DE29703272U1 - Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen - Google Patents
Vorrichtung zur Handhabung von BohrelementenInfo
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Description
Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Bohrrohren, Bohrgestängen
oder dgl. Bohrelementen an einem Bohrgerät zum Bohren von Löchern im Erdreich, Gestein oder Fels, insbesondere beim Entnehmen der
Bohrelemente aus einem Magazin, Setzen in die Arbeitsstellung sowie Ziehen und Rückführen der Bohrelemente nach Durchführung des Bohrvorgangs in
das Magazin.
Bohrgeräte zum Herstellen von Löchern in verschiedenen Untergründen sind
bekannt. Sie werden insbesondere gebraucht, um Verpreßanker im Erdreich, Gestein oder Fels zu setzen. Hierzu bestehen die bekannten Bohrgeräte aus
einem Raupenfahrzeug, auf dem eine Lafette an Gelenkarmen in allen Richtungen bewegbar angelenkt ist. Auf der Lafette ist axial verfahrbar ein
Bohrantrieb, zum Beispiel ein Dreh-/Schiagantrieb, angeordnet, mit dem die einzelnen Bohrelemente gekoppelt werden. Die Kopplung findet gewöhnlich
mit Schraubverbindungen statt, über die auch die einzelnen Bohrelemente im Rahmen des Vortriebs des gesamten Bohrstranges miteinander verbunden
werden. Die Handhabung der einzelnen Bohrelemente sowohl beim Setzen, zur Durchführung des Bohrvorgangs als auch beim Ziehen der Bohrstränge stellt
ein außerordentliches Problem dadurch dar, daß die einzelnen Bohreiemente in
Abhängigkeit von ihrer Länge erhebliche Gewichte besitzen, die am Bohrgerät positioniert, gehalten und verschraubt werden müssen bzw. wieder
voneinander gelöst und wegtransportiert werden müssen. Bei verschiedenen Bohrverfahren kommt darüber hinaus erschwerend hinzu, daß mit ineinandergesetzten
Bohrsträngen gearbeitet wird, zum Beispiel beim Überlagerungsbohren und Doppelkopfbohren, beim dem ein inneres Bohrgestänge von einem
Außenbohrrohr konzentrisch mit Abstand umgeben ist. Für jeden Schuß sind
daher zwei Bohrelemente ineinander anzuordnen, zum Bohrgerät zu transportieren, über je zwei Gewindeanschlüsse oben und unten mit dem
Bohrantrieb und dem bereits gesetzten Bohrstrang zu verbinden und ist nach Durchführung des Dreh-/Sch!ag-Bohrvorgangs in umgekehrter Weise das
Ziehen der Bohrstränge vorzunehmen.
Unterschiedliche Hilfsmaschinen sind konstruiert worden, um die Handhabung
der Bohrelemente zu vereinfachen. So ist es aus der EP 0 565 502 bekannt, parallel zur Lafette des Bohrgerätes ein Magazin für die Bohreiemente anzuordnen
und diese aus dem Magazin heraus maschinell mitteis eines verfahrbaren Greifers in die Bohrposition zu bringen, so daß dort die Kopplung mit
dem Bohrantrieb einerseits und dem bereits im zu bohrenden Loch befindlichen Bohrrohr andererseits vorgenommen werden kann. Das Magazin ist als
Kastenmagazin ausgebildet, weist dabei mehrere Lagerplätze für verschiedene innere und äußere Rohre auf und erstreckt sich parallel zu der Lafette des
Bohrgerätes, mit der das Magazin fest verbunden ist.
Die Handhabungsvorrichtung besteht dabei aus einem am Magazin angebrachten,
vertikal emporragenden teleskopartig ein- und ausfahrbaren Pfosten, an dem kragartig ein Greiferbaum befestigt ist, welcher ebenfalls teleskopartig
ausfahrbar ist und sowohl den Magazinbereich als auch den Arbeitsbereich der Lafette des Bohrgerätes überfahren kann. Am äußeren, ausziehbaren Teil des
Greiferbaums ist eine Greifklaue vorgesehen, die im Zusammenwirken mit einem Widerlager ausgelegt ist, ein Bohrrohr aus dem Magazin heraus zu
greifen und festzuhalten sowie über die Betätigung des teleskopisch ausfahrbaren Pfostens und Greiferbaums in die Bohrposition an der Lafette des
Bohrgerätes zu verbringen.
Für die Handhabung von inneren Bohrgestängen ist ein separater scherenförmiger Greifer vorgesehen.
Nachteilig ist bei der bekannten Handhabungsvorrichtung, daß sie als
integrierter Bestandteil des Magazins für die Bohrelemente ausgelegt ist und daher einseitig eine erhebliche Schwerpunktsverlagerung neben der Lafette
des Bohrgerätes erzeugt, die zwecks Erhaltung der Standsicherheit und Ver-
fahrbarkeit des Bohrgerätes mit anderen, zusätzlichen Mitteln ausgeglichen
werden muß. Die Handhabungsvorrichtung ist technisch aufwendig, schwer und führt komplexe Bewegungsvorgänge durch die in verschiedenen Ebenen
und rechtwinklig zueinander angeordneten Teleskopelemente durch. Dabei führt der frei über den gesamten Bewegungsweg vorkragende Greiferbaum zu
Stabilitätsproblemen, da an dessen freien Ende mit langem Hebelarm die Last angeordnet ist und mit dieser lange Verfahr- und Transportwege bewältigt
werden müssen. Nachteilig ist darüber hinaus, daß der Greifer nicht zur Unterstützung des Lösens der Schraubverbindungen vorgesehen ist und auch
eine zu geringe Klemmwirkung hat, um die einzelnen Bohrelemente sicher ohne manuelle Hilfe vom Bohrantrieb zu lösen.
Aus der DE-A 41 26 919 ist ein Bohrgerät mit einem Magazin für das Bohrgestänge
bekannt, bei dem das Magazin revolverkopfförmig und um seine Mittelachse rotierbar ausgebildet ist. Derart kann das Magazin um den Umfang
verteilt mehrere Schüsse aufnehmen, die nach außen entnehmbar sind. Um den Transport in die Bohrposition an der Lafette des Bohrgerätes zu bewerkstelligen,
ist das Magazin aus einer außenliegenden Vorratslage über einen Schwenkantrieb um eine Schwenkachse nach einwärts in die Arbeitsstellung
schwenkbar, in der der Bohrantrieb der Lafette des Bohrgerätes den fluchtenden, zugeordneten Schuß des Bohrgestänges aufnehmen kann. Nach
der Übernahme des zugeordneten Schusses schwenkt das Magazin wieder in die Vorratslage nach außen zurück.
Um das Verbinden des Bohrantriebs mit dem in Arbeitsstellung befindlichen
Schuß des Bohrgestänges funktionssicher durchführen zu können, besitzt das Magazin eine Arretiervorrichtung, die vorgesehen ist, den sich in Arbeitsstellung
befindiichen Schuß des Bohrgestänges verdrehsicher zu halten, so daß der Bohrantrieb mit diesem Schuß durch Verschraubung verbunden
werden kann. Die Arretiervorrichtung stellt jedoch keine Handhabungsvorrichtung dar, sondern stellt nur sicher, daß das jeweilige Bohrelement in der
Arbeitsstellung sich nicht verdreht, wenn der Bohrantrieb mit dem oberen Ende des Bohrelementes verschraubt wird.
Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe
zugrunde, unter Meidung der obengenannten Nachteile eine Handhabungs-
vorrichtung zu schaffen, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und sowohl in
der Lage ist, den Transport der Bohrelemente in stabiler Weise durchzuführen als auch den Lösevorgang durch hohe Klemmkräfte ohne manuelle Eingriffe,
d.h. in vollem Umfange maschinell, zu ermöglichen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der teleskopartig verfahrbare
Greifarm mit einem Greifer versehen ist, dessen Maulöffnung nach vorn in Bewegungsrichtung des Greifarms angeordnet ist. Hierdurch wird in
vorteilhafter Weise erreicht, daß die Handhabungsvorrichtung sehr kompakt, leicht und konstruktiv einfach aufgebaut werden kann und nur eine einfache
lineare Bewegung zum Erfassen, Transportieren, Positionieren und Verbinden der Bohrelemente in der Bohrebene mit dem Bohrantrieb ausführt. Dazu
besteht der Greifer vorzugsweise aus einer um ein zentrales, in der Bohrebene angeordnetes Drehlager beweglichen Oberzange und Unterzange, die mit je
einer Außenkonusfläche versehen sind, an der je ein Klemmgehäuse mit Gegenkonus axial, vorzugsweise mit einem Hydraulikzylinder, verschiebbar für
den Schließvorgang angeordnet ist und die in Richtung Öffnung federbelastet sind. Hierdurch können überraschend hohe Klemmkräfte am Bohrelement
durch die vorhandenen formschlüssigen Verbindungen der Greifelemente bei einfacher und robuster Mechanik ausgeübt werden. Dabei kann es zweckmäßig
sein, die Arbeitsflächen des Greifers mit Klemmeinsätzen zu bestücken,
die leicht auswechselbar sind und daher die Betriebsbereitschaft der Handhabungsvorrichtung
über eine lange Lebensdauer sicherstellen.
Der teleskopartig verfahrbare Greifarm der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung
besteht vorteilhafterweise aus einem in einem Außengehäuse durch einen hydraulischen Verschiebezylinder teleskopartig aus- und einfahrbaren
Innengehäuse, wobei an dem freien vorderen Ende des Verschiebezylinders der Greifer angelenkt ist und zwischen dem Greifer und dem Innengehäuse
in gegenüberliegender Anordnung das Klemmgehäuse mit Gegenkonus axial über eine Betätigungskulisse mit daran angeschlossenem
Hydraulikzylinder verschiebbar angeordnet sind. Mit dieser kompakten Anordnung wird eine außerordentlich hohe Festigkeit und Leistungsfähigkeit
erreicht, so daß Bohrelemente von 120 kg und mehr Gewicht leicht handhabbar und in ihrer Position von der Handhabungsvorrichtung fixierbar
sind.
Um die Handhabungsvorrichtung an die verschiedenen Gegebenheiten unterschiedlicher
Bohrgeräte anpassen zu können, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das Außengehäuse auf einer Führungsbahn
der Befestigungskonsole mittels eines Hydraulikzylinders in der Bohrebene axial verfahrbar zu lagern, so daß auch größere Verfahrstrecken bei
gleichbleibend kleinen Langenabmessungen der Handhabungsvorrichtung und
gleichbleibender Teleskop-Verfahrstrecke des Greifarms bewältigt werden können.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die Befestigungskonsole mit der Handhabungsvorrichtung
verschwenkbar am Lafettenmast anzuordnen, um bei Nichtgebrauch eine geringe Transportbreite durch Einklappen seitlich an die
Lafette des Bohrgerätes sicherzustellen. Vorzugsweise wird hierbei eine Doppel-Bolzen-Gelenklagerung verwendet.
Am Bohrgerät selbst wird vorgeschlagen, die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung
an der dem Magazin für die Bohrelemente gegenüberliegenden Seite der Lafette in der Bohrebene anzuordnen, so daß eine gute
Gewichtsverteilung erreicht wird und mit einer einfachen Linearbewegung des teieskopartig verfahrbaren Greifarms die Bohrelemente aus dem Magazin entnommen,
in die Bohrmitte an der Lafette transportiert werden können, dort an den Bohrantrieb angeschlossen werden können und der Greifarm in seiner
Weiterbewegung linear in seine Ausgangsposition zurückkehrt, wobei beim Ziehen der Bohrelemente nach Fertigstellung des Bohrlochs der umgekehrte
Bewegungsvorgang in das Magazin hinein wieder linear durchgeführt wird. Als Magazin ist ein Trommelmagazin, auch Revolvermagazin genannt, besonders
vorteilhaft.
Sollte bei einer Nachrüstung vorhandener Bohrgeräte mit der erfindungsgemäßen
Handhabungsvorrichtung eine andere Magazinanordnung gegeben sein, kann auch vorgesehen sein, die Handhabungsvorrichtung in ihrer
Gesamtheit zusätzlich schwenkbar zu lagern, um sicherzustellen, daß jede bekannte Magazinanordnung für die Handhabungsvorrichtung erreichbar ist.
Vorzugsweise wird jedoch die Handhabungsvorrichtung der Erfindung kombiniert mit einem Revolvermagazin, welches die bevorzugte Anordnung
von Magazin und Handhabungsvorrichtung in der Bohrebene auf gegenüberliegenden
Seiten der Lafette und lineare Transportwege ermöglicht. Zur Vergrößerung der Variabilität kann eine Doppelgreiferanordnung für unterschiedliche
Durchmesser (klein/groß zum Beispie! beim Überlagerungsbohren) der
Bohrelemente vorgesehen sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung schematisch dargestellt
ist. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 Eine Seitenansicht eines Bohrgerätes, insbesondere zum Rammbohren,
schematisch;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Bohrgerätes, insbesondere zum Doppelkopfbohren, schematäsch;
Fig. 3 das Bohrgerät der Fig. 1 in Seitenansicht mit um 90° verdrehter
Lafette;
Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht eines Trommelmagazins mit einer
Handhabungsvorrichtung als Teil eines Bohrgerätes in der Lafettensteiiung
entsprechend Fig. 2 der Zeichnung für Doppelkopfbohren;
Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 4 mit der Handhabungsvorrichtung
in Entnahmeposition am Magazin für Außenrohre;
Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 in der Entnahmeposition für
innengestänge;
Fig. 7 die Handhabungsvorrichtung in Schnittdarstellung;
Fig. 8 einen Greifer der Handhabungsvorrichtung und
Fig. 8 einen Greifer der Handhabungsvorrichtung und
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Doppel-Bolzen-Gelenklagerung der Handhabungsvorrichtung
an der Lafette des Bohrgerätes.
Das in der Zeichnung dargestellte Bohrgerät 1 ist zum Bohren von Löchern in
verschiedenen Untergründen, wie Erdreich, Gestein oder Fels, vorgesehen. Es handelt sich um ein Raupenfahrzeug mit einem Raupenfahrwerk 2, an dessen
Schwenksäule 3 über Gelenkarme 4, einen Schwenkkopf 5 für die Neigungseinstellung
und einen Lafettenträger 6 eine Lafette 7 in allen Richtungen beweglich angelenkt ist. Die heb- und senkbare sowie nach allen räumlichen
Achsrichtungen bewegbare Lafette 7 wird hydraulisch von einer Motor-Hydraulik-Einheit
8 angetrieben. Auf der Lafette 7 ist axial verfahrbar in entsprechenden Führungen ein Bohrantrieb 9 angeordnet, der zum Beispiel ein
Dreh-/Schlagantrieb oder ein Duplex- oder Doppelkopfantrieb sein kann. Dabei weist der Antriebskopf des Bohrantriebes 9 einen Gewindeanschluß 10 für die
Kopplung mit den einzelnen Schüssen des zu setzenden oder zu ziehenden Bohrstranges auf. Als Bohreiemente 11 finden Bohrgestänge und/oder Bohrrohre
Verwendung. Diese werden als einzelne Schüsse zum Bohrstrang zusammengesetzt, der von dem Bohrantrieb 9 durch Drehen und/oder
Schlagen in den Untergrund eingetrieben wird, wobei beim Duplex-Antrieb Bohrlochverrohrung und Bohrlochgestänge gleichzeitig gedreht und/oder
geschlagen werden.
Im in der Zeichnung vorderen Ende 12 der Lafette 7 ist eine Brech-, Kiemmund
Führungseinrichtung 13 für die Bohreiemente vorgesehen, die zum Festhalten,
Aufdrehen und Zudrehen der Gewindeverbindungen, der Schüsse des Bohrgestänges und der Bohrlochverrohrung dient.
Auf der einen Seite, gemäß Fig. 3 der Zeichnung der linken Seite der Lafette 7
des Bohrgerätes 1, ist ein Magazin 14 für die Bohrelemente 11 an der Lafette
befestigt, das als Trommelmagazin ausgebildet ist. Das Magazin 14 äst mittels
eines Antriebsmotors 15 um seine Mittelachse 16, die sich in der Bohrebene
seitlich der Bohrachse 17 befindet, rotierbar, um nacheinander die Bohreiemente in eine in der Bohrebene liegende, zur Bohrachse 17 hingewendete
Entnahmeposition bringen zu können. Die Entnahme selbst findet mittels einer Handhabungsvorrichtung 18 statt, die gemäß Fig. 3 der Zeichnung auf der
gegenüberliegenden, rechten Seite der Lafette 7 in der Bohrebene 19 angeordnet ist. Mit der Handhabungsvorrichtung 18 kann ein Bohrelement 11 dem
Magazin volimechanisiert und ohne manuelle Unterstützung entnommen werden, über eine lineare Bewegung in die Arbeitsposition, nämlich die Bohr-
• D * ·
- Or···
achse 17, verbracht werden, kann das Bohrelement 11 dort von dem
Gewindeanschluß 10 des Bohrantriebs 9 aufgenommen werden und durch Verfahren in Richtung auf das vordere Ende 12 der Lafette an bereits gesetzte
Bohrelemente herangebracht werden, dort über einen Gewindeanschluß mit dem letzten verbunden werden und kann anschließend der Bohrvorgang selbst
durchgeführt werden. Während des Verfahrens des Bohrantriebs 9 mit dem Bohrelement 11 nimmt die Handhabungsvorrichtung 14 Führungsaufgaben
wahr, während sie bei dem Bohrvorgang selbst in der in Fig. 3 der Zeichnung dargestellten Ausgangsposition verbleibt, wie weiter unten noch näher
beschrieben werden wird.
Das in Fig. 2 der Zeichnung dargestellte Bohrgerät 20 unterscheidet sich von
dem oben beschriebenen Bohrgerät 1 dadurch, daß ein vorderer Drehantrieb 21 für Außenrohre und ein hinterer Drehantrieb 22 oder Hydraulikhammer für
ein Innengestänge vorgesehen sind und dementsprechend auch eine Handhabungsvorrichtung
23 für die Außenrohre und eine separate Handhabungsvorrichtung 24 für das Innengestänge vorhanden sind, um aus dem Magazin
14 heraus in optimierter Weise die Handhabung der verschiedenen Bohrelemente durchführen zu können. Es sei angemerkt, daß grundsätzlich auch
mit einer Handhabungsvorrichtung 14 an dieser Stelle gearbeitet werden könnte. Der detaillierte Aufbau der Handhabungsvorrichtungen 18, 23 und 24
ergibt sich aus den Fig. 4, 5, 6 und 7 der Zeichnung, die unterschiedliche Betriebszustände, nämlich den Ruhezustand gemäß Fig. 4 der Zeichnung, den
Entnahmezustand für Außenrohre gemäß Fig. 5 der Zeichnung und den Entnahmezustand
für Innengestänge gemäß Fig. 6 der Zeichnung zeigen. Konstruktive Details selbst ergeben sich aus der vergrößerten Schnittdarstellung
der Handhabungsvorrichtung in Fig. 7, auf die nachfolgend zunächst Bezug genommen wird.
Gemäß Fig. 7 der Zeichnung besteht die Handhabungsvorrichtung 18 bzw.
23, 24, aus einem kastenförmigen Außengehäuse 25, das nach vorne offen ist, um teleskopartig verschiebbar ein darin angeordnetes Innengehäuse 26 zu
halten und zu führen. Zur Verschiebung des Innengehäuses 26 ist eine
Hydraulik-Verschiebeeinheit 27 vorgesehen, deren Kolbenstange 28 am Außengehäuse 25 fixiert ist und deren Zylinder 29 mit dem Boden des Innengehäuses
26 fest verbunden ist, so daß sich die Relativbewegung dieser
beiden Teile zueinander im Falle einer Betätigung der Hydraulik im Sinne einer
Vorwärts- oder Rückwärtsverschiebung des Innengehäuses 26 auswirkt. Am
vorderen Ende des Hydraulikzylinders 29 findet sich ein Drehlager 30 für einen scherenartigen Greifer 31, der mindestens eine um das Drehlager 30 verschwenkbare
Oberzange 32 und Unterzange 33 aufweist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Doppelzangen vorgesehen. Die Maulöffnung 34 des
Greifers 31 ist nach vorn in Bewegungsrichtung des Innengehäuses 26, das
gemeinsam mit dem Außengehäuse 25 einen teleskopartig verfahrbaren Greifarm mit Greifer repräsentiert, gerichtet. Hierdurch wird eine lineare
Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Handhabungsvorrichtung in der Bohrebene zum Aufnehmen, Positionieren, Verbinden und Führen der
Bohrelemente für den Bohrvorgang sowie für das Ziehen der Bohrelemente mit dem schwierigen Brechen und Lösen der Gewindeverbindungen vollmaschinell
in einfacher Weise ermöglicht.
Eine besonders hohe Klemmwirkung des Greifers 31 wird erreicht, indem
Oberzange 32 und Unterzange 33 mit je einer Außenkonusfläche 35, 36 versehen sind, an der ein Klemmgehäuse mit Gegenkonus 37, 38 formschlüssig
zum Innengehäuse 26 angeordnet sind. Das Klemmgehäuse mit Gegenkonus
37 und 38 ist über eine dahinter angeordnete und mit ihm verschweißte
Betätigungskulisse 39 mittels eines Hydraulikzylinders 40 axial verschiebbar, wodurch sich über die Außenkonusflächen 35, 36 und das Klemmgehäuse mit
Gegenkonus 37, 38 die Oberzangen 32 und Unterzangen 33 durch eine gegeneinander gerichtete Bewegung öffnen und schließen lassen, in Fig. 7 der
Zeichnung ist die Schließstellung darstellt. Zum Öffnen des Greifers 31 wird der Hydraulikzylinder 40 betätigt, dessen Kolbenstange mit der
Betätigungskulisse 39 verbunden ist. Mit dem Zurückziehen der Betätigungskulisse 39 nach hinten werden entsprechend der Konusausgestaltung
die Schließkräfte sukzessive zurückgenommen und können sich die Oberzangen 32 und Unterzangen 33 dadurch öffnen, daß eine in der Fig. 7
der Zeichnung nicht dargestellte Federbelastung in Öffnungsrichtung wirksam wird. Umgekehrt erzeugt eine Bewegung der Kolbenstange des Hydraulikzylinders
40 nach vorn über die Betätigungskulisse 39 und die Konusausgestaltung 37, 38 außerordentlich hohe Schließ- und Haltekräfte in der in Fig.
7 der Zeichnung dargestellten Schließstellung des Greifers 31. Die
Arbeitsflächen des Greifers 31 sind mit Klemmeinsätzen 41 aus gehärtetem
Material bestückt, die leicht auswechselbar sind und die Betriebsbereitschaft
der Handhabungsvorrichtung über eine lange Lebensdauer sichern.
Die Handhabungsvorrichtung 18 bzw. 23'und 24 ist gemäß den Fig. 4, 5 und
6 der Zeichnung mit ihrem Außengehäuse 25 verschiebbar auf einer Führungsbahn 42 einer Befestigungskonsole 43 angeordnet, die über eine
Doppel-Bolzen-Gelenklagerung 44 an der Lafette 7 befestigt ist. Die Verschiebung
findet mittels eines Hydraulikzylinders 45 statt und ist derart bemessen, daß sie in Ergänzung zu der Ausfahrbarkeit des Teleskop-Greifarms
der Handhabungsvorrichtung den gesamten Bewegungsweg in der Bohrebene über die Bohrachse 17 zum Magazin 14 in der Bohrebene 19 und zurück
überdeckt.
Fig. 4 zeigt dabei die Handhabungsvorrichtung in ihrer Ausgangsposition im
Ruhezustand mit eingefahrenem Innengehäuse 26 und eingefahrenem Klemmgehäuse
mit Gegenkonus 37, 38 und folgiich geöffnetem Greifer 31. Gegenüberliegend in der " Bohrebene befindet sich ein Außenrohr als
Bohrelement 11 in Entnahmeposition im Magazin 14.
Fig. 5 der Zeichnung zeigt die Handhabungsvorrichtung 18 in Entnahmeposition
mit vollständig vorgefahrenem Außengehäuse 25, wie die Stellung der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 45 verdeutlicht, mit ebenfalls vollständig
ausgefahrenem Innengehäuse 26, wie die Stellung der Kolbenstange 28 des Hydraulikzylinders 29 verdeutlicht, und mit vollständig nach vorn in die
Schließposition des Greifers 31 verfahrenem Klemmgehäuse mit Gegenkonus 37, 38, was sich ebenfalls aus der ausgefahrenen Kolbenstange des
Hydraulikzylinders 40 erhellt. In dieser Position erfaßt der Greifer 31 das
Außenrohr 11, das sich in der Entnahmeposition des Magazins 14 befindet mit
den Klemmeinsätzen 41 von Oberzange und Unterzange mit hohen Klemmkräften und kann nunmehr die Entnahme durch Rückbewegung der
Handhabungsvorrichtung vorgenommen werden.
Die gleiche Situation ist in Fig. 6 der Zeichnung dargestellt, in der der Greifer
31 der Handhabungsvorrichtung 18 im ausgefahrenen und spannenden Zustand für ein Innengestänge geringeren Durchmessers in Entnahmeposition
gezeigt ist.
Nähere Einzelheiten zur Ausbildung des Greifers sind Fig, 8 der Zeichnung
entnehmbar. Aus ihr ergibt sich, daß die Klemmeinsätze 41 mit Oberzange und Unterzange des Greifers 31 verschraubt und daher leicht auswechselbar
sind. Die die Rückstellkraft aufbringende Feder 46 ist gestrichelt angedeutet.
Fig. 9 der Zeichnung zeigt in Draufsicht die Doppel-Bolzen-Gelenklagerung 44,
die es ermöglicht, nach Ziehen eines Bolzens B-] die gesamte Befestigungskonsole
43 mit der Handhabungsvorrichtung 18 um den anderen Bolzen B2 an
die Lafette 7 heranzuverschwenken, um bei Nichtgebrauch eine geringe Transportbreite durch seitliches Einklappen zu ermöglichen.
Der Betrieb des Bohrgerätes 1 mit dem Magazin 14 und der Handhabungsvorrichtung
18 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert:
Zu Beginn einer Bohrung werden die Bohrelemente 11 im Trommelmagazin 14
angeordnet. Die Beladung kann dabei in Abhängigkeit von dem auszuführenden Bohrverfahren entweder nur Bohrrohre oder nur Bohrgestänge oder sowohl
Bohrrohre als auch Bohrgestänge, wie beispielsweise gemäß den Fig. 4, 5 und 6, aufweisen. Ein Bohrelement 11 wird durch die Entladeöffnung, die
gleichzeitig Beladeöffnung ist, parallel zu der Lafette in ein erstes Fach des Trommeimagazins 14 eingeführt. Die Trommel wird sodann um einen Winkel
von 45° bei acht Fächern und um einen Winkel von 22,5° bei sechzehn Fächern um ihre Mittelachse mittels des Motors 15 gedreht, damit das
nächste Bohrelement geladen werden kann. Durch eine entsprechende Ummantelung, die nur an der Be-/Entiadeöffnung eine Ausnehmung aufweist, sind
die geladenen Rohre gegen Herausfallen gesichert. Sukzessive wird auf diese Weise das gesamte Magazin gefüllt. Vom Steuerstand des Bohrgerätes aus
werden die verschiedenen Motoren und Hydraulikzylinder aktiviert und über Stellventile gesteuert.
In einem ersten Verfahrenszug wird zur Entnahme des ersten Bohrelementes
11 oder des ersten Bohrgestänges die Handhabungsvorrichtung 18 aus der in
Fig. 4 dargestellten Stellung in die Entnahmeposition gemäß Fig. 5 der Zeichnung bzw. Fig. 6 der Zeichnung verfahren. Das in der Entnahmeposätion
befindliche Rohr bzw. Gestänge (generell Bohrelement 11 genannt) wird vom
• · · &igr;
Greifer 31 gegriffen, festgehalten und in einer linearen Rückwärtsbewegung in
der Bohrebene 19 in die Bohrposition, nämlich die Bohrachse 17, parallel zur
Lafette 7 des Bohrgerätes transportiert. Im Rahmen dieses gesamten
Bewegungsvorgangs wird zunächst das Außengehäuse 25 in seine vorderste Position verfahren, anschließend, oder in der Bewegung überlappend, sodann
über die Betätigung des Hydraulikzylinders 29 das innere Gehäuse 26 in seine vorderste Position verfahren und sodann oder bereits in überlappendem
Bewegungsvorgang der Greifer 31 durch die Aktivierung des Zylinders 40 betätigt, durch den das Klemmgehäuse mit Gegenkonus 37, 38 nach vorn
ausgefahren wird und hierdurch die Oberzangen 32 und Unterzangen 33 um die Drehachse 30 geschlossen werden, bis das Bohrelement 11 fest gegriffen
äst. Anschließend wird zunächst das innere Gehäuse 26 in der Zeichnung nach
rechts in das Außengehäuse 25 zurückgefahren, womit normalerweise die Bohrposition bereits für das Bohrelement erreicht ist. Der Greifer 31 verbleibt
in seiner geschlossenen Klemmstellung.
Im nächsten Verfahrenszuge wird der Bohrantrieb 9 an das Bohreiement 11 .
auf der Lafette 7 herangefahren und wird der Gewindeanschluß 10 mit dem Bohrelement 11 verbunden.
Ist beabsichtigt, ein Bohrverfahren durchzuführen, bei dem mit einem Innengestänge
und einem Außenrohr gearbeitet wird, wird zunächst der erste Schuß des Innengestänges gegriffen, in die Bohrachse transportiert und wird
nach der Verbindung mit dem Bohrantrieb 9 dieser auf der Lafette so weit zurückgefahren, daß der Bewegungsweg für die nun folgende Entnahme des
ersten Schusses der Außenverrohrung stattfinden kann. Dies wird gemäß der in Fig. 2 der Zeichnung dargestellten Vorrichtung durchgeführt, indem der
erste Arbeitsgang mit der Handhabungsvorrichtung 24 für das Innengestänge
vorgenommen wird und anschließend mit der Handhabungsvorrichtung 23 für das Außenrohr dieses in äquivalenter Weise dem Magazin 14 entnommen und
in die Bohrposition transportiert wird. Anschließend wird das Innengestänge in
das Außenrohr durch Verfahren des Bohrantriebs 9 eingeführt und die Gewindeverbindung über einen entsprechenden Adapter auch zum Außenrohr
hergestellt. Das Bohrelement oder die ineinander angeordneten Bohrelemente werden nun auf der Lafette nach vorn zu dem bereits im Bohrloch befindlichen
-1314.
Bohrstrang verfahren und dort unter Verwendung des Bohrantriebs 9 mit dem
bereits gesetzten Bohrstrang fest verbunden.
Im Rahmen der Vorwärtsbewegung ist die Handhabungsvorrichtung mit geöffnetem
Greifer in ihrer Position an der Bohrachse 17 verblieben, um das Bohreiement während der Vorwärtsbewegung zu führen. Anschließend wird
die Handhabungsvorrichtung in die in Fig. 4 gezeigte Ausgangsposition zurückgefahren und steht bereit für den nächsten Entnahmevorgang.
Das Weiterbohren wird durch Betätigung des Dreh- und/oder Schlagantriebs
des Bohrantriebs 9 durchgeführt. Der Bohrantrieb wird sodann unter Zuhilfenahme der Brech-, Klemm- und Führungsvorrichtung 13 von dem nun bereits
im Bohrloch befindlichen Bohrelement 11 gelöst und an das rechte Ende der
Lafette 7 in die Ausgangsposition zurückbewegt. Anschließend wird in der gleichen Weise eine Entnahme von Bohrelementen, ggf. einem inneren
Bohrgestänge und äußeren Bohrrohren gehandhabt, auf die bereits im Bohrloch befindlichen Rohre aufgeschraubt und derart sukzessive das
Bohrloch fertiggestellt.
Nach der Fertigstellung des Bohrlochs wird zunächst Schuß für Schuß das
innere Bohrgestänge abgebaut. Beim Herausziehen des Bohrgestänges werden dieselben Verfahrensschritte wie beim Abwärtsbohren, jedoch in entgegengesetzter
Reihenfolge durchgeführt. Dazu werden die Schüsse des Bohrgestänges auf die Höhe des Magazins 14 mit dem Bohrantrieb 9 gezogen,
wird mit Hilfe der Dreh-, Klemm und Führungsvorrichtung 13 der oberste Schuß des Bohrgestänges vom Bohrstrang gelöst und entschraub, wird
sodann die Handhabungsvorrichtung 18 bis zur Bohrachse 17 vorgefahren und
der Greifer 31 betätigt, um das Bohrgestänge mit hoher Klemmkraft festzuhalten. Der Gewindeanschiuß 10 wird mittels des Bohrantriebs 9 gelöst.
Dies ist aufgrund der hohen Klemmkräfte erstmals rein maschinell und ohne manuelle Brechhilfe möglich. Anschließend wird die Handhabungsvorrichtung
18 mit dem Bohrgestänge in die Position gemäß Fig. 6 verfahren, wird das Bohrgestänge im Magazin 14 angeordnet und durch Öffnen des Greifers 31
freigegeben. Die Handhabungsvorrichtung 18 verfährt in ihre Ausgangsposition zurück, so daß in gleicher Weise Schuß für Schuß das innere
Bohrgestänge entnommen werden kann, wobei durch eine Magazinrotation
sichergestellt ist, daß immer ein leeres Fach zum Beladen in der Entlade-/Beladeposition
befindlich ist.
Nachdem hierauf ggf. der zu setzende Verpreßanker in das noch verrohrte
Bohrloch eingebaut worden ist, wird Schuß für Schuß auch die Außenverrohrung abgebaut, wobei die bereits beschriebene Arbeitsfolge wiederholt
wird.
Es wird angemerkt, daß je nach durchzuführendem Bohrverfahren und angewandtem
Bohrgerät Abweichungen in der Funktionsfolge der Handhabungsvorrichtung denkbar sind, ohne den Umfang der Erfindung zu
verlassen. So werden manchmal mit Doppelbohrrohrsystemen nur Teile des Bohrloches gebohrt und wird anschließend die Bohrung nur mit dem inneren
Bohrgestänge fortgesetzt, was zu einer entsprechenden Anpassung beim Bohren und Ziehen der Bohrelemente mit der Handhabungsvorrichtung führt.
Die beschriebene Vorrichtung ist an die verschiedensten Arten von Bohrverfahren anpaßbar, wobei jeweils nur geringfügige Änderungen in der
Funktionsabfolge oder ggf. der Ausrüstung des Greifers 31 vorgenommen werden müssen, ohne daß vom Prinzip der Handhabung abgewichen wird.
BezuQSzeichenliste
j
1 | Bohrgerät | 31 | Greifer |
2 | Raupenfahrwerk | 32 | Oberzange |
3 | Schwenksäule | 33 | Unterzange |
4 | Gelenkarm | 34 | Maulöffnung |
5 | Schwenkkopf | 35 | Außenkonusf lache |
6 | Lafettenträger | 36 | Außenkonusfläche |
7 | Lafette | 37 | Klemmgehäuse mit Gegenkonus |
8 | Motor-Hydraulik-Einheit | 38 | Klemmgehäuse mit Gegenkonus |
9 | Bohrantrieb | 39 | Betätigungsring |
10 | Gewindeanschluß | 40 | Hydraulikzylinder |
11 | Bohrelement | 41 | Klemmeinsatz |
12 | vorderes Ende | 42 | Führungsbahn |
13 | Brech-, Klemm-, Führungseinrichtung | 43 | Befestigungskonsole |
14 | Magazin | 44 | Doppel-Bolzen-Gelenk |
15 | Antriebsmotor | lagerung | |
16 | Mittelachse | 45 | Hydraulikzylinder |
17 | Bohrachse | 46 | Rückstellfeder |
18 | Handhabungsvorrichtung | B1 | Bolzen |
19 | Bohrebene | B2 | Bolzen |
20 | Bohrgerät | ||
21 | vorderer Drehantrieb | ||
22 | hinterer Drehantrieb | ||
23 | Handhabungsvorrichtung | ||
24 | Handhabungsvorrichtung | ||
25 | Außengehäuse ? | ||
26 | Innengehäuse J Greifarm | ||
27 | Hydraulik-Verschiebeeinheit | ||
28 | Kolbenstange | ||
29 | Zylinder | ||
30 | Drehlager |
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Handhabung von Bohrrohren, Bohrgestängen oder dgl,
Bohrelementen (11) an einem Bohrgerät (1, 20) zum Bohren von Löchern
im Erdreich, Gestein oder Fels, insbesondere beim Entnehmen der Bohrelemente (11) aus einem Magazin (14), Setzen in die Arbeitsstellung
sowie Ziehen und Rückführen der Bohreiemente (11) nach Durchführung
des Bohrvorgangs in das Magazin (14), mit einem teleskopartig verfahrbaren Greifarm (25, 26), an dessen freiem, vorderen Ende ein Greifer
(31) für die Bohrelemente (11) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der teleskopartig verfahrbare Greifarm (25, 26) mit einem Greifer
(31) versehen ist, dessen Maulöffnung (34) nach vorn in Bewegungsrichtung
des Greifarms (25, 26) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer
(31) aus einer um ein zentrales, in.der Bohrebene (19) angeordnetes
Drehlager (30) beweglichen Oberzange (32) und Unterzange (33) besteht, die mit je einer Außenkonusfläche (35, 36) versehen sind, an
der je ein Klemmgehäuse mit Gegenkonus (37, 38) axial verschiebbar für den Schließvorgang angeordnet ist und die in Richtung Öffnung federbelastet
sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung ein Hydrauükzyiinder (40) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsflächen des Greifers (31) mit leicht auswechselbaren Klemmeinsätzen (41) bestückt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Greifarm (25, 26) aus einem in einem Außengehäuse (25) durch eine hydraulische Verschiebeeinheit (27) teleskopartig aus- und einfahrbares
Innengehäuse (26) besteht, wobei an dem freien vorderen Ende des Verschiebezylinders (29) der Greifer (31) angelenkt ist und zwischen
dem Greifer (31) und dem innengehäuse (26) in gegenüberliegender An-
Ordnung das Klemmgehäuse mit Gegenkonus (37, 38) axial über eine Betätigungskulisse (39) mit daran angeschlossenem Hydraulikzylinder
(40) verschiebbar angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sie auf einer Führungsbahn (42) einer Befestigungskonsole (43)
mittels eines Hydraulikzylinders (45) in der Bohrebene axial verfahrbar
gelagert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sie verschwenkbar an der Lafette (7) des Bohrgerätes (1, 20) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Doppel-Bolzen-Gelenklagerung
(44) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sie am Bohrgerät an der dem iVlagazin (14) gegenüberliegenden Seite der Lafette (7) in der Bohrebene angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Magazin (14) ein Trommelmagazin ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß sie in ihrer Gesamtheit in die Vertikale oder in eine Schrägstellung verschwenkbar gelagert ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch
eine Doppelgreiferanordnung (23, 24).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29703272U DE29703272U1 (de) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29703272U DE29703272U1 (de) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29703272U1 true DE29703272U1 (de) | 1997-04-10 |
Family
ID=8036453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29703272U Expired - Lifetime DE29703272U1 (de) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29703272U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20314277U1 (de) * | 2003-09-12 | 2003-12-18 | Hütte Bohrtechnik GmbH | Bohrgerät zum Bohren von Löchern im Erdreich |
CN111411889A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-07-14 | 福州经济技术开发区康泰源科技有限公司 | 一种用于石油管道攻钻机 |
-
1997
- 1997-02-25 DE DE29703272U patent/DE29703272U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20314277U1 (de) * | 2003-09-12 | 2003-12-18 | Hütte Bohrtechnik GmbH | Bohrgerät zum Bohren von Löchern im Erdreich |
CN111411889A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-07-14 | 福州经济技术开发区康泰源科技有限公司 | 一种用于石油管道攻钻机 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970522 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20000524 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030327 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050315 |
|
R071 | Expiry of right |