DE2721342A1 - Magazinier- und manipuliervorrichtung fuer bohrgestaengeteile - Google Patents

Magazinier- und manipuliervorrichtung fuer bohrgestaengeteile

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DE2721342A1
DE2721342A1 DE19772721342 DE2721342A DE2721342A1 DE 2721342 A1 DE2721342 A1 DE 2721342A1 DE 19772721342 DE19772721342 DE 19772721342 DE 2721342 A DE2721342 A DE 2721342A DE 2721342 A1 DE2721342 A1 DE 2721342A1
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magazine
manipulator
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pipes
pipe
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Georg Hurtz
Heinz-Peter Vogts
Hermann-Josef Von Wirth
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Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position

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Description

  • Magazinier- und Manipuliervorrichtung
  • Für Bohrgestängeteile I)ie Erfindung bezieht sich auf eine Nagazinier- und Manipuliervorrichtung für Bohrgestängeteile, wie Rohre, Stangen od.dgl., mit wenigstens einem die Rohre in mehrlagiger Anordnung in einem Speicherraum aufnehmenden Magazin und einer diesem zugeordneten Einrichtung zum Üherführen von Rohren aus dem Hagazin in eine Bereitstellungsposition für eine weitere Handhabung bzw. zum Zurückführen aus dieser Bereitstellungsposition in das Magazin.
  • Bei Bohrarbeiten ist es bekannt, zum Nachsetzen von Bohrgestängeteilen bzw. zum Ausbau derselben eine schwenkbare Hilfseinrichtung zu verwenden, die den jeweils nachzusetzenden Gestängeteil in horizontaler Lage aufnimmt und ihn in eine vertikale Position über dem Bohrloch bringt, so daß der Gestängeteil dann mit dem bereits im Bohrloch befindlichen Bohrstrang verbunden werden kann. Umgekehrt wird beim Ausbau des Gestänges der jeweilige Gestängeteil erfaßt und wieder in die horizontale Lage überführt. Die benötigten Gestängeteile können sich in einem Lager befinden, aus dem sie jeweils mittels eines Hehe@euges, etwa in Form eines verfahrbaren Portalkranes, entnommen und in die Hilfseinrichtung eingelegt werden. Umgekehrt werden die ausgebauten Gestängeteile von dem Hebezeug au der Hilfseinrichtung herausgehoben und in das lager zurücktransportiert. Vorrichtungen solcher Art haben einen großen Platzbedarf und sind durch die Verwendung eines Hebezeuges, das zur Durchführung der Transportvorgänge in besonderer Weise ausgebildet sein muß, sehr aufwendig.
  • Ziel der Erfindung ist es, den Forderungen der Praxis beim Nachsetzen von Bohrgestängeteilen bzw. beim Ausbau derselben in Verbindung mit Bohrvorgängen verschiedener Art in besonders vorteilhafter Weise Rechnung zu tragen und eine Magazinier- und Manipuliervorrichtung für Bohrgestängeteile zu schaffen, die keinen Kran od.dgl. zum Transportieren der Bohrgestängeteile erfordert und die sich u.a. auch für Einsatzfälle eignet, in denen die Verwendung bisher zur Verfügung stehender aufwendiger Einrichtungen nicht möglich war oder nicht tragbar erschien, sondern bei denen die Gestängeteile von einer entsprechenden Bohrmannschaft, ggfs. unter Heranziehung von Fremdpersonal, unmittelbar gehandhabt werden mußten. Die Erfindung strebt dabei insbesondere auch eine solche Ausbildung der Vorrichtung an, daß sie unterschiedlichen Gegebenheiten angepaßt werden kann und daß auch ein Wechsel von einem Einsatzort zum anderen leicht möglich ist. Mit alledem in Verbindung stehende weitere Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.
  • Die Erfindung sieht einen Manipulator vor, der wenigstens zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete, quer zum Speicherraum eines neben dem Manipulator aufstellbaren Magazins gerichtete sowie mit Bezug auf die Horizontale nach oben und unten neigbare Arme und wenigstens zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete, jeweils mit einer Rohr-Aufnahme und einem Rohr-Rückhaltebereich versehene, um eine horizontale Achse zwischen einer Außenstellung, in der die Rohr-Aufnahmen dem Magazin zugewandt sind, und einer Innenstellung, in der die Rohr-Aufnahmen im Bereich der Bereitstellungsposition liegen, drehbare Transferorgane aufweist, wobei das Magazin oder ein einen Speicherraum desselben bildender Teil relativ zu den Manipulator-Armen höhenverstellbar ist.
  • Eine solche Vorrichtung ermöglicht in einfacher Weise das Oberführen von Rohren oder ähnlichen Bohrgestängeteilen aus dem Magazin in die Bereitstellungsposition, aus der heraus das jeweilige Rohr an ein Bohrgerät zum Nachsetzen übergeben werden kann bzw. in die jeweils ein ausgebautes Rohr abgelegt werden kann. Die Arme des Manipulators sind beim Entnehmen der Stangen aus dem Magazin so geneigt, daß die Rohre unter dem Einfluß der Schwerkraft auf den Armen bis zu den Transferorganen rollen können, worauf diese jeweils ein Rohr aufnehmen und bei ihrer Drehung in die Bereitschaftsposition überführen. Die Rückhaltebereiche der Transferorgane verhindern dabei ein Nachrollen der übrigen Rohre.
  • Beim Zurückführen ausgebauter Rohre in das Magazin werden die Arme des Manipulators abwärts geneigt, so daß jeweils das von den Transferorganen in die Bereitstellungsposition aufgenommene Rohr bei der Drehung der Transferorgane auf die Arme aufgelegt wird und auf diesen in das Magazin rollen kann.
  • Wenn in dieser Beschreibung von Rohren gesprochen wird, so gilt das Gesagte entsprechend auch für Stangen oder andere in einen Bohrstrang einzubauende bzw. aus diesem auszubauende Gestängeteile od.dgl.
  • Um die Eigenbewegung der Rohre beim Oberführen in der einen oder anderen Richtung selbsttätig auszulösen oder zu bewirken, ist vorteilhaft das Magazin oder ein den Speicherraum desselben bildender Teil quer zur Längsrichtung des Magazins schrägstellbar.
  • Zum Herausheben eines Rohres aus der Bereitstellungsposition bzw. zum Ablegen in die Bereitschaftsposition kann insbesondere ein relativ zum Manipulator schwenkbarer Aufrichtearm dienen, der eine Spanneinrichtung für die Stange aufweist.
  • Sowohl das Magazin bzw. mehrere Magazine als auch der Manipulator lassen sich mit abnehmbaren Rädern oder Radsätzen versehen oder als Wagen ausbilden, so daß die Vorrichtung schnell von einem Einsatzort zum anderen gebracht werden kann.
  • Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen, die bei einfacher und wenig aufwendiger Ausbildung die Handhabung von Bohrgestängeteilen beim Einbau in einen Bohrstrang bzw.
  • beim Ausbau aus einem solchen erleichtert, ohne daß dazu Portalkräne oder sonstige auf festgelegten Bahnen verfahrbare Einrichtungen benötigt werden. Die Erfindung ermöglicht eine ganz oder teilweise mechanisierte, ggfs. sogar automatisch ablaufende Handhabung von Bohrgestängeteilen, und zwar auch in solchen Fällen, in denen bisher nur der Einsatz menschlicher Arbeitskraft zum Bewegen von Gestängeteilen möglich oder kostenmäßig vertretbar erschien. Die Vorrichtung läßt sich so variabel gestalten, daß sie den unterschiedlichsten Forderungen und Gegebenheiten gerecht werden kann. Auch wenn sie nur zum Teil mechanisch oder selbsttätig arbeitet, so sind dann jedenfalls die noch vorzunehmenden Handarbeitsgänge leichter Natur und können im Vergleich zu dem bisher üblichen Vorgehen mit einer erheblich geringeren Anzahl von Personal ausgeführt werden.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen und aus der zugehörigen Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 einen gemäß der Erfindung ausgebildeten, an einem nur zum Teil wiedergegebenen Bohrgerät aufgestellten Manipulator, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 mit beiderseits des Manipulators angeordneten Magazinen, Fig. 3 eine Ausführung eines Magazins in Seitenansicht, Fig. 4 einen Manipulator mit beiderseits desselben angeordneten Magazinen vom rückwärtigen Stirnende her gesehen, wobei einige Teile der Obersichtlichkeit halber weggelassen sind, Fig. 5 einen Teil des Manipulators, Fig. 6 einen Arm mit einem Transferorgan in einer anderen Position des letzteren, Fig. 7 ein Transferorgan in größerem Maßstab und Fig. 8 und 9 eine weitere Ausführung eines Magazins in Seiten-und Stirnansicht.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält bei der dargestellten Ausführung einen Manipulator 1, der ein Rohr R1 oder einen anderen Bohrgestängeteil in einer horizontalen Bereitstellungsposition aufnimmt. Der Manipulator 1 ist als Wagen ausgebildet und weist einen Rahmen 2 mit Rädern 3 sowie an jeder Seite des Rahmens zwei Druckmittelzylinder 4 mit ausfahrbaren Kolbenstangen zur Abstützung des Manipulators während des Betriebes auf.
  • Wie besonders Fig. 1 erkennen läßt, kann das jeweils in der Bereitstellungsposition befindliche Rohr R1 mittels eines Aufrichtearmes 5 erfaßt und herausgehoben sowie in eine vertikale, strichpunktiert angedeutete Position im Bohrzentrum oberhalb des Endes eines im Bohrloch befindlichen Bohrstranges 6 gebracht werden. Der Aufrichtearm 5 gabelt sich in zwei Holme (Fig. 2), deren Enden drehbar in Böcken 7 gelagert sind. Die letzteren sind durch Zugstangen 8 mit dem Rahmen 2 des Manipulators 1 verbunden und können an einem Träger 9 eines das Bohrloch umgebenden Rostes od.dgl. lösbar befestigt sein.
  • Zum Schwenken des Aufrichtearmes 5 dient ein nur in Fig. 1 wiedergegebener Druckmittelzylinder 10, der an dem Aufrichtearm oder an einem seine Holme verbindenden Teil angelenkt ist, während das Ende seiner Kolbenstange gelenkig mit einem Ansatz 11 des Rahmens 2 des Manipulators 1 verbunden ist. Bei dem Wiedergegebenen Beispiel ist der Aufrichtearm etwa um 900 schwenkbar. Der Arm und sein Schwenkantrieb lassen sich aber auch so ausbilden, daß der Schwenkwinkel grösser als 900 ist, so daß ein Rohr auch mit einem geneigten Bohrstrang zum Fluchten gebracht werden kann, wobei in diesem wie im übrigen auch in sonstigen Fällen der Manipulator 1 nicht seitlich quer zur Längserstreckung eines Bohrgeräts B, sondern auch vor dem Bohrgerät, d.h. diesem gegenüber auf der anderen Seite des Bohrloches angeordnet werden kann.
  • Der Aufrichtearm 5 ist mit einem auf einer Führung mittels eines oder mehrerer Hydraulikzylinder 12 (Fig. 1) verschiebbaren Schlitten 13 versehen, der zwei Spannvorrichtungen 14 für das jeweils aufzunehmende Rohr R1 trägt. Bei den Spannvorrichtungen 14 kann es sich z.B. um zwei in Längsrichtung Abstand voneinander aufweisende Paare von scherenartig aneinander angelenkten Zangenteilen handeln, die mittels Hydraulikzylinder zum Ergreifen der Stange aufeinander zu bewegbar und zum Freigeben der Stange auseinander bewegbar sind. Diese Spannvorrichtungen können von bekannter Art sein.
  • Der verschiebbare Schlitten 13 ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Bewegen des betreffenden, in das Bohrzentrum geschwenkten Rohres R1 in Längsrichtung des BohrstEanges 6, wodurch das Rohr ohne Gefahr einer Beschädigung an den Kopf des obersten Bohrstrangteiles herangefahren werden kann, um mit diesem verbunden zu werden, was insbesondere bei miteinander zu verschraubenden Stangen oder Rohren günstig ist. Entsprechendes gilt beim Ausbauen des jeweiligen Gestängeteiles.
  • Die einzubauenden bzw. auszubauenden Rohre R werden aus einem seitlich vom Manipulator 1 befindlichen oder dort aufzustellenden Magazin entnommen und in dieses auch wieder zurückgestellt. In den Fig. 2 und 4 sind zwei solcher Magazine 15, 16 gezeigt, die beiderseits des Manipulators 1 stehen und aus denen die Rohre R entweder nacheinander oder aber auch wechselweise entnehmbar sind.
  • Bei der gezeigten Ausführung weist jedes Magazin 15, 16 einen Rahmen 17 auf, an dessen Stirnseiten Radsätze 18 (Fig. 3) anschließbar sind. Dies kann durch geeignete lösbare Verbolzungen oder mittels anderer geeigneter Kupplungsmittel geschehen. In der Nähe der vier Ecken des Rahmens 17 sind Kolben-Zylinder-Einheiten 19a, l9b vorgesehen, deren ausfahrbare Kolbenstangen 20 Beine für das Magazin bilden und an ihren Enden auf das jeweilige Planum oder Unterleghölzer aufsetzbare Fußplatten 21 tragen. Diese sind durch eine Kugelverbindung od.dgl. winkelbeweglich an den Kolbenstangen 20 befestigt. Die Einheiten 19a bzw. 19b auf einer Längsseite des Magazins sind jeweils sowohl gemeinsam mit den beiden Einheiten 19b bzw. 19a auf der anderen Längsseite des Magazins als auch paarweise für sich zu betätigen. Dies kann von einem nicht dargestellten Steuerstand aus auf ein jeweiliges Kommando des Bedienungsmannes hin und auch nach vorgegebenem Programm bzw. im Rahmen einer Folgesteuerung geschehen. Geeignete Einrichtungen sorgen dafür, daß sich die Kolbenstangen der jeweils betätigten Einheiten 19a bzw. 19b im Gleichlauf bewegen.
  • Außerdem können die Einheiten 19a und 19b vorteilhaft auch zum Ausgleich von Unebenheiten des Niveaus dienen und zu diesem Zweck einzeln zu betätigen sein. Sie lassen sich dann bei vorhandenen Unebenheiten zunächst unterschiedlich ausfahren, bis eine waagerechte Position des Magazins erreicht ist. Dann kann aus dieser Position heraus auf den erläuterten Gleichlaufbetrieb umgeschaltet werden. Dies läßt sich mit dem Fachmann zur Verfügung stehenden Schalt- und Steuereinrichtungen verwirklichen.
  • Oberhalb des Rahmens 17 des Magazins 15 bzw. 16 befindet sich ein seitlich von Rungen oder Pfosten 22 begrenzter Speicherraum S zur Unterbringung der Rohre R. Bei der dargestellten Ausführung sind die Rohre in mehreren Lagen übereinander angeordnet, wobei jede Lage von der anderen durch zwischengelegte Balken, Traversen 23 od.dgl. getrennt ist. Die Rungen 22 kannen jeweils aus teleskopartig ineinanderschiebbaren oder auch aus aneinander angesetzten und jeweils nach und nach abnehmbaren Teilen bestehen. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung sind die Pfosten 22 wenigstens auf einer Seite des Magazins 15, 16 in am Rahmen 17 befestigten FUhrungen 24 verschiebbar gehalten und mit ihren unteren Enden auf einem gemeinsamen Trager 25 befestigt, der in der -. -Ruhelage durch geeignete Verriegelungseinrichtungen 26 am Rahmen 17 des Magazins festgelegt werden kann und der andererseits mit den Kolbenstangen 20 oder den an diesen befindlichen Fußplatten 21 der Kolben-Zylinder-Einheiten der betreffenden Magazinseite kuppelbar ist. Sowohl die Verriegelung des Trägers 26 mit dem Rahmen 17 als auch das Kuppeln des Trägers 26 mit den Kolbenstangen 20 der Einheiten 19b (bzw. 19a) oder den Fußplatten 21 kann z.B. mit Hilfe von Vorsteckbolzen, Überwurf-Winkeln oder anderer geeigneter Mittel geschehen, wobei die Kupplung zwischen dem Träger und dem jeweiligen Teil der betreffenden Einheit auch so ausgebildet sein kann, daß eine Justierbarkeit oder Einstellbarkeit in Längsrichtung der Rungen 22 besteht. In Fig. 4 ist an der rechten Seite des Magazins 16 strichpunktiert eine mit den Fußplatten 21 gekuppelte Position der Rungen oder Pfosten 22 angedeutet.
  • Eine weitere Ausführung besteht darin, daß einer oder mehreren Rungen 22 bzw. einem mehrere Rungen tragenden Teil ein Verstellantrieb 27, etwa in Form eines Druckmittelmotors mit Zahnstangengetriebe, zugeordnet ist, wie dies in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist.
  • Auf dem Rahmen 2 des Manipulators 1 sind im Abstand voneinandere zwei Böcke 30 befestigt. In jedem derselben sind zwei Arme 31, 32 um eine Achse 33 schwenkbar gelagert, von denen der eine Arm 31 nach der einen und der andere Arm 32 nach der anderen Seite hin gerichtet ist. Jeder Arm weist einen Hauptteil 31a, 32a und einen relativ zu diesem aus- und einschiebbaren vorderen Teil 31b, 32b auf. Zum Neigen jedes Armes 31, 32 dient ein Druckmittelzylinder 34 (Fig. 4), der mit einem Ende an der Stelle 35 am Rahmen 2 angelenkt ist und dessen Kolbenstangenende durch ein Gelenk 36 mit dem Hauptteil 31a bzw. 32a des betreffenden Armes verbunden ist. Zum Verschieben des äußeren Teiles 31b bzw. 32b des jeweiligen Armes kann ein Zahnstangengetriebe mit Druckmittelantrieb oder eine andere geeignete Einrichtung vorgesehen sein, z.B. auch ein sich zwischen dem Hauptteil und dem verschiebbaren Teil erstreckender Hydraulikzylinder, der in Fig. 5 durch eine strichpunktierte Linie 37 angedeutet ist.
  • An dem Hauptteil 31a, 32a jedes Armes 31, 32 ist auf einer Achse 38 ein Transferorgan 40 drehbar gelagert (vgl. besonders Fig. 5 und 6), das mittels eines lediglich strichpunktiert angedeuteten, am Rahmen 2 angelenkten Druckmittelzylinders 39 oder eines anderen geeigneten Antriebs jeweils aus einer Außenposition nach Fig. 5 in eine Innenposition nach Fig. 6 drehbar ist.
  • Die Drehachse 38 des Transferorgans 40 ist gegenüber der Schwenkachse 33 des Armes 31 bzw. 32 um den Betrag r (Fig.6) seitlichversetzt und liegt höher als die Achse 33. Jedes Transferorgan 40 weist, wie besonders Fig. 7 erkennen läßt, eine Stangen-Aufnahmeöffnung 41 und einen Stangen-Rückhaltebereich 42 auf, der durch den Umfang eines kurvenscheibenartigen Teiles 40a des Transferorgans 40 gebildet wird.
  • Die Begrenzung des Teiles 40a kann insbesondere einem Kreisbogen um die Drehachse 38 entsprechen. Die Aufnahmeöffnung41 hat die Form einer maulartigen Ausnehmung, die an beiden Enden von Bögen 43 begrenzt ist und einen die Bögen miteinander verbindenden Übergangsbereich 44 aufweist. Der letztere kann ein Kreisbogen um die Drehachse 38 sein, während die Bögen 43 vorzugsweise einen der Größe der Rohre R angepaßten Radius haben. Die Ausbildung ist bei dem gezeigten Beispiel so getroffen, daß die als Bogenlänge gemessene größte Weite u der Aufnahmeöffnung 41 größer als ein Durchmesser einer Stange ist und daß der ebenfalls als Bogenlänge gemessene Abstand w zwischen den beiden äußeren Enden 47, 45 der oeffnung 41 geringer ist als die größte Weite u. Die Ausbildung ist so getroffen, daß aus der in Fig. 6 gezeigten Innenposition des Transferorgans 40, in der sich ein Rohr R1 zugleich in der Bereitstellungsposition befindet, dieses Rohr R1 ungehindert vertikal nach oben und an dem einen Ende 47 der oeffnung 41 vorbei bewegen läßt, wie durch einen Pfeil in Fig. 6 angedeutet ist.
  • Nachstehend wird ein Beispiel der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Der Manipulator 1 und zwei Magazine 15, 16 werden an die Arbeitsstelle herangefahren und nebeneinander angeordnet, wie dies aus den Fig.1 bis 4 ersichtlich ist. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 19a, 19b der Magazine werden gleichzeitig betätigt, so daß sich die Kolbenstangen 20 ausschieben und die Fußplatten 21 sich auf dem Boden oder einer Unterlage abstützen. Nach dem Abnehmen der Radsätze 18 wird die Hubbewegung fortgesetzt, bis die oberste Lage der im Magazin befindlichen Rohre eine solche Höhe einnimmt, daß die vorderen Teile (z.B.
  • 32b) der diesem Magazin (z.B. 16) zugewandten Arme (z.B. 32) in den Bereich zwischen den jeweils vordersten Rohren der obersten Lage und der darunterliegenden Lage eingeführt werden können, und zwar derart, daß die Arme dabei eine vom Magazin aus in Richtung auf die Drehachsen 33 der Arme abwärts geneigt sind. Die vorderen Teile 31b, 32b der Arme sind jeweils an ihrer Unterseite mit einer gerundeten Ausnehmung 46 (vgl. Fig. 5 und 6) versehen, die auf dem vordersten Rohr der betreffenden Lage zur Auflage kommt, so daß der Arm auch an seinem freien Ende abgestützt ist. Die Transferorgane 40 haben die aus Fig. 5 ersichtliche Außenposition, in der ihre Aufnahmeöffnungen 41 dem Magazin 16 bzw. 15 zugewandt sind. Der Deutlichkeit halber sind die Transferorgane in Fig. 4 nicht dargestellt, sondern gesondert in Fig. 5, 6 und 7 gezeigt.
  • Sofern es nicht bereits mit dem Anheben des Magazins geschehen ist, werden jetzt die Rungen 22 auf der dem Manipulator 1 zugewandten Seite des Magazins 16 so weit abgesenkt oder nach unten verschoben, daß sie die oberste Lage der Rohre R zum Manipulator hin freigeben (Fig. 4) und nur die darunterliegenden Lagen gegen seitliche Bewegung sichern.
  • Es werden dann die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 19a auf der dem Manipulator 1 abgewandten Seite des Magazins 16 betätigt, um eine Neigung des Magazins quer zu seiner Längsrichtung zu bewirken. Eine solche Schrägstellung ist bei dem fast entleerten Magazin 15 in der rechten Hälfte der Fig. 4 erkennbar und mit dem Winkel a bezeichnet. Durch diese Schrägstellung werden die Rohre R der obersten Lage im Magazin 16 in Bewegung gesetzt, so daß sie auf den ebenfalls geneigten Armen 32 in Richtung auf die Mitte des Manipulators 1 hin rollen, bis das vorderste Rohr in die Aufnahmeöffnungen 41 der Transferorgane 40 gelangt, wie dies Fig. 5 zeigt.
  • Nun werden die Transferorgane 40 mittels ihres Antriebs 39 gedreht, bis sich die in Fig. 6 gezeigte Innenposition ergibt. Das aufgenommene Rohr ist während der Drehung der Transferorgane 40 von dem einen Ende der Öffnungen 41 bis zu dem anderen Ende derselben gerollt und liegt nun in der Mitte des Manipulators 1 in einer Bereitstellungsposition (R1) für die weitere Handhabung. Dies ist zugleich auch die in Fig. 1 wiedergegebene Position. Die bis dahin offenen Spannvorrichtungen 14 am Aufrichtearm 5 werden nun geschlossen, so daß sie das Rohr R1 erfassen. Mittels des Aufrichtearmes 5 kann nun das Rohr aus der Bereitstellungsposition herausgehoben und in die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte Lage in der Achse des Bohrstranges 6 gebracht werden. Bei diesem Herausheben aus der Bereitstellungsposition kann sich das Rohr ungehindert an der hochstehenden Ecke 47 der Aufnahmeöffnung 41 des Transferorgans 40 vorbeibewegen, wie Fig. 6 erkennen läßt.
  • Während der Drehung der Transferorgane 40 aus der Außenposition nach Fig. 5 in die Innenposition nach Fig. 6 sorgt der Rückhaltebereich 42 an den Transferorganen 40 dafür, daß die übrigen auf den Armen 32 befindlichen Rohre R in ihrer Lage verbleiben. Dies gilt auch für die anschließende Leerdrehung der Transferorgane 40 in umgekehrter Richtung in die Außenposition nach Fig. 5, in der das nächste Rohr in die Aufnahmeöffnung 41 hineinrollen kann. Nachdem der Aufrichtearm 5 ebenfalls wieder in die Ruheposition nach Fig. 1 zurückbewegt worden ist, kann der Vorgang von neuem beginnen.
  • Ist eine Lage von Stangen aus dem Magazin entnommen, werden die vorderen Teile 31b bzw. 32b der Arme 31 bzw. 32 zurückgezogen, es werden die Zwischenlagen 23 zur nächsten Lage entfernt und das Magazin wird durch Betätigung aller Kolben-Zylinder-Einheiten 19a, 19b um den Betrag einer weiteren Lage angehoben, bis sich die Situation ergibt, die in Fig. 4 bei dem rechten Magazin 15 dargestellt ist, in der die Rohre R der untersten Lage entnommen werden. Sind die Rungen 22 mit ihrem Träger 25 (Fig. 3) zuvor mit den Kolbenstangen 20 oder den Fußplatten 21 der Einheiten 19b gekuppelt worden, so behalten sie beim jeweiligen Hochfahren des Magazins 15 bzw. 16 um eine weitere Lage von selbst die richtige Position bei, um immer nur die oberste Lage zum Manipulator 1 hin freizugeben. Entsprechendes gilt sinngemäß für eine andere Ausbildung der Rungen 22.
  • Das Rückstellen der beim Ausbauen eines Bohrstranges von diesem abgenommenen Rohre geschieht in umgekehrter Weise, wobei die Arme 32 gegenüber der Horizontalen abwärts geneigt werden, wie dies in der linken Hälfte der Fig. 4 strichpunktiert angedeutet ist. Durch entsprechende paarweise erfolgende Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheiten 19a bzw. 19b wird das Magazin ebenfalls im Sinne einer solchen Abwärtsneigung schräggestellt, so daß das jeweilige Rohr bei der Drehung der Transferorgane 40 in die Außenposition auf die Arme 32 abgelegt wird und auf diesen in das Magazin 16 hinabrollt.
  • Der Manipulator 1 kann nur nach einer Seite gerichtete Arme 31 oder 32 aufweisen, wobei dann im Bedarfsfall ein leeres Magazin weggefahren und ein neues Magazin an dessen Stelle gebracht wird, oder er kann nach beiden Seiten gerichtete Arme 31 und 32 aufweisen, wie dies aus Fig. 4 und 5 hervorgeht, so daß dann Rohre R aus beiderseits des Manipulators 1 aufgestellten Magazinen entnommen werden können.
  • Dies kann in der Weise erfolgen, daß erst aile Rohre aus dem einen Magazin 15 und dann alle Rohre aus dem anderen Magazin 16 entnommen werden, oder aber auch so, daß abwechselnd jeweils eine Lage von Rohren aus dem einen Magazin 15 und die nächste Lage von Rohren aus dem anderen Magazin 16 entnommen wird.
  • Abweichend von der dargestellten Ausführung ist es auch möglich, statt eines in seiner Gesamtheit höhenverstellbaren Magazins nur eine Höhenverstellbarkeit für einen z.B. auf einem fahrbaren Gestell od.dgl. angeordneten Speicherteil S für die Rohre vorzusehen. Es gilt dann das vorstehend Gesagte sinngemäß und entsprechend, und zwar auch hinsichtlich der Schrägstellung eines solchen Speicherteiles.
  • Es ist auch denkbar, für das Magazin oder einen diesem zugeordneten Speicherteil für die Stangen nur eine Höhenverstellbarkeit vorzusehen und auf eine Schrägstellbarkeit zu verzichten. Die Rohre werden dann mit geeigneten Hilfsmitteln auf die Arme gerollt.
  • Die Fig. 8 und 9 zeigen ein Magazin 15a, das mit einem Schreitwerk ausgerüstet ist. Bei der dargestellten Ausführung enthält dieses Schreitwerk zwei an den Enden des Rahmens 17 des Magazins angebrachte, namentlich lösbar befestigte Schreiteinrichtungen 51, 52, von denen jede zwei schräg nach unten weisende Stützen 53 enthält, deren Enden 54 in einer inneren Führung 55 einer Auflageplatte oder eines Auflagebalkens 56 gleiten können. An dem Auflagebalken 56 ist ein Druckmittelzylinder 57 mit seinem hinteren Endeaangelenkt, während seine Kolbenstange 58 mit einer der beiden Stützen 53 gelenkig verbunden ist. Bei angehobenen Beinen 20, die wie bei der Ausführung nach Fig. 3 durch die Kolbenstangen von Kolben-Zylinder-Einheiten l9a, 19b gebildet werden, und bei auf dem Boden ruhenden Auflagebalken 56 kann das gesamte Magazin 15a durch Betätigen der Kolben-Zylinder-Einheiten 57, 58 quer zu seiner Längsrichtung und damit auch quer zu einem Manipulator 1 (Fig. 2 und 4) verschoben werden, so daß eine einwandfreie seitliche Positionierung möglich ist, wobei die Kolben-Zylinder-Einheiten 57, 58 ggfs. auch einzeln arbeiten können.
  • Jeweils nach Beendigung eines Hubes der Kolben-Zylinder-Einheiten 57, 58 können die Beine 20 ausgefahren werden, um das Magazin 15a und damit auch die Auflagebalken 56 anzuheben, worauf die Auflagebalken 56 mittels der Einheiten 57, 58 in die Ausgangslage verschoben, d.h. nachgeholt werden. Sodann kann durch Absenken des Magazins und dabei erfolgendem Aufsetzen der Auflagebalken 56 auf den Boden ein neuer Verschiebevorgang erfolgen.
  • Das Magazin kann statt eines in Querrichtung arbeitenden Schreitwerks auch mit einem eine Bewegung in Längsrichtung ermöglichenden Schreitwerk versehen sein oder es kann ein Schreitwerk aufweisen, das eine kombinierte Bewegung zuläßt.
  • Insbesondere fällt es auch in den Rahmen der Erfindung, das Magazin mit einem Schreitwerk auszustatten, das relativ zum Rahmen des Magazins oder einem anderen tragenden Teil desselben drehbar oder auch nur um einen gewissen Winkel verstellbar ist, etwa mittels einer Drehkranzlagerung od.dgl., so daß die Richtung der Schreitbewegung mit Bezug auf das Magazin je nach den Erfordernissen wählbar ist.
  • Ein mit einem Schreitwerk versehelles Magazin läßt sich nicht nur gut positionieren, sondern es kann auch größere Wege zurücklegen, so daß es sich mittels des Schreitwerks auch von einem Einsatzort zu einem anderen Einsatzort bewegen List.
  • Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.

Claims (21)

  1. Patentansprllche 1. Magazinier- und Handhabungsvorrichtung für Rohre, Stangen oder ähnliche Bohrgestängeteile mit wenigstens einem die Rohre in mehrlagiger Anordnung in einem Speicherraum aufnehmenden Magazin und einer diesem zugeordneten Einrichtung zum Oberführen von Rohren aus dem Magazin in eine Bereitstellungposition für eine weitere Handhabung bzw. zum Zurückführen aus dieser Bereitstellungsposition in das Magazin, gekennzeichnet durch einen Manipulator (1), der wenigstens zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete, quer zum Speicherraum (S) eines neben dem Manipulator (1) aufstellbaren Magazins (15; 16) gerichtete sowie mit Bezug auf die Horizontale nach oben und unten neigbare Arme (31 bzw. 32) und wenigstens zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete, jeweils mit einer Rohr-Aufnahme (41) und einem Rohr-Rückhaltebereich (42) versehene, um eine horizontale Achse (38) zwischen einer Außenstellung, in der die Rohr-Aufnahmen (41) dem Magazin (15; 16) zugewandt sind, und einer Innenstellung, in der die Rohr-Aufnahmen(41) im Bereich der Bereitstellungsposition (R1) liegen, drehbare Transferorgane (40) aufweist, wobei das Magazin (16; 16) oder ein einen Speicherraum (S) desselben bildender Teil relativ zu den Manipulator-Armen (31 bzw. 32) höhenverstellbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (31 bzw. 32) aus- und einschiebbare Teile (31b bzw. 32b) aufweisen.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferorgane (O) an den Armen (31 bzw. 32) gelagert sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr-Aufnahmen (41) jeweils von nach außen hin offenen Ausnehmungen in den Transferorganen (40) gebildet sind, wobei die größte innere Weite (u) der Ausnehmungen (41) größer als der Durchmesser der zu übergebenden Rohre (R) ist und die Offnungsweite (w) der Ausnehmungen (41) kleiner als deren größte Weite (u) ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltebereiche (42) der Transferorgane (40) aufweisende Teile (40a) nach Art einer Kurvenscheibe ausgebildet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (15; 16) oder ein den Speicherraum (S) bildender Teil desselben quer zur Längsrichtung des Magazins (15; 16) schrägstellbar ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (15; 16) schrägstellbare Auflagen (23) für die Rohre (R) aufweist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin mit wenigstens vier ausschiebbaren und einziehbaren Beinen (20) versehen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beine (20) von Kolben-Zylinder-Einheiten (19a; 19b) gebildet oder mittels solcher betätigbar sind.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Längsseite des Magazins (15; 16) vorgesehene Kolben-Zylinder-Einheiten (19a bzw. l9b) wahlweise gesondert von den auf der anderen Längs seite des Magazins (15; 16) angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten (19b bzw. 19a) betätigbar sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der AnsprÜche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (S) des Magazins (15; 16) wenigstens auf einer Seite von einzelnen Pfosten (22) od.dgl. begrenzt ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die I>fosten (22) od.dgl. in Richtung ihrer Längsachsen verstellbar sind.
  13. 13. Vorriclltung riacli Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfosten (22) oder ein sie tragender Teil (25) mit ausfahrbaren Beinen (20) des Magazins (15; 16) kuppelbar sind.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenllzeichnet, daß die Pfosten (22) od.dgl. teleskopartig ineinanderschiebbare Teile aufweisen.
  15. 15. Vorrichtung nac1 einem der AnrprÜche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfosten (22) od.dgl. aus ineinandersteckbaren Teilen bestehen.
  16. 16. Vorrichtung nach einem dci' Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (15; 16) mit abnehmbaren Rädern oder Radsätzen (18) versehen ist.
  17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (15a) mit einer Verschiebeeinrichtung (51, 52)} insbesondere einem Schreitwerk, versehen ist.
  18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herausheben eines Rohres (R1) od.dgl.
    aus der Bereitstellungsposition bzw. zum Ablegen in die Bereitstellungsposition ein relativ zum ManipuLator (1) in die Bohrullgsachse, die senkrecht oder geneigt sein kann, schwenkbarer Aufrichtearm (5) vorgesehen ist, der eine Greif- oder Spannvorrichtung (14) für das Rohr (R1) od.dgl.
    aufweist.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung des Aufrichtearmes (5), daß sein die Spannvorrichtung ( 1t aufweisender Teil in der Ausgangsposition cles Aufrichtearmes (5) sich in L.lrlgsrichtung des Manipulators (1) in einem vor den Armen (3 1; 32) und Transferorganen (40) liegenden Bereich erstrMeckt.
  20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 un<l 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (14) auf einem am Aufrichtearm (5) geradlinig verschiebbaren Schlitten (13) angeordnet ist.
  21. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (1) als Wagen ausgebildet ist.
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