DE2047587A1

DE2047587A1 - Entkupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2047587A1
Application number: DE19702047587
Authority: DE
Inventors: James R Dallas Tipton Joe D Garland Tex Mayer (V St A ) P E21b43 26
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Gardner Denver Inc
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-09-28
Publication date: 1971-06-09
Also published as: GB1309399A; FR2070233B1; US3680412A; BE757087A; NL7017345A; FR2070233A1; JPS5028361B1; AT315782B; CA927374A; GB1309398A; SE388452B; ZA703912B; GB1309397A

Description

Dr. A. Menizel
Dipl.-lng. W. Da'nlka

P a f e r.»a η ■'. ri i t a

Refr-afh bii :'.öln ²3· September 1970

Frankenforst 137 Via/D

Gardner-Denver Company Quincy, Illinois, Y.St. A.

¹¹ Entkupplungsvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine ferngesteuerte Entkupplungsvorrichtung, die zum Ergreifen und Lösen von Gewindekupplungen zwischen Teilen eines Bohrstrangs vorgesehen ist.

Ferngesteuerte Vorrichtungen sind bereits entwickelt worden, um Gewindekupplungen zwischen Teilen von .Rohren oder Stangen herzustellen bzw. zu lösen, die zur Bildung eines Bohrgestänges

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miteinander verbunden sind. Gewöhnlich wird die Bohrkrone von einem Bohr-motor in Drehung versetzt, während sie sich in den Boden eingräbt, und als Folge davon werden die Verbindungen zwischen den Gestängeteilen extrem fest. Es sind erhebliche Kräfte erforderlich, um solche Verbindungen zu lösen bzw. zu entkuppeln, wenn das Gestänge auseinandergenommen wird.

Selbsttätige Entkupplungsvorrichtungen, die die Greif- und Drehfunktion zweier menschlicher Hände simulieren, sind aus den US-Patentschriften 3 158 213 und 3 463 037 bekannt.

Die aus der letztgenannten Patentschrift bekannte Vorrichtung ist gelenkig angeordnet und kann geöffnet werden, um seitlich die Enden zweier Rohrteile aufzunehmen. Die angrenzenden Enden der gekuppelten Teile haben sechs im peripheren Abstand angeordnete Schlitze zur Aufnahme einzelner federgespannter Klinken, ψ die an stationären und rotierenden Teilen der Vorrichtung sitzen. Ein ausfahrbarer Arbeitszylinder, der am stationären Teil gelagert ist, kann betätigt werden, um den rotierenden Teil zum lösen des Gewindes zu drehen.

Die aus der US-Patentschrift 3 158 213 bekannte Vorrichtung ist in ihrer Funktion der aus der US-Patentschrift 3 463 037 bekannten Vorrichtung ähnlich. Sie bildet einen Bestandteil einer halbautomatischen Bohrvorrichtung und hat die; Aufgabe, die Handhabung und den Arbeitsaufwand de3 Bediemmjspersonalu

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beim Bohren zu verringern. In der US-Patentschrift 3 158 ist in diesem Zusammenhang ein fahrbarer Bohrturm gezeigt, der eiiien umlegbaren Masten hat, an dem ein Rotations-Bohrmaschinenmotor verschiebbar gelagert ist. Am Mast sitzen eine Entkupplungsvorrichtung, eine Aufhängung zum zeitweiligen Abheben des Gestänges vom Boden des Lochs und eine Rohrwechsel- und Bereitschaftsvorrichtmig zum Schwenken von Rohrteilen in eine Flucht mit dem Bohrgestänge und aus einer Flucht gegenüber dem Bohrgestänge. Die aus dieser Patentschrift bekannte Entkupplungsvorrichtung umfaßt eine stationäre Backenanordnung, eine rotierbare Backenanordnung und eine Führungsbackenanordnung zum Führen des oberen Rohrs in das untere Rohr während der Kupplung. Die stationären Backen und die rotierbaren Backen dürften entweder in einen Reibschluß mit den Wandungen der Rohrteile gelangen oder sich in die Wandungen der Rohrteile eingreifen.

Während die Vorteilhaftigkeit des Einsatzes einer ferngesteuerten, in sich geschlossenen Entkupplungsvorrichtung in einer halbautomatischen Bohrvorrichtung bereits allgemein erkannt worden ist, verbleiben noch erhebliche Probleme in den folgenden Bereichen, die gelöst werden müssen:

1. Das Vorsehen von ineinandergreifenden Mitteln, die an den

Entkupplungsbacken und an den Teilen des Bohrgestänges angeformt sind und die einen schnellen und formschlüssigen

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Eingriff zwischen den Entkupplungsbacken und den Teilen sicherstellen, ohne daß die Teile des Bohrgestänges beschädigt werden}

2. Das Vorsehen eines starken und trotzdem kompakten Antriebs zum Drehen der rotierenden Backen zur Entkupplung}

3. Das Vorsehen einer Steuerung, die für einen treibenfen Eingriff zwischen den rotierenden Entkupplungsbacken und einem Teil des Bohrgestänges sorgt, ehe die rotierenden Backen zur Entkupplung angetrieben werden}

4. Das Vorsehen einer ferngesteuerten Einrichtung zur Bewegung der Entkupplungsvorrichtung über die gesamte Lauge eines Teiles eines Bohrgestänges hinweg, um das Entkuppeln von Verbindungen zwischen dem Bohrmaschinenmotor und einem Teil des Gestänges zu ermöglichen, falls ein Teil des Gestänges nur teilweise eingefahren wird}

5. Das Vorsehen einer Steuerung, die beim Auseinandernehmen eines Bohrgestänges automatisch die Funktion des Bohrmaschinenmotors mit der der Entkupplungsvorrichtung koordiniert, um eine stramme Verbindung zwischen dem Bohrmaschinenmotor und dem oberen Ende des Teils herzustellen, der mit dem Bohrmaschinenmotor verbunden ist, so daß keine Entkupplung erfolgt, wenn der Bohrmaschinenmotor gegeii-

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läufig gedreht wird, um eine vorgelöste Verbindung am unteren Ende dieses Teils freizudrehen}

6. Das Vorsehen einer Vorrichtung, die nicht nur den vorgesehenen Zweck der Entkupplung erfüllt, sondern auch als Bohrgestängezentrierer während des Bohrvorgangs und als zeitweiliger Träger zum Hängen des Bohrgestänges über dem Boden mit der Abnahme von Teilen des Gestänges fungiert.

Erfindungsgemäß ist eine Entkupplungsvorrichtung für ein Bohrgestänge vorgesehen, die äie mit kerbverzahnten Teilen des Bohrgestänges und mit Steuerungen zusammenwirkt, um die Kupplung und Entkupplung von Bohrgestängen in einer Weise zu ermöglichen, die schneller, narrensicherer und betriebssicherer als bekannte Anordnungen ist. Insbesondere ist erfindungsgemäi3 die Schaffung einer Konstruktion, einer Vorrichtung und einer Steuerung zur Handhabung von Bohrgestängen vorgesehen, die die verschiedenen aufgezählten Nachteile der bekannten Anordnungen beseitigen.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Mg. 1 eine Vorderanf3 icht einer föhrbaren, auf Raupen

aufgebet,/,tun. bohrvorrichtung gomliß dor Erfindung}

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Pig. 2 ein Teilschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Entkupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung}

Fig. 3 ein Teilschnitt im wesentlichen an der Linie 3-3 der Fig. 2;

t Fig. 4 ein Teilschnitt durch eine Verbindung zwischen

verschraubten Teilen eines Bohrgestänges;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Zähne an den Teilen des Bohrgestänges und an den Kolben der Entkupplungsvorrichtung, die in Fig. 2 und 3 gezeigt ist}

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Energie- und Funktionsregelsystems für die in Fig. 1 gezeigte Bohrvorrichtung und

Fig. 7 bis Fig. 15 schematische Darstellungen einer Arbeitsfolge, die durch Fernsteuerung der in Fig. 1 gezeigten Bohrvorrichtung ausgeführt werden können.

Gemäß Fig. 1 ist die Bohrvorrichtung 20 auf ein mit Haupen bestücktes Untergestell 24 aufgesetzt. Eine Lafette 26 ist um Untergestell 24 angelenkt, die in der aufrechten Lage eine I<'ui3

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28 hat, der auf dem Boden 30 sitzt. Die Lafette ist im Querschnitt im wesentlichen quadratisch und kann in einer Schweißkonstruktion o.dgl. vorgesehen sein. Zwei quer im Abstand liegende Führungskanäle 32 sind an der Vorderseite der Lafette angebracht und erstrecken sich über die volle Länge der Lafette, um einen Bohrmotor 34 und eine Entkupplungsvorrichtung 36 zu halten und zu führen. Der Bohrmotor 34 wird durch einen Druckmittelmotor 38 an der Lafette 26 auf-und ab-bewegt, der eine Kette 40 antreibt, die am Bohrmotor 34 befestigt ist und über ein Antriebskettenrad 42 und ein Führungskettenrad 44 läuft. Die Entkupplungsvorrichtung 36 wird durch einen Druckmittelmotor 46 an der Lafette entlang auf-und ab-bewegt, der eine Kette 48 in einer Bahn parallel zur Bahn der Kette 40 antreibt. Die Kette 48 ist um ein Antriebskettenrad 50 und um ein Führungskettenrad 52 herumgeführt und durch einen Ansatz 54 gemäß der Darstellung in Fig. 3 an der Entkupplungsvorrichtung 36 befestigt. Ein Gestell 56 zum Wechseln und zum Bereithalten von Teilen eines Bohrgestänges ist seitlich an der Lafette 26 angebracht und wird von einem Druckmittelmotor 58 zur Ausführung einer seitlichen Bewegung angetrieben.

In Fig. 1 sind viele der üblichen Bauteile der Vorrichtung 20 sowie die Energieleitungen nicht gezeigt worden, da sie keinen Teil der Erfindung bilden. Ein Steuerpult 60 ist an der Vorrichtung gezeigt und hat Griffe zur Bedienung der verschiedenen

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Teile des Energie- und Funktionssteuersystems der Vorrichtung, das schematisch in Fig. 6 dargestellt ist.

Um die Beschreibung des erfindungsgemäßen Vorgangs zum Zusammensetzen und Auseinandernehmen eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten Bohrgestänges zu erleichtern, sind die iden_fc tisch aufgebauten Rohr- bzw. Stangenteile durch die Buchstaben A, B, G und D gekennzeichnet. In Fig. 1 ragt der Teil A aus einem Bohrloch 62 heraus und ist mit dem anschließenden Teil B verbunden, der seinerseits mit dem vorstehenden Schaft 64 des Bohrmotors 34 verbunden ist. Die Teile 0 und D sind am Gestell 56 in Bereitschaft gehalten.

Aus der vorangegangenen kurzen Beschreibung der Bohrvorrichtung 20 geht also hervor, daß die Vorrichtung die folgenden Teile umfaßt:

1. Bohrmotor 34,

2. Wechsel- und Bereitschaftsgestell 56,

3. Entkupplungsvorrichtung 36,

4. Die Teile A bis D des Bohrgestänges,

5. Energie- und Funktionesteuersystem gemäß der Darstellung in Fig. 6.

Diese Teile der Bohrvorrichtung werden im einzelnen im nuch-

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folgenden getrennt "beschrieben.

Bei dem dargestellten Bohrmotor 34 handelt es sich um einen Schlagkolbenmotor, d.h. bei dem Motor schlägt ein druckmittelbeaufschlagter Kolben (nicht dargestellt) auf den Schaft 64, der aus dem Vorderkopf 66 des Bohrmotors vorsteht und zum Verschrauben mit einem der Seile A bis D vorgesehen ist. Die Schlagkolbenschläge werden durch den Schaft und das Bohrgestänge auf eine Bohrkrone 212 übertragen, die sich in darunterliegende Erdformationen einschneidet, um das Bohrloch 62 in der üblichen Weise herzustellen. Um die Schneidwirkung der Bohrkrone zu erhöhen, wird sie während des Bohrvorgangs durch einen Druckmittelmotor 68 in Drehung versetzt, der eine Unterbaugruppe des Bohrmotors 34 bildet. Die Drehbewegung des Rotationsmotors 68 wird auf den S_öhaft 64 in geeigneter Weise übertragen. Aus der US-Patentschrift 3 082 741 sind Einzelheiten einer geeigneten Konstruktion bekannt. Vorzugsweise läßt sich der Rotationsmotor 68 umsteuern und unabhängig von dem Schlagkolben des Bohrmotors betätigen, so daiS der Rotationsmotor mit der Entkupplungsvorrichtung 36 und dem Wechsel- und Bereithaltungsgestell 56 zusammenwirken kann, was noch zu beschreiben sein wird, um eine ferngesteuerte halbautomatische Einrichtung zum Zusammensetzen, Auseinandernehmen und Bereithalten eines aus vielen !'eilen zusammengesetzten Bohrgestänges zu schaffen. Der Motor 34 ist mit einem Schlitten 70 versehen, der in den im Abstand liegenden Kanälen 32 sitzt und durch sie geführt ist. Der Antriebsmotor

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38 und die Kette 50 bewegen den Bohrmotor 34 nach. Wunsch an der Lafette 26 auf und ab.

Während es sich bei dem dargestellten Bohrmotor 34 handelt, ist die Erfindung nicht auf eine besondere Art eines Bohrmotors oder auf eine bestimmte Art des Bohrens beschränkt. BeispieIsweise kann anstelle des Motors 34 ein Bohrmotor verwendet werden, der umsteuerbar eine Antriebsspindel in Drehung versetzt, jedoch keine Schläge darauf ausübt. Ferner kann es sich bei dem Druckmedium zum Antreiben des Schlagkolbens und des Rotationsmotors 68 entweder um eine Hydraulikflüssigkeit oder um Druckluft handeln, obgleich im Zusammenhang mit Pig. 6 im nachfolgenden eine Hydraulikanlage beschrieben wird.

Das ferngesteuerte Gestell 56 hält Teile des Bohrgestänges, die nicht gebraucht werden, in Bereitschaft und wechselt Teile in eine koaxiale Flucht mit dem Bohrmotor 34 und der Entkupplungsvorrichtung 36. Die im vertikalen Abstund angeordneten oberen und unteren Gestellteile 71, 72 umfassen Konsolen 74> 76, die starr an der Seite der Lafette 26 angebracht sind, sowie T-fö'rmige obere und untere Schienen 78, 80, die durch Rollenanordnungen 82, 84 zur seitlichen Bewegung gelagert sind. Der druokmittelbetätigte Gestellmotor 58 dreht umsteuerbar eine Welle 86 mit Ritzeln an ihren Enden, die mit Zahnstangen (nicht dargestellt) kämmen, die an den oberen und unteren Schienen 78, 80 vorgesehen sind, derart, daß die Drehung des Motors 58 und

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der Welle 86 in einer Richtung "beide Schienen 78, 80 seitlich nach innen gegenüber der Lafette 26 bewegt, während eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung die Schienen nach außen bewegt. Die untere Schiene 80 trägt becherartige Aufnahmen 88 zur Aufnahme der unteren Gewindeenden 89 der im Gestell 56 bereitgehaltenen Teile des Bohrgestänges. Eine Sperrplatte 90, die an der oberen Schiene 78 angebracht ist, weist einen langen Schlitz(nicht dargestellt) auf, der in Richtung auf die Lafette 26 offen ist und in einer Flucht mit der Längsachse des Bohrgestänges liegt. Der Schlitz ist so dimensioniert, daß er die Halspartie 92 kleineren Durchmessers der Teile A bis D aufnimmt. Uer Schlitz ist an im Abstand liegenden Stellen in Querrichtung vergrößert, um die oberen Enden 94 der bereitgehaltenen Teile, die den normalen Durchmesser haben, durch die Sperrplatte 90 fallen zu lassen. Nachdem das untere Ende 89 eines Teils in einer Aufnahme 88 sitzt und das obere Ende 94 des Teils in dem Schlitz in der Sperrplatte 90 sitzt, bewegt ein Arbeitszylinder 96, der in der Sperrplatte gelagert ist, eine Klemme 98 relativ zur Sperrplatte 90, um die oberen Enden 94 der in dem Gestell 56 bereitgehaltenen Teile zu ergreifen und diese Teile drehfest zu sichern, und zwar zu einem Zweck, der noch zu beschreiben sein wird.

Da das Wechsel- und Bereithaltungsgestell nur sekundär für die Arbeitsweise der Erfindung von Bedeutung ist, ist es nur kurz beschrieben worden. Die Einzelheiten dieses Gestells sind be-

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reits ausführlich vorgeschlagen worden.

Die konstruktiven Einzelheiten der Entkupplungsvorrichtung 36 sind in Pig. 2 und 3 gezeigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 besteht die Entkupplungsvorrichtung aus einer oberen rotierbaren Greifanordnung 1OQ und einer unteren stationären Greifan-Ordnung 102, die umgekehrt unter und über einer Zwischenplatte 104 gelagert sind. Die Zwischenplatte 104 ist im rechten Winkel mit einem U-förmigen Schlitten 106 starr verbunden, der zu beiden Seiten abnehmbare Führungsstangen 108 trägt, die in die Führungskanäle 32 der Lafette passen. Wie bereits beschrieben, ist die Kette 48 mit einem Ansatz 54 verbunden, der sich von dem Schlitten 106 nach hinten erstreckt. Die Kette wird vom Motor 46 angetrieben, um die Entkupplungsvorrichtung 36 an der Lafette 26 entlang hochzufahren bzw. abzusenken.

Die Zwischenplatte 104 ist im wesentlichen rechteckig und erstreckt sich von der Lafette 26 aus nach vorn, so daß ein Loch 110 in der Nähe der Mitte der Platte 104 mit der Längsachse des Bohrgestänges in einer Flucht liegt.

Die Greifanordnung 100 umfaßt ein Gehäuse 112 mit vier winkelversetzten abgestuften Bohrungen 114, die radial durch den Gehäusekörper hindurch zu einer Mittelbohrung 116 öffnen. Ein Zylinder 118 ist herausnehmbar duroh einen Federring 120 in der jeweiligen radialen Bohrung 114 gesichert. Ein Kolben 122

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sitzt in den jeweiligen Zylindern 118 und führt eine Bewegung zwischen einer zurückgefahrenen Stellung, die in Pig. 2 und 3 gezeigt ist j und einer ausgefahrenen Stellung aus, bei der die zylindrische Stangenpartie des jeweiligen Kolbens 122 in die Mittelbohrung 116 eindringt, und zwar aus einem G-rund, der noch zu beschreiben sein wird. Der vergrößerte Kopf 126 des jeweiligen Kolbens trägt einen O-Ring 128, der für eine Mediumabdichtung zwischen dem Kopf 126 und der Innenwand des Zylinders 118 sorgt. Die Kolben 122 sind normalerweise in die zurückgefahrene Stellung vorgespannt, und zwar durch umgebende Schraubenfedern 130, die zwischen einer Schulter der abgestuften Bohrungen 114 und den Kolbenköpfen 126 sitzen. Die hinteren Druckflächen der Kolbenköpfe werden von einer flexiblen Zuleitung 132 über ein Pitting 134 druckbeaufschlagt bzw. druckentspannt. Das Pitting öffnet in einem von vier Innenkanälen 136 im Gehäuse 112, die die Bohrungen 114 miteinander verbinden. Die Innenkanäle 136 öffnen in·Ringnuten 138, die in die Außenwände der Zylinder 118 eingedreht sind. Öffnungen 140 verbinden die Ringnuten 138 mit dem Inneren der Zylinder. Wenn den Zylindern 118 Druckmittel zugeleitet wird, werden die Kolben 122 gleichzeitig radial nach innen in die Mittelbohrung 116 gedrückt. Wenn anschließend die Druckbeaufschlagung in den Zylindern 118 gemindert wird, drücken die Rückstellfedern 130 die Kolben 122 radial aus dem Mittellooh 116 nach außen in ihre voll zurückgezogenen Stellungen. ;

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Die inneraten Enden der Kolbenstangen 122 sind gemäß der Darstellung in Fig. 3 bogenförmig ausgebildet und sind bei 192 geschlitzt bzw. gezahnt, um in einen Eingriff mit den Kerbzähnen 144 zu gelangen, die am unteren Ende 89 eines Teils des Bohrgestänges angeformt sind. Kerbzähne 145, die identisch zu den Kerbzähnen 144 sind, sind am Ende des Schaftes 64 vorge-

" sehen, der mit Außengewinde versehen ist, die für eine Verbindung des Schaftes mit dem oberen Ende 94 eines Gestängeteils sorgen. Um ein ordnungsgemäßes Ausrichten der Kerbzähne 192 dee Kolbens entweder mit den Kerbzähnen 144 des Gestängeteils oder den Kerbzähnen 145 des Schaftes zu sorgen, sind die Kolbenstangen drehfest gegenüber den abgestuften Bohrung 114 gehalten und zwar durch eine Keil/Keilnutanordnung 146. Eine weitere Beschreibung der Kerbzähne 192 der Kolbenstangen erfolgt im nachfolgenden noch in Verbindung mit der ausführlichen

fc Beschreibung der Gestängeteile A bis D.

Eine Zentrierbuchse 148 aus hartem, verschleißfestem Werkstoff ist am Gehäuse 112 konzentrisch, zur Mittelbohrung 116 durch einen mit einem Flansch versehenen Haltering 150 gelagert, der abnehmbar mit dem Gehäuse verbunden ist und zwar durch eine Anzahl von win&e!versetzten Befeetigungselementen 152. Der Innendurchmesser der Buchse ist kleiner als der Durohmesser der Mittelbohrung 116, und er iat so gewählt, daß ein lockerer Paßsitz mit der Außenfläche eines Gestängeteils gebildet ist,

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Bis hierher sind die konstruktiven und funktioneilen Einzelheiten der rotierbaren Greifanordnung 100 und der stationären Gre if anordnung 102 gleich. TJm eine nicht erforderliche Wiederholung der Beschreibung für die stationäre Greifanordnung zu vermeiden, wird der Buchstabe "a" an die Bezugszahlen angefügt, die gleiche Konstruktionsteile bezeichnen, die einen Bestandteil der stationären Greifanordnung 102 bilden.

Die Mittelbohrungen 116, 116a der Gehäuse 112, 112a sind konzentrisch gegenüber dem Loch 110 in der Zvriechenplatte ausgerichtet, und zwar durch das Zusammenpassen von Ringansätzen 154, 154a innerhalb der Senkbohrungen, die in gegenüberliegende Öffnungen des Lochs 110 eingedreht sind. Die stationäre Greifanordnung 102 ist gegenüber der Platte 104 drehfest angeordnet, und zwar mit Hilfe einer Anzahl von Schrauben 156, die einen radial vorstehenden Ringflansch 158a des unteren Gehäuses 112a an die Unterseite der Platte 104 anklemmen. Der Flansch 158 des oberen Gehäuses 112 wird in Anlage an der Oberseite der Platte 104 durch einen Haltering 160 gehalten. Während der Haltering durch eine Anzahl von Schrauben 162 mit der Platte 104 verbunden ist, versteht es sich, daß das Gehäuse 112 der rotierbaren Greifanordnung 102 frei um die Achse seiner Mittelbohrung 116 gegenüber dem Haltering 160, der Platte 104 und der stationären Greifanordnung 102 drehbar ist.

Die GreifanOrdnung 100 ist gegenüber der stationären Greifan-

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anordnung 102 durch einen Winkel Z aus der in Vollinien gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte gestrichelte Stellung drehbar. Ein solches Drehen der Greifanordnung 100 erfolgt mittels eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders 164, der einen Zylinderkörper 166 hat, welcher an der Zwischenplatte 104 bei 168 angelenkt ist und eine ausfahrbare und zurückziehbare Kolbenstange 170 hat, die mittels einer Gabel- und Stiftanordnung 174 mit einem Hebelarm 172 gelenkig verbunden ist. Das innere Ende des Hebelarms 172 ist in einen Ansatz I76 eingeschraubt, der vom Gehäuse 112 vorsteht. Druckmittel zur Verstellung des Kolbens des Arbeitszylinders 164 gelangt in gegenüberliegende Enden des Zylinderkörpers 166 über flexible Leitungen 178 und 180. Der Arbeitszylinder 164 hat einen kurzen Hub, und deshalb ist er relativ klein und kann in sehr kompakter Anordnung an der Zwischenplatte 104 gelagert werden, ohne daß die Gesamtgröße oder daß Gesamtgewicht der Entkupplungsvorrichtung 36 h nennenswert erhöht wird.

Wenn auf Fig. 2 bis 5 Bezug genommen wird, enthalten Bezugszahlen, die gemeinsame Konstruktionsmerkmale aller Gestängeteile A bis D betreffen, keinen Kennbuchstaben. Im Zusammenhang mit

der Beschreibung der Arbeitsweise der Bohrvorrichtung 20 unter Bezugnahme auf Fig. 3. und 7 tois 15 werden die Gestänge teile jedoch allgemein durch die Buchstaben A, B, 0 und D gekennzeichnet, und Bezugszahlen, die sich auf Konstruktionsmerkmale eines bestimmten Gestängeteils beziehen, werden durch einen ange-

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hängten Kennbuchstaben gekennzeichnet. Beispielsweise ist in Fig. 1 das obere Ende des Teils B mit 94B gekennzeichnet.

Die !eile A bis D sind identisch aufgebaut und umfassen gemäß der Darstellung in Pig. 4 ein oberes Ende 94 und ein unteres Ende 89, die -vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden eines langen Körperteils 182 angebracht sind, und zwar mit Hilfe eines geeigneten Schweißverfahrens, beispielsweise des l"riktionsschweißverfahrens. Der Körperteil 182 ist im wesentlichen aus einem gehärteten dünnwandigen Metallrohr gebildet, das Innen- und Außendurchmesser hat, die von einem Ende zum anderen konstant sind. Das Innere des oberen Endes 92 ist mit Innengewinde 184 versehen, das zur Aufnahme von entsprechendem Außengewinde 186 am unteren Ende 89 vorgesehen ist. Das Gewinde greift über die volle länge ein, und die äußerste obere Endfläche des oberen Endes 94 gelangt in Anlage an einer Ringschulter 188 des unteren Endes 89· Eine Halspartie 92 kleineren Durchmessers ist vorgesehen, um eine Aufnahme der oberen Teile 194 in dem genannten Schlitz in der Sperrplatte 90 des Wechsel- und Bereithaltungsgestells ^6 zu ermöglichen. Da andere Arten von Gestellen in Verbindung mit der Vorrichtung 20 verwendet werden, kann die Halspartie 90 überflüssig sein. Sie ist nur im vorliegenden Ausführungsbeispiel erforderlich.

Bin wichtiges Merkmal der Erfindung beeteht im Vorsehen von Kerbzähnen 144 und 190, die jeweils am unteren Ende 89 bzw. am

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oberen Ende 94 vorgeaehen sind. Die Hauptfunktion dieser Kerbzähne besteht darin, eine verbesserte Angriffsfläche an den Bohrgestängeteilen zu schaffen, so daß die Greifanordnungen 100 und 102 schnell und formschlüssig an den nebeneinanderliegenden Enden miteinander verbundener Gestängeteile,, angreifen können.

Aus den bekannten Anordnungen ist bekannt, daß die Bohrrohre und W Rohrstangen mit Abflachungen versehen sind, die in der Außenwand vorgesehen sind und an denen gegenüberliegende Backen eines Schlüssels angreifen können. Normalerweise sind zwei, vier oder sechs Abflachungen für diesen Zweck vorgesehen. Wenn der Schlüssel nicht erheblich um den Umfang eines Gestängeteils herum bewegt und leicht gegenüber den Abflachungen gehandhabt werden kann, entstehen außerordentliche Schwierigkeiten dabei, den Schlüssel in Angriff an die Abflachungen zu bringen. Dieser unbefriedigende Zustand wird sogar noch verschlechtert, wenn der fe Schlüssel nur eine sehr begrenzte Winkelbewegung gegenüber den Abflachungen ausführen kann, da die Möglichkeiten zum Angreifen an einem sechsfach abgeflachten Profil beispielsweise in einem Abstand von 60° zueinanderliegen. Deshalb muß ein Schlüssel, der zum Angreifen en einem sechsfach abgeflachten Profil vorgesehen ist, van 60° gegenüber dem Profil gedreht werden können, um dem Schlüssel Überhaupt die Möglichkeit zu geben, an den Abflaohungen anzugreifen. Zusätzlich muß für den Schlüssel die Möglichkeit einer Drehung bestehen, die mindestens gleioh dem Drehweg iat, der erforderlich ist, um das Gewinde zwischen den Teilen zu lösen. Das Maß des Lösedrehwegs hängt

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von der Form des G-ewindes und von den Eigenschaften des Gewindematerials ab. Ein Schlüsseldrehweg in der Größenordnung von 60° dürfte nicht ausreichen, wenn der Schlüssel einen Teil einer in sich geschlossenen Entkupplungsvorrichtung für eine fahrbare Bohrvorrichtung bildet, weil der Arbeitszylinder einen relativ großen Hub haben muß, um den Hebelarm des Schlüssels durch einen Bogen von 60° zu drehen. Die auf die körperlichen Abmessungen und auf das Gewicht eines Arbeitszylinders auferlegten Bedingungen, der für die Verwendung einer Entkupplungsvorrichtung geeignet ist, wie sie hier beschrieben und dargestellt ist, erfordern, daß der Hub des Arbeitszylinders so kurz wie möglich ist.

Verschiedene Lösungen der angeführten Probleme in der Verwendung eines Kurzhubzylinders zum Erbringen von Drehkraft in einer Entkupplungsvorrichtung sind bereits vorgeschlagen worden, haben sich aber als ungeeignet erwiesen. Eine Lösung sieht das Ersetzen eines Rotationsmotors anstelle des Arbeitszylinder 164 vor, so daß eine unbegrenzte Drehung des Schlüesels ermöglicht ist, um die Backen des Schlüssels mit den Abflachungen bzw. Sohlitzen in eine Flucht zu bringen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein ausreichend hohes Anfangsdrehmoment zur Lösen von strammen Verbindungen, wie sie bei normalen Bohrgestängen Auftreten, mit Hilfe eines Eotationsmotors nicht aufgebracht werden kann, der die Bedingungen Mn-

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sichtlich Größe und Gewicht erfüllt, die an den in Frage stehenden Anwendungsfall gestellt sind. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, daß die Klauen des Schlüssels scharfe Kanten haben, die sich in die Außenwand der Teile des Bohrgestänges eingraben, um damit Abflachungen ganz entfallen zu lassen. Ein solches Eingraben verkürzt jedoch die Betriebsdauer eines dünnwandigen Gestängeteils ganz erheblich, wenn der Werkstoff, aus ψ dem die Teile bestehen, weich genug ist, um sich zu verformen. Wenn die Teile gehärtet sind, wie das bei Schlagbohrgestängen normalerweise der Fall ist, graben sich die Klauen nicht in den Teil ausreichend tief ein, um zu halten, wenn auf den Schlüssel das zum Lösen erforderliche Drehmoment ausgeübt wird. Eine weitere Lösung, die bekanntgeworden ist, sieht vor, daß die Anzahl von Schlüsselabflachungen an den Gestängeteilen wesentlich erhöht wird, um entsprechend die Möglichkeiten zu erhöhen, die für den Schlüssel bestehen, in eine Flucht mit zwei Abflachungen zu gelangen. Eine Terbesserung hat sich dadurch nicht ergeben, da die Erhöhung der Anzahl der Abflachungen zu einer Verringerung in der Fläche der jeweiligen Abflachung führt, und das führt zu einer Verringerung in der effektiven Fläche, an der ein Mitnahmekontakt zwischen den Backen des Schlüssels • und den Abflachungen entsteht.

Die Erfindung arbeitet in effektiver Weise mit einem Kurzhubzylinder 164 zum Drehen der rotierbaren Greifanordnung 100 um einen Winkel Z der in Fig. 3 gezeigt ist, um einen sicheren Ein-

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griff zwischen den Kerbzähnen 144 des unteren Endes 89 und den Kerbzähnen 145 am Schaft 64 und den komplementären Kerbzähnen an den Enden der Kolben 122 zu erbringen. Bei der Entwicklung der Entkupplungsvorrichtung 36 ist festgestellt worden, daß drei Faktoren berücksichtigt werden müssen, wenn eine Kerbzahnkonstruktion erfolgreich in Verbindung mit Bohrgestängeteilen verwendet werden soll, nämlich:

1. Die Größe des Drehwinkels Z der rotierbaren Greifanordnung 100, wie er durch einen Arbeitszylinder mit kurzer Hublänge erzeugt wird, der an einem Hebelarm angreift, der ebenfalls die kürzest praktisch mögliche Länge hat.

2. Die Größe des Drehwinkels Y, der erforderlich ist, um das Gewinde 184, 186 zu lösen, das aufeinanderfolgende Bohrgestängeteile miteinander verbindet. Der Winkel Y kann als der Gewindelösewinkel bezeichnet werden. Er läßt sich für jede Art einer Gewindeverbindung errechnen oder messen.

3. Die Größe des Winkels X zwischen den Kerbzähnen.

Beim Beziehen dieser Winkel auf die Konstruktion der Entkupplungsvorrichtung und der Kerbzähne des Bohrgestänges und des Schaftes muß der Winkel Z mindestens gleich der Summe aus den

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Winkeln X und Y sein, wenn die Zähne 196 der Kolbenkerbzähne 192 eine ausreichende Drehbewegung erhalten sollen, um sicherzustellen, daß sie in eine eingreifende Flucht mit den Kerbzähnen 144 und 145 unter den ungünstigsten Bedingungen eines Anfangsfehlfluchtens gelangen und anschließend um den Lösewinkel des Verbindungsgewindes gedreht werden. Wenn beispielsweise der Winkel Z durch die Konstruktion der Entkupplungsvorrichtung auf 15 festgelegt ist und wenn der Lösewinkel des Gewindes 184, 186 bekanntermaßen 6 beträgt, kann der Winkelabstand der Kerbzähne 144, 145 und 192 nicht mehr als 9° betragen. Unter diesen Bedingungen könnten 40 Kerbzähne vorgesehen sein. Es versteht sich, daß für jeden bestimmten Lösewinkel Y die Anzahl der Kerbzähne sich direkt mit der Änderung des Drehwinkels Z ändert. Nach Kenntnis dieser Beziehung und einer entsprechenden Festlegung, daß sich als praktischer Grenzwert für den Winkel Z 30 herausgestellt haben, beträgt die kleinste Anzahl von Kerbzähnen für Bohrgestänge mit einem Lösewinkel von 6 15.

Die größte Anzahl von Kerbzähnen ist durch die praktischen Grenzen hinsichtlich des Umfangsabstands zwischen aufeinanderfolgenden Kerbzähnen bestimmt. Wenn eine übermäßige Anzahl von Kerbzähnen an einem Gestängeteil eines bestimmten Durchmessers und einer bestimmten Wandstärke vorgesehen sind, haben die Kerbzähne keinen ausreichenden Querschnitt und keine ausreichende Festigkeit, um den Drehkräften widerstehen zu können, die auf sie ausgeübt werden, um eine Verbindung zu lösen. Wenn

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die Kerbzähne ferner zu eng nebeneinanderliegen, setzen sie sich leicht mit Schmutz und Schlamm zu, wenn sie sich im Bohrloch befinden, so daß die Kolbenkerbzähne 192 nicht eingreifen können. Es ist festgestellt worden, daß ein kleinster kritischer Umfangsabstand 3>2 mm beträgt.

Ein weiteres Merkmal der kerbverzahnten Gestängeteile und des Schaftes, tfie sie hier beschrieben worden sind, besteht in der Neigung der Wände der Kerbzähne. Bezugnehmend auf Fig. 5 ist zu sehen, daß die Seiten des einzelnen Kerbzahns 194 an einem Gestängeteil in Richtung aufeinander zu geneigt sind und sich in der Verlange!ang schneiden, um einen eingeschlossenen Winkel R zu bilden. Die Zähne 196 der Kolbenkerbzähne 192 sind unter dem gleichen Winkel R geneigt, um passend mit den Kerbzähnen 144 zu kämmen. Um den Eingriff zwischen den Zähnen 194 und 196 auf ein Maximum zu bringen, soll die Anzahl der Zähne 196 so groß wie möglich sein, die bei einer Linearbewegung des Kolbens 122 greifen. Die Begrenzung der Zahl der Zähne 196 ist die größt mögliche Abmessung des Winkels S, der seinerseits nicht größer als der eingeschlossene Winkel R sein kann, der durch die Neigung der Zähne 194 bestimmt ist. Die Neigung der Wände der Zähne am Gestängeteil und an der Kolbenfläche 142 bestimmt also die größte Anzahl der in einen Eingriff gelangenden Zähne, den Durchmesser der Kolben 122 und damit die Gesamtfläche des klemmenden Eingriffs der rotierenden Anordnung 100 und der stationären Anordnung 102 in die davon ergriffenen Bohrgestänge-

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teile. Ein praktischer oberer Grenzwert in der Größe der Winkel R und 8 tritt dann auf, wenn die Zahnneigung so groß ist, daß eine tangentiale Drehkraft, die von den Zähnen 196 der Kolben 122 auf die Zähne 194 ausgeübt wird, eine Gegenkraft erzeugt, die auf die Kolbenzähne 196 einwirkt, welche eine radiale Kraftkomponente hat, die größer als die entgegengesetzte Kraft ist, die auf die Zähne 196 durch das Druckmittel ausgeübt wird, " die den Kopf 128 des jeweiligen Kolbens 122 beaufschlägt.

Wenn dieser Zustand auftreten sollte, bleiben die Zähne 194 und 196 nicht in einem rotierenden treibenden Eingriff, und es ist möglich, diese Zähne schwer hu beschädigen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kerbzähne 144 und I90 an den Rohrteilen und den Kolben 122, 122a hat der eingeschlossene Winkel R eine Größe von 60°.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Bohrvorrichtung 20 werfe den die zuvor beschriebenen Bauteile und Anordnungen durch ein Hydrauliksystem angetrieben und gesteuert, das aus Pumpen, Motoren und Ventilen in bekannter Konstruktion besteht. Die Pumpen P1, P2 und P3 sind am Gestell der Bohrvorrichtung gelagert und durch einen geeigneten Motor angetrieben, der ebenfalls am Gestell der Bohrvorrichtung sitzt.

Die Pumpe P1 versorgt den umsteuerbaren Motor 38, der den Bohrmotor 34 unter Steuerung durch die Bedienungsperson an der Lafette auf-und ab-bewegt, und zwar mit Hilfe eines geeigneten

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Steuerventils (nioht dargestellt). Die Pumpe P2 versorgt den umsteuerbaren Rotationsmotor 68, der durch die Bedienungsperson über eine nioht gezeigte Ye nt i la η Ordnung fernsteuerbar ist. Ein hilfsgesteuertes Druckminderventil Y1 ist parallel zum Rotationsmotor 68 geschaltet. V1 fungiert lediglich als Bebenstromeinrichtung für den Mediumfluß der eine Rotation des Motors in Vorlaufrichtung hervorruft, d.h. in der Richtung der Drehung des Schaftes 64, in der eine Gewindeverbindung zwischen dem Schaft und den G-estängeteilen und zwischen den G-estängeteilen selbst festgezogen wird. Das Druckminderventil V1 öffnet bei einem DruckmitteIsolldruck, der unter dem vollen Druck der Pumpe P2 liegt, jedoch nur, wenn ein druckmittelbetätigtes Zweiwegeventil V2 geöffnet wird, um den Hilfsteil von V1 über eine !Leitung 198 mit einem Mediumspeicher zu verbinden. Es versteht sich, daß die Ventile V1 und V2 zusammenwirken, um den Drehmomentenausgang des Bohr-Rotationsmotors nur in Vorlaufrichtung zu verringern, um die festigkeit der Gewindeverbindungen zu begrenzen, während der Rücklaufabtrieb bzw. der Drehmomentenabtrieb zur Entkupplung des Gewindes unverändert bleibt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser erfindungsgemäßen Steuerung ist der verbindungsherstellende Drehmomentenabtrieb des Motors 68 auf zwischen 1/4 bis 1/3 des Drehmomentenabtriebs zur !Trennung der Verbindung beschnitten. Der Zweck dieses SteuerungsmerkinaIs wird klarer aus der folgenden Beschreibung der Funktion der Erfindung verständlich.

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Die Pumpe P3 versorgt die Ventile V3, V4> V5 und V&, die ebenfalls rait einem Speicher für die Pumpe P3 verbunden sind,

V3 ist ein Dreiwegeventil mit der Federzentrierung, das in der Normalstellung gezeigt ist. 73 wird betätigt, um Druckmittel von der Pumpe P3 zum Motor 58 zuzuleiten, um einen Vorlauf bzw. einen Rücklauf zu bewirken und damit eine seitliche Bewegung des Gestells 56 hervorzurufen, wie das beschrieben worden ist.

V4 ist ein Zweiwegerastventil, das in der ausgerasteten Stellung gezeigt ist, bei der die Leitungen 200 und 202 mit dem Speicher der Pumpe P3 verbunden sind. Wenn V4 betätigt wird, um die Leitungen 200 und 202 mit der Pumpe P3 zu verbinden, wird Druckmittel der stationären Greifanordnung 102 zugeleitet, um die Kolben 122a radial nach innen in einen Eingriff mit den Kerbzähnen 190 zu drücken. Gleichzeitig wird Druckmittel V2 zugeleitet, wodurch das Nebenstromventil V1 in der zuvor beschriebenen Weise geöffnet wird. Wenn V4 in die in Fig. 6 gezeigte Lage zurückkehrt, sind die Leitungen 100 und 102 zum Speicher offen, so daß die Federn 130a die Kolben in ihre zurüokgefahrene Stellung zurückführen und das Ventil V2 druckgemindert wird, um damit den im Nebenstrom fließenden Mediumstrom duroh V1 zu blockieren.

V5 ist ein Dreiwegeventil mit Federzentrierung, das in der neutralen Stellung gezeigt ist. V5 leitet Druckmittel von der

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Pumpe P3 zur Betätigung der Kolben 122 der rotierenden Greifanordnung 100 und zum Ausfahren und Zurückziehen des doppelt wirkenden Zylinders 164 zum Drehen der rotierenden Greifanordnung 100. Die Leitung 132 stellt eine Verbindung zwischen V5 und den Fitting 134 am Gehäuse 112 her und hat eine Zweigleitung lüO, die mit einem Ende des Zylinders 164 verbunden ist. In die Zweigleitung 180 ist ein druckabhängiges Sequenzventil VT eingeschaltet, das durch den Aufbau eines Mediumdrucks in f der Leitung 132 in seine offene Stellung geschaltet wird, wanrend die Kolben 122 der rotierenden Greifanordnung in einen Eingriff mit dem Schaft 64 oder mit einem Teil des Bohrgestänges gelangen. Die Leitung 178 verbindet das andere Ende des Zylinders 164 mit V5. Das Sequenzventil 77 bildet ein wichtiges Steuermerkmal gemäß der Erfindung dadurch, daß es sicherstellt, daß die Kolben 122 so ausgefahren werden, daß die Kolbensähne 196 zum Kämmen mit den Kerbzähnen 144 oder vorgespannt werden, ehe Druckmittel dem Arbeitszylinder 164 * zugeleitet wird, um die Kolben 122 zu drehen. Diese Arbeitsfolge gibt den Kolbenzähnen 196 die beste Möglichkeit zur Herstellung eines Eingriffs mit den Kerbzähnen 144 oder 145 mit einem sehr geringen Maß an Relativdrehung und verringert die •Möglichkeit einer Beschädigung dieser Kerbzähne oder einer Fehlfunktion der Entkupplungsvorrichtung aufgrund eines Nichteingriffs der Kerbzähne vor der Betätigung des Arbeitszylinders 164.

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76 ist ein Dreiwegeventil mit Federzentrierung, das in der neutralen Stellung gezeigt ist und dazu dient, Druckmittel von der Pumpe P3 zum umsteuerbaren Ventil 46 zuzuleiten, der die Entkupplungsvorrichtung 36 an der Lafette 26 der Bohrvorrichtung auf- und ab-bewegt.

Die Ansteuergriffe für die Ventile V3, V4, V5> V6 sowie die Griffe für die nicht gezeigten Steuerventile für den Bohrrotationsmotor 68 und für den Motor 38 können in zweckmäßiger Anordnung an dem Steuerpult 60 zusammengefaßt sein. In Fig. und 7 bis 15 sind die Druckmittelleitungen für die oben beschriebenen Bauteile der Bohrvorrichtung nicht gezeigt, da deren Lage und Einbauweise lediglich eine Frage der Konstruktion und der Zweckmäßigkeit ist.

Die bevorzugte Arbeitsweise der Bohrvorrichtung 20 ist wie folgt. Die Bohrvorrichtung 20 wird an der Bohrstelle in die vorgesehene Lage gebracht, und die Lafette 26 wird unter dem gewünschten Winkel gegenüber dem Boden 30 hochgefahren. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 wird der Gestängeteil A als erster in die Lafette 26 eingesetzt, wobei sein oberes Ende 94A mit dem Schaft 64 des Bohrmotors verbunden wird und sein unteres Ende 89A durch die Entkupplungsvorrichtung 36 geführt wird, die vom Motor 46 in die unterste Stellung gefahren worden ist, um auf der Platte 210 des Lafettenfußee 28 aufzuliegen. Das untere Gewindeende 89A des Teils A ist mit einer Bohrkrone

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verbunden, die durch die Schlag- und Drehwirkung des Bohrmotors 34 und die abwärts gerichtete Kraft in den Boden eingefahren wird, die vom Motor 33 auf das Bohrgestänge ausgeübt wird. Die Kolben 122, 122a der Entkupplungsvorrichtung 36 werden zurückgefahren, und die Zentrierbuchsen 148, 148a umgeben den Körper 182a des Teils A. Die Teile B, ö, und D sind im Gestell 56 vorrätig gehalten, der vom Motor 58 in seine äußerste seitliche Stellung bewegt worden ist.

Danach wird der Bohrmotor eingeschaltet, um auf den Teil A und die Bohrkrone 212 einzuschlagen und sie zu drehen und damit das Bohrloch anzubohren. Die Zentrierbuchsen 148, 148a dienen dazu, den Teil A und die Bohrkrone 212 an einem seitlichen Biegen und Auswandern zu hindern, während das Bohrloch angebohrt wird. Das Einfügen dieser Zentrierfunktion in die Entkupplungsvorrichtung selbst ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Notwendigkeit entfällt, daß an der Bohrvorrichtung eine getrennte Zentriervorrichtung vorgesehen wird. Mit dem Vorschieben des Bohrmotors durch den Vorsehubmotor 38 kann der Rotationsmotor 68 auf seinen vollen Drehmomentabtrieb gebracht werden. Wenn der Bohrmotor 34 seine unterste Stellung erreicht hat, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, schlägt der Vorderkopf 66 des Bohrmotors am Haltering 150 der Entkupplungsvorrichtung 36 an. Der Schaft 64 und das obere Ende 94a befinden sich dabei automatisch in einer Ausrichtung zum Angreifen der Kolben 122 bzw. 122a daran. Die stationäre G-re if an Ordnung 102 wird dann vom Ventil V4 ein-

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geschaltet, um zu bewirken, daß die Kolbenzähne 196a an den Kerbzähnen 190A des Gestängeteils angreifen, so daß der Teil A gegen eine Drehbewegung und gegen eine Längsbewegung gesichert ist. Wenn V4 eingeschaltet wird, um die stationäre Greifanordnung 102 zu betätigen, wird gleichzeitig das Ventil V2 betätigt, um das Nebenstromventil V1 parallel zum Rotationsmotor 68 zu schalten. Das Ventil V5 wird dann zunächst eingeschaltet,

W um Druckmittel hinter die Kolben 122 der rotierenden Greifanordnung 100 zu leiten, um damit die Kolben 122 in Anlage an die Kerbzähne 145 des Schaftes zu bringen und um danach die Kolbenstange 170 des Zylinders 164 auszufahren, so daß die Kolben 122 den Schaft 64 um den Winkel Z verdrehen, wie das in Pig. 3 gezeigt ist. Sobald die Kolbenzähne 196 und die Kerbzähne 145 des Schaftes ineinandergreifen, dreht der Zylinder 164 den Schaft in Gewindelöserichtung gegenüber^ dem drehfest gehaltenen Teil A. Das Ventil V5 wird dann geschaltet, um die

fc Kolben 122 freizugeben und um die Kolbenstange 170 des Drehzylinders 164 zurückzufahren. Der Bohrrotationsmotor 60 wird dann mit voller Leistung umgesteuert, um den Schaft vollständig aus dem Teil A herauszudrehen. Der Motor 38 hebt dann den Bohrmotor 34 zum oberen Ende der Lafette 26, wie das in Pig. 14 gezeigt ist, so daß das Gestell 56 in die in Fig. 9 gezeigte Stellung bewegt werden kann, in der der Teil B in einer Flucht mit dem Bohrmotor 34 und der Entkupplungsvorrichtung 36 liegt. Danach wird der Bohrmotor 34 abgesenkt, um den Schaft 64 in das obere Ende 94b des Teils B einzuschrauben. Danach wird er

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wieder hochgefahren, um den Teil B anzuheben, so daß das untere Ende 89B aus der Aufnahme 88 freikommt und der Hals 92B mit dem Schlitz in der Sperrplatte 90 fluchtet, so daß das Gestell 56 seitlich in die in Pig» IO gezeigte Stellung zurückgefahren werden kann. Der Bohrmotor 34 wird dann abgesenkt und eingeschaltet, um den Teil B zu drehen, damit dessen Außengewinde 186B mit dem Innengewinde 184A des Teils A verschraubt wird. Danach wird das Ventil V4 geschaltet, um die stationären Kolben 122a freizugeben und um das, Nebenstromventil V1 aus dem Kreis mit dem Bohrrotatxonsmotor 68 herauszunehmen.

Dieser Arbeitsablauf wird wiederholt, bis eine ausreichende Anzahl von Gestangeteilen mit dem Bohrgestänge verbunden sind, um die Bohrkrone 212 auf die gewünschte Tiefe fahren.

Es braucht nicht die gesamte Länge eines Gestängeteils verwendet zu werden. Es können deshalb Löcher auf Tiefen gebohrt werden, die nicht ganze Vielfache einer Gestangeteillänge sind. In einem solchen Fall wird die Verbindung zwischen dem Schaft 64 und dem obersten Teil, in diesem Fall dem Teil B, kurz vor der untersten Stellung der Entkupplungsvorrichtung 36 angehalten, die in Fig. 10 gezeigt ist. Um die Teile A und B auseinanderzunehmen, wird das Ventil V6 geschaltet, um den Motor 46 einzuschalten und die Entkupplungsvorrichtung 36 an der Lafette entlang in Anlage an den Bohrmotor 34 hochzufahren, wie das in Fig. 11 gezeigt ist. Die stationäre GreifanOrdnung 102 wird

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durch das Ventil V4 betätigt, und die rotierende Greifanordnung wird dann durch das Ventil V5 betätigt, um die Verbindung zwischen den Teilen A und B zu lösen. Der Rotationsmotor 68 wird dann in Vorlaufrichtung eingeschaltet, jedoch mit vermindertem Drehmomentenabtrieb, weil das Nebenstromventil V1 in den Kreis zum Rotationsmotor geschaltet ist, um den Schaft 64 stramm mit dem oberen Ende 94B des Gestängeteils B festzuziehen. Die stramme Verbindung zwischen dem Schaft und dem Teil B dient einem noch zu beschreibenden Zweck. Die Entkupplungsvorrichtung 36 wird in Anlage an die Fußplatte 210 abgesenkt, und der Bohrmotor wird hochgefahren, um die Verbindung zwischen den Teilen A und B in eine ordnungsgemäße Ausrichtung zur Entkupplungsvorrichtung zu bringen, wie das in Fig.12 gezeigt ist. Die Entkupplungsvorrichtung wird geschaltet, um die Verbindung zwischen den Teilen A und B in der oben beschriebenen Weise zu lösen. Bei zurückgefahrenen rotierbaren Kolben 122 und bei zum Halten des Teils A oberhalb des Bodens des Lochs angreifenden stationären Kolben 122a wird der Rotationsmotor umgesteuert, um die Verbindung zwischen den Teilen A und B freizudrehen. Dieser Schritt in der Auseinandernähme des Bohrgestänges kann im vollen Vertrauen darauf durchgeführt werden, daß sich der Schaft nicht vom oberen Ende des Teils B entkuppelt, da diese Verbindung zuvor stramm festgezogen worden ist, und zwar durch den verringerten Vorlauf-Drehmomentenabtrieb des Bohrrotationemotors 68, während andererseits die Verbindung zwischen den Teilen A und B aus ihrem gelösten Zu-

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stand nicht erneut festgezogen worden ist. Dieses Merkmal der Erfindung sorgt für ein narrensicheres Verfahren zum Auseinandernehmen von Bohrgestangen, das die Geschwindigkeit und die Wirksamkeit von Bohrarbeiten erhöht und bisher gefährliche Betriebs Toedingungen für die Bedienungsperson der Bohrvorrichtung beseitigt. Der Teil B wird dann vom Bohrmotor 34 hochgefahren, um den Hals 92B in eine ilucht mit dem Schlitz in ι der Sperrplatte 90 des Gestells 56 zu bringen. Das Gestell wird seitlich bewegt, um den Teil B aufzunehmen, und dann wird der Bohrmotor 34 abgesenkt, so daß das untere Ende 89B in die Aufnahme 88 gelangt und das obere Ende 94B in eine Flucht mit der Klemme 98 gelangt. Der Zylinder 96 wird dann betätigt, um den Teil B drehfest festzuklemmen., Der Bohrrotationsmotor 68 wird mit vollem Drehmomentenabtrieb umgesteuert, um die stramme Verbindung zwischen dem Schaft 64 und dem oberen Ende des Teils B vollständig zu lösen. Das Gestell 56 wird dann zurückgefahren, wie das in Fig. 14 gezeigt ist, und der Bohrmotor 34 wird abgesenkt, um den Schaft 64 mit dem oberen Ende 94A des Teils A zu verbinden, der von der Entkupplungsvorrichtung 36 getragen wird, wie das in Fig. 15 gezeigt ist. Der Teil A wird dann aus dem Loch 62 in seine Bereitschaftsstellung an der Lafette 26 herausgezogen, wie das in Fig. 7 gezeigt ist, um den Bohrvorgang zu beenden.

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Claims

Patentansprüche

1. Entkupplungsvorrichtung zum Lösen von Gewindeverbindungen zwischen Teilen eines Bohrgestänges, bestehend aus oberen und unteren Greifanordnungen, wobei die obere Greifanordnung gegenüber der unteren Greifanordnung drehbar ist, einer sich durch die Greifanordnung erstreckenden Bohrung zur Aufnahme der kerbverzahnten aneinander angrenzenden Enden zweier miteinander verbundener Gestängeteile und Backen mit einer Anzahl angeformter Zähne, wobei die Backen in den Greifanordnungen gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (122, 122a) gegenüber den Greifanordnungen (100, 102) in die Bohrung (110) hinein bewegbar sind, derart, daß ein Ineinandergreifen der Zähne an den Backen und der kerbverzahnten Enden der miteinander verbundenen Gestängeteile (A, B, 0, D) erfolgt.

2. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Backen (122, 122a) druckmittelbetätigte Kolben umfassen, die radial um die Bohrung (110) herum in Zylinderbohrungen (11$-) sitzen, die durch Druckmittelkanäle (136) miteinander verbunden sind.

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3. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolben (122,122a) mit einer bogenförmigen Endfläche versehen sind, an der Zähne angeformt sind.

4. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Backen (122, 122a) ( der oberen und der unteren G-re if an Ordnung (100, 102) durch Druckmittelbeaufschlaguag unabhängig voneinander betätigbar sind.

5. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 4> gekennzeichnet durch einen druckmittelbetätigten Zylinder (164) mit einem Zylinderkörper (166), der mit der unteren Greifanordnung (102) verbunden ist, und mit einer ausfahrbaren Kolbenstange (170), die mit der oberen Greifanordnung (100) verbunden ist, sowie durch Druckmittelsteuerungen in dem Pließweg zu den Backen (122) der oberen Greifanordnung (100) und dem Zylinder (164) zur Betätigung der Backen (122) der oberen Greifanordnung (100) und in Anschluß daran zur Betätigung des Zylinders (I64).

6. Entkupplungsvorrichtung nach Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähne geneigte Wände haben, deren Verlängerung sich schneiden und

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zwischen sich einen Winkel von 60° bilden.

7. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähne in einem Abstand von mindestens 3,175 mm liegen.

8. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ringtmchsen, die abnehmbar mit der oberen und unteren Greifanordnung (100, 102) verbunden sind und an den gegenüberliegenden Öffnungen der Bohrung (110) sitzen.

9. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendurchmesser der Buchsen kleiner als der Durchmesser der Bohrung (110) ist.

10. Entkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenneeioh.net', daß die obere und die untere Greifanordnung (100, 102) über die gesamte länge eines Gestängeteils (A, B, 0, D) hinweg bewegbar sind, der in der Bohrung (110) sitzt»

11. Bohrgestängeteil but Verwendung in Verbindung mit einer Entkupplungsvorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 10,

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dadurch. gekennzeichnet, daß

an seiner Außenfläche an den gegenüberliegenden Enden Kerbzähne vorgesehen sind, die zum Kämmen mit den Kerbzähnen der Greifanordnungen (100, 102) der Entkupplungsvorrichtung (36) vorgesehen sind.

12o Gestängeteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens fünfzehn Kerbzähne vorhanden sind.

13. Gestängeteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kerbzähne auf dem Umfang herum in einem Abstand zueinanderliegen, der nicht kleiner als 3,175 mm ist.

14. Gestängeteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kerbzähne Zähne mit geneigten Wänden haben, deren Verlängerung sich schneiden und einen eingeschlossenen Winkel von 60 bilden.

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