit einem zweiten Bohreinsatz (7¹O versehen ist, welcher größer als der erste (67) 1st.

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