DE2520542C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einem Rahmen, einem eine druckmittelbetätigte Bohreinrichtung tragenden Bohrausleger, einem druckmittelbetätigten, gegenüber dem Rahmen um eine mittige Längsachse drehbaren Einstell- oder Manövriermechanismus zur Bewegung des Auslegers in verschiedene Stellungen, einer im Rahmen angeordneten Antriebseinrichtung zur Drehung des Mechanismus, vom oder durch den Rahmen führenden Leitungen zur Durchleitung von Druck- oder Arbeitsfluid zum Mechanismus und von Spül- und Betriebsfluid für die Bohreinrichtung, und mit einer KoUektoreinrichtung zur Durchleitung dieser Fluide, die koaxial zur Rotationsachse des Mechanismus im Rahmen angeordnet ist, wobei unter gleichzeitiger Durchleitung der Fluide der Mechanismus S unbegrenzt drehbar ist und die KoUektoreinrichtung eine gegenüber dem Rahmen unbewegbare Statoreinheit mit Einlassen für die Fluide und eine zur Statoreinheit koaxial angebrachte, zusammen mit dem Mechanismus in Drehung versetzbare und Auslässe für die Fluide aufweisende Rotoreinheit, die Statoreinheit mit den Einlassen in Verbindung stehende Kanäle die Rotoreinheit mit den Auslassen in Verbindung stehende Kanäle sowie die Statoreinheit und die Rotoreinheit periphere Nuten zur Verbindung der Kanäle der entsprechenden Einheiten aufweisen.

Moderne Bohrvorrichtungen sind mit einem Bohrausleger ausgerüstet, der um eine zur Längsachse der Bohrvorrichtung im wesentlichen parallel verlaufende Achse herum drehbar ist Dieser Bohrauslegertyp weist im Vergleich zu anderen Typen bestimmte Vorteile auf. U. a. ist er einfach zu handhaben, und die Konstruktion ist ziemlich gut zur Mechanisierung und zur Programmierung der Auslegerbewegungen geeignet
Zum Stand der Technik zählen sowohl Bohrvorrichhingen, bei denen der Bohrausleger begrenzt wie auch unbegrenzt drehbar ist

Bei einer aus der Praxis bekannten Ausführungsform einer mit einem drehbaren Bohrausleger versehenen Bohrvorrichtung wird die Drehbewegung mit Hilfe von Hydraulikmotoren und Zahnstangengetrieben ausgeführt Dies hat zur Folge, daß die Drehbewegung auf etwa 370 bis 400° begrenzt ist, d. h. auf etwas mehr als eine Umdrehung.
Bei einer weiteren aus der Praxis bekannten Bohrvorrichtung wird die Drehbewegung mit Hilfe zweier zueinander im Winkel angeordneter Hydraulikzylinder durchgeführt, die mit einem an der Drehwelle des Auslegers angeordneten Kurbelzapfen verbunden sind. Diese Konstruktion läßt eine unbegrenzte Drehbewegung zu, die jedoch nicht ausgenutzt werden kann, weil zwischen dem feststehenden Rahmen und dem rotierenden Ausleger Druckleitungen zur Durchleitung verschiedener Arbeitsflüssigkeiten verlaufen und diese Druckleitungen die Drehbewegung begrenzen.

Die US-PS 32 40 279 offenbart eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Kollektoreinrichtung, die unbegrenzt drehbar und koaxial zur Rotationsachse des Manövriermechanismus angeordnet ist

so Der DD-PS 77 476 ist eine ebensolche Ausbildung eines Bohrgeräteträgers entnehmbar.

Ferner sind aus den US-PS 35 17 694,31 66 344 sowie 28 10650 Kollektoreinrichtungen bzw. Kupplungen zur Überleitung fließfähiger Medien bekannt

Alle bekannten Kollektoreinrichtungen bzw. Kupplungen dienen ziu; Überleitung eines einzigen Druckmittels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art so

auszubilden, daß die Übertragung von zweierlei Druckmittel über die Drehverbindung zu den Verbrauchern hin möglich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebe-

h5 nen Merkmale gelöst

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus dem Unteranspruch hervor.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen

im wesentlichen darin, daß mit relativ geringem konstruktiven Aufwand eine Kollektoreinrichtung geschaffen worden ist, die wenig Platz beansprucht und zweierlei Druckmittel zu fibertragen vermag.

Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender Be-Schreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus der in der Anlage Zeichnung. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung;

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 angeordneten Kollektoreinrichtung;

F i g. 3 eine Frontansicht der Kollektoreinrichtung in Pfeilrichtung IH-III in F i g. 2;

Fig.4 eine Frontansicht der Kollektoreinrichtung in PfeiLrichtung IV-IV in F i g. 2;

F i g. 5 und 6 eine Frontansicht bzw. Seitenansicht des Rabinens der Vorrichtung, wobei in Fig.6 zur Darstellung der Anordnung der Kollektorrnrichtung im Rahmen Teile weggeschnitten sind und

Fig.7 und 8 den Fig.5 und 6 entsprechende Ansichten, wobei die Kollektoreinrichtung entfernt ist und in F i g. 8 die Teile gemäß F i g. 1 nach Linie VIII-VIIl in F i g. 7 weggeschnitten sind, um im Rahmen der Vorrichtung ein Zahnradgetriebe darzustellen.

Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung weist gemäß F i g. 1 einen Rahmen 2 auf, der auf einer (hier nicht dargestellten) Basis, beispielsweise einem Transportwagen od. dgL, angeordnet sein kann. Der Rahmen 2 trägt eine trommelartige drehbare Ausgangswelle 4, die in einem ringförmigen Flansch 6 endet

Eine Ringscheibe 8 ist am Flansch 6 angeschraubt und trägt mit Hilfe gabelartiger Fortsätze 10 und 12 einen zylindrischen Tragkörper 14, der zu den Ebenen des Flansches 6 und der Scheibe 8 parallel verläuft Am zylindrischen Körper 14 ist eine Welle 16 drehbar gelagert, die einen Teil eines Kragarms 18 für einen Bohrmanövrier- oder Anordnungsmechanismus der Bohrvorrichtung bildet Die Welle 16 umfaßt zwei Wellenenden, die jeweils an einem Ende des zylindrischen Tragkörpers 14 angeordnet sind.

Zur Drehung der Welle 16 des Kragarms 18 im Tragkörper 14 ist an jeder Seite des Kragarms ein Hydraulikantrieb angeordnet von dem der Zylinder 20 um einen zur Welle 16 parallelen Bolzen 22 hemm drehbar befestigt ist und zwischen den beiden gabelartigen seitlichen Fortsätzen 24 und 26 des Kragarms 18 verläuft Auf ähnliche Weise ist der Kolben 28 des Hydraulikantriebs mit seinem freien Ende an der Scheibe 8 zwischen den gabelartigen, axial verlaufenden Fortsätzen 30 und 32 der Scheibe drehbar angeordnet

Der am Kragarm 18 angeordnete Manövrier- oder Anordnungsmechanismus weist zwei abgewinkeile, zueinander parallel verlaufende Ausleger 34 auf, die mit ihrem einen Ende um einen Bolzen 35 herum drehbar gelagert sind.

Zur Verdeutlichung der Darstellung ist der nächstgelegene Ausleger in der Ansicht gemäß F i g. 1 teilweise weggeschnitten. An ihren vorderen Enden tragen die Ausleger 34 drehbar an einem Bolzen 36 ein Element 38. Eine Bohrlafette 40 ist an dem Element 38 gleitbar angeordnet E>ie Lafette 40 trägt einen Schlitten 42 für die Bohrvorrichtung, an dem eine pneumatisch betätigte tr. Bohrmaschine 44 befestigt ist. Ein Bohrstahl 46 ist gestrichelt dargestellt.

Die Manövrier- oder Anordnungseinrichtung für die

verschiedenen Anordnungsbeweguagen der Bohrmaschine in einer mit der Welle 16 gemeinsamen Ebene und die Lafette 40 können von herkömmlicher Art sein und gehören nicht zum Gegenstand der Erfindung, weshalb sie hier auch nur kurz beschrieben werden. Zwischen dem Kragarm 18 und den Knicken der Ausleger 34 sind zwei parallele, die Ausleger betätigende Hydraulikantriebe 48 zur Durchführung einer Huboder Absenkbewegung der Ausleger angebracht Ein Hydraulikantrieb 50 erstreckt sich zwischen den Kragarmen 18 und einem Gelenkpaar 52, 54 zum Schwenken des Elementes 38 um den Bolzen 36, während ein Hydraulikantrieb 56 zur Durchführung einer Gleitbewegung der Lafette 40 am Element 38 angeordnet ist Mit Hilfe der erläuterten Manövrierelemente ist es somit möglich, die Ausleger 34 um den Bolzen 35 herum anzuheben bzw. abzusenken und das Element 38 und somit auch die Lafette 40 gegenüber den Auslegern 34 im Winkel anzuordnen sowie die Lafette 40 am Element 38 zu verschieben. Darüber hinaus kann der Kragarm 18 und somit auch der ganze Bohrmanövriermechanismus um die Welle 16 herum geschwenkt werden, welch letztere mit Hilfe der Welle 4 gedreht werden kann.

Mit Hilfe der erläuterten möglichen Bewegungen kann der Bohrer 46 gegenüber dem Rahmen 2 in beliebiger Bohrrichtung angeordnet werden. Zum Bohren einer Reihe von Bohrlöchern, beispielsweise in einer zur Welle 4 senkrechten Richtung, ist es möglich, die Löcher zueinander parallel anzuordnen, dank der Möglichkeit der Schwenkbewegung um die Welle 16.

Zur Drehung der Welle 4 ist im Rahmen 2 ein nachfolgend noch eingehender beschriebenes Zahnradgetriebe angeordnet, das von einem Hydraulikmotor angetrieben ist Betriebsmittel, wie Wasser und Luft für den Bohrer sowie Hydrauliköl für die entsprechenden Hydraulikzylinder, werden über eine in der Welle 4 angeordnete Kollektoreinheit geführt Die Kollektoreinheit weist gemäß Fig.2 ein äußeres zylindrisches Statorteil 70 und ein mit diesem koaxiales inneres zylindrisches Statorteil 72 auf. Koaxial zwischen diesen beiden Statorteilen 70,72 ist ein zylindrisches Rotorteil 74 angeordnet Die Statorteile 70, 72 tragen an einem Ende eine Befestigungsplatte 76. Im Stator 72 erstreckt sich in axialer Richtung eine Anzahl von Kanälen 78, deren im Stator 72 angeordnete innere Enden jeweils in der äußeren Mantelfläche des Stators 72 mit einer Ringnut 80 in Verbindung stehen.

Der äußere Stator 70 weist in ähnlicher Weise axial verlaufende, in die Befestigungsplatte 76 einmündende Kanäle 82 auf. Die inneren Enden der Kanäle 82 stehen über kurze Radialkanäle 84 mit in der äußeren Mantelfläche des Rotors 74 ausgebildeten Ringnuten 86 in Verbindung. Die Nuten 80, 86 stehen über kurze Radialkanäle (von denen in Fig. 1 der Radialkanal 84 dargestellt ist) mit im Rotorkörper ausgebildeten, axial verlaufenden Kanälen 90 in Verbindung, welch letztere gemäß F i g. 2 am links gelegenen Ende des Rotors offen sind. Alle Ringnuten 80 und 86 sind beidseitig von O-Dichtungen 92 bzw. 94 umgeben, die in in der Mantelfläche des inneren Stators ausgebildeten Nuten bzw. in in der äußeren Mantelfläche des Rotors ausgebildeten Nuten angeordnet sind und als Dichtungen fü- die Nuten 80 und 86 dienen.

Rohrleitungsbefestigungseinrichtungen 96 sind mit den Eingängen der Kanäle 78 und 82 verbunden. An den Ausgängen der Kanäle 90 sind in den Rotor Verbindungsrohre 98 eingeschraubt, die an ihren Enden

Einrichtungen 100 zum Anschluß an Rohr- oder Schlauchleitungen aufweisen.

Mittig im Statorkörper 72 ist eine doppelwandige Leitung 102 mit zwei koaxial verlaufenden Rohren angeordnet. Die Leitung 102 erstreckt sich ein Stück über beide Kollektorseiten hinaus. Die doppelwandige Leitung 102 bildet zwei Kanäle zur Durchleitung eines Fluids, nämlich einen inneren Kanal und einen Kanal zwischen den Wänden Rohre. Am Ausgangsende derselben erstreckt sich das innere Rohr über das äußere Rohr hinaus. An diesem Ende werden beide Rohre von einer Büchse 104 umgeben. Die Büchse 104 ist gegenüber den Peripherien des äußeren bzw. inneren Rohres mit Hilfe von O-Ringen 106 und 108 abgedichtet Mit dem Eingangsende des Innenrohres ist ein Kniestück UO verbunden, das an seinem freien Ende ein Sch!auchansch!ußstück 112 aufweist Der Raum zwischen dem äußeren und inneren Rohr der doppelwandigen Leitung 102 ist mit einem Kniestück 113 verbunden. Die Büchse 104 weist an ihrem Ausgangsende Gewindegänge zum Anschluß einer äußeren Leitung auf, die das durch das Innenrohr fließende Fluid aufnimmt

Darüber hinaus weist die Büchse 104 ein radial verlaufendes Knierohr 116 auf, das einen Ausgang vom äußeren Kanal der doppelwandigen Leitung 102 bildet und in einem Verbindungsrohr 118 endet Das Rohr 118 ist mit Hilfe einer Sperrscheibe 120 mit zwei der an jeder Seite des Rohres 188 angeordneten Rohren 98 fest verbunden. Am Ausgangsende des Rohres 118 ist ein Schlauchanschlußstück 122 vorgesehen. Mit Hilfe der Sperrscheibe 120 ist die Rotorbüchse 104 mit dem Rotor 74 zur Drehung mit diesem gegenüber der Statoreinheit fest verbunden.

Der Rotor 74 erstreckt sich an seinem Ausgangsende um einen bestimmten Betrag über die Statorteile 70 und 72 hinaus. An seiner Peripherie weist der Rotor 74 einen Endring 124 mit einer Aussparung 126 auf, deren Funktion nachfolgend noch näher beschrieben wird.

In der dargestellten Ausführungsform dienen die entsprechenden Transportleitungen und Kanäle des Kollektors folgenden Zwecken: Mittels der Kanäle 82 und 78 im äußeren bzw. inneren Statorteil und ihrer Rohre 98 wird hydraulische Flüssigkeit zu den oben beschriebenen und für die unterschiedlichen Anordnungsbewegungen des Bohrauslegers bestimmten hydraulischen Druckzylindern transportiert Über zwei mit größerem Durchmesser versehene Kanäle 78' gemäß Fig.2, Einlaßrohre 96', einen ringförmigen Austrittskanal 80' im Stator 72 sowie das entsprechende Auslaßrohr 98' wird Druckluft für den Rotationsmotor des pneumatisch betätigten Bohrhammers 44 geleitet Über den inneren Transportkanal in der doppelwandigen Leitung 102 und das/entsprechende Kniestück HO und den Auslaß wird Druckluft für den Schlagmotor des Bohrhammers 44 geleitet Durch den Ringraum zwischen den Wänden der doppelwandigen Leitung 102 und dem entsprechenden Kniestück 113 und Rohr 118 wird der Bohrmaschine 44 Spülwasser zugeführt

Zur Vervollständigung sind die Einlaßverbindungen gemäß Fig.4 und die entsprechenden Auslaßverbindungen gemäß Fig.3 mit den gleichen Bezugszeichen in Form kleiner Buchstaben bezeichnet

Eine unabhängige Weiterbeförderung aller für den

Bohrausleger erforderlichen Druckmittel wird mit Hilfe der oben beschriebenen Kollektoreinrichtung durchgeführt, deren Anordnung im Rahmen 2 nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Die Anordnung der Kollektoreinrichtung im Rahmen 2 ist insbesondere aus den F i g. 5 und 6 zu ersehen.

Die eine Abtriebswelle bildende und einen ringförmigen Endflansch 6 aufweisende Welle 4 ist in einer durchgehenden öffnung im Rahmen 2 drehbar gelagert.

ίο Die mit den Statorteilen 70 und 72 fest verbundene Befestigungsplatte 76 ist am Rahmen mit Hilfe von Schrauben 130 befestigt Die zylindrische Welle 4 weist an ihrer inneren Mantelfläche einen Fortsatz 132 auf, der mit der im Endring 124 der Kollektoreinheit

is ausgebildeten Aussparung 126 zusammenwirkt, wobei die Kollektoreinrichtung nicht drehbar mit der Welle 4 verbunden ist

Die Welle 4 wird mit Hilfe eines nachfolgend noch eingehender beschriebenen Zahnradgetriebes in Dre hung versetzt das von einem hydraulischen Rotations motor 140 betrieben wird.

Die Anordnung des Hydraulikmotors 140 und dessen Anbringung am Rahmen 2 ist insbesondere aus den F i g. 7 und 8 zu ersehen. Der Hydraulikmotor 140 kann von konventioneller Konstruktion sein, die dem Fachmann bekannt ist und daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden braucht

Die Abtriebswelle des Hydraulikmotors 140 treibt ein Schneckenrad an. In F i g. 7 ist das am Rahmen 2 befestigte Schneckenradgehäuse 142 dargestellt Das Schneckenrad und ein damit kämmendes Zahnrad, dessen Gehäuse 144 am Rahmen 2 befestigt ist, bilden zusammen einen Schneckentrieb, der eine am Rahmen 2 gelagerte und im Schneckentrieb angeordnete Zahnrä der tragende Welle antreibt. Die Welle trägt ein weiteres Zahnrad 146, das mit einem an einer Welle 150 angeordneten Zahnrad 148 kämmt Die Welle 150 verläuft zur erstgenannten Welle parallel und ist im Rahmen 2 drehbar gelagert Die Welle 150 ist in

Lagerdeckeln 152 und 154 gelagert

Die Welle 150 trägt ein weiteres Zahnrad 156, das bei Bezugsziffer 158 mit einem Zahnrad 162 kämmt, das mit Hilfe eines Keils 160 auf der Welle 4 verkeilt ist Das oben beschriebene Zahnradgetriebe weist in einer praktischen Ausführungsform ein Ausgangsdrehmoment von 2000 kpm und ein Gesamtübersetzungsverhältnis von 835 :1 auf.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbare unbegrenzte Drehbewegung des Bohrausiegers bringt wesentliche Vorteile mit sich. Somit sind keine zusätzlichen Bewegungen des Auslegers, wie oben erläutert, erforderlich, um den Ausleger beispielsweise in eine bestimmte Startposition zum Bohren von Bohrlöchern zu bewegen, welch letztere daher in beliebiger Reihenfolge gebohrt werden können. Darüber hinaus ist die unbegrenzte Drehbewegung des Bohrauslegers zur Mechanisierung und Programierung der Bohrarbeit von großer Bedeutung. Die gewählte Anordnung mit einem Hydraulikmotor und einem Zahnradgetriebe, das eine Welle mit einer Kollektoreinrichtung von oben beschriebener Art antreibt, verringert darüber hinaus die gesamten Abmessungen des Rahmens.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bohrvorrichtung mit einem Rahmen, einem eine druckmittelbetätigte Bohreinrichtung tragenden Bohrausleger, einem druckmittelbetätigten, gegenüber dem Rahmen um eine mittige Längsachse drehbaren Einstell- oder Manövriermechanismus zur Bewegung des Auslegers in verschiedene Stellungen, einer im Rahmen angeordneten Antriebseinrichtung zur Drehung des Mechanismus, vom oder durch den Rahmen führenden Leitungen zur Durchleitung von Druck- oder Arbeitsfluid zum Mechanismus und von Spül- und Betriebsfluid für die Bohreinrichtung, und mit einer KoUektoreinrichtung zur Durchleitung dieser Fluide, die koaxial zur Rotationsachse des Mechanismus im Rahmen angeordnet ist, wobei unter gleichzeitiger Durchleitung der Fluide der Mechanismus unbegrenzt drehbar ist und die KoUektoreinrichtung eine gegenüber dem Rahmen unbewegbare Statoreinheit mit Einlassen für die Fluide und eine zur Statoreinheit koaxial angebrachte, zusammen mit dem Mechanismus in Drehung versetzbare und Auslässe für die Fluide aufweisende Rotoreinheit, die Statoreinheit mit den Einlassen in Verbindung stehende Kanäle, die Rotoreinheit mit den Auslässen in Verbindung stehende Kanäle sowie die Statoreinheit und die Rotoreinheit periphere Nuten zur Verbindung der Kanäle der entsprechenden Einheiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoreinheit zwei koaxial angeordnete zylindrische Statorteile (70, 72) aufweist, zwischen denen die Rotoreinheit (74) drehbar angeordnet ist, daß eine doppelwandige Leitung (102) vorgesehen ist mit einer inneren Zentralleitung und einer äußeren Leitung zwischen den Wänden und mit Einlassen zu den Innen- und Außenleitungen, wobei die doppelwandige Leitung (102) gegenüber der Kolletoreinrichtung mittig und nicht drehbar angebracht und in bezug auf die Rotationsachse des Mechanismus koaxial angeordnet ist, und daß die Rotoreinheit (74) eine am Auslegende der doppelwandigen Leitung (102) drehbar angeordnete Büchse (104) umfaßt, die einen mit der Außenleitung der doppelwandigen Leitung (102) verbundenen Auslaß (116) aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoreinrichtung in einem zylindrischen Teil (4) angeordnet ist, das im Rahmen (2) eine Rotationswelle für den Mechanismus bildet und Befestigungseinrichtungen für den Mechanismus aufweist, wobei das zylindrische Teil durch die Antriebseinrichtung beaufschlagbar ist