DE3247202C1 - Bohrgerät - Google Patents

Description

• Für die Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gibt es zahlreiche Möglichkeiten: So kann beispielsweise der Strahlungssender an dem Schlitten und der Strahlungsempfänger an dem Führungsstück angeordnet sein. Alternativ kann auch der Strahlungssender am Führungsstück und der Strahlungsempfänger am Schlitten angebracht sein. Eine besonders zweckmäßige Lösung besteht darin, daß Strahlungssender und Strahlungsempfänger gemeinsam an dem Schlitten angebracht sind, während an dem Führungsstück ein Reflektor befestigt ist, der den vorn dem Strahlungssender ausgehenden Strahl zu dem Strahlungsempfänger reflektiert, der in unmittelbarer Nähe des Strahlungssenders angeordnet ist Diese Lösung hat den Vorteil, daß an dem Führungsstück, das sich am vorderen Ende der Lafette befindet, keine aktiven elektrischen Komponenten benötigt werden.
• Natürlich besteht die Gefahr, daß der Strahlungssender, der Strahlungsempfänger oder der Reflektor während des rauhen Bohrbetriebes verschmutzen oder beschädigt werden können. In einem solchen Fall wird der Strahlenweg jedoch unterbrochen oder der Strahl wird in so hohem Maße gedämpft, daß am Strahlungsempfänger kein Empfangssignal in ausreichender Stärke erzeugt wird, was gleichbedeutend ist mit einer Unterbrechung des Strahlenweges. Im Falle von Beschädigungen oder Verschmutzungen des Sicherheitssystems wird der Drehantrieb daher automatisch abgeschaltet In einem solchen Fall müssen die Komponenten des Überwachungssystems gereinigt oder repariert werden, bevor der Drehantrieb wieder in Betrieb gesetzt werden kann.
• Das Sicherheitssystem überwacht sich auf diese Weise selbst.
• Zur wirksamen Verhinderung von gefährlichen Eingriffen in das laufende Bohrgerät sind vorzugsweise um den Umfang des Bohrgestänges herum mehrere Gruppen aus je einem Strahlungssender, einem Strahlungsempfänger und ggf. einem Reflektor angeordnet. Auf diese Weise kann das Bohrgestänge über seinen gesamten Umfang überwacht werden, so daß kein Winkelbereich existiert, in dem das Bohrgestänge angefaßt werden kann, ohne daß die Sicherungseinrichtung den Drehantrieb funktionsunfähig macht.
• Das System aus Strahlungssender und Strahlungsempfänger ist vorzugsweise ein optisches System, d. h.
• der Strahlungssender sendet eine Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes oder im Infrarotbereich aus. Diese Strahlung wird zweckmäßigerweise in Form eines scharf gebündelten Strahls - ggf. über einen Reflektor - auf den Strahlungsempfänger gerichtet. Die Sicherungseinrichtung kann jedoch auch mit anderer Strahlung, z. B. mit Ultraschall, betrieben werden.
• Vorzugsweise steuert der Strahlungsempfänger die Schalteinrichtung über ein Schaltorgan, welches im stromlosen Zustand die Schalteinrichtung in den Antriebszustand versetzt. Das Schaltorgan ist im normalen Betriebszustand. also wenn die Sicherheitseinrichtung nicht anspricht - stromlos, so daß es auch im Dauerbetrieb nicht unnötig belastet wird.
• Zweckmäßigerweise ist das Schaltorgan selbsthaltend ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, daß selbst bei kurzzeitigem Ansprechen der Sicherheitseinrichtung der Drehantrieb abgeschaltet bleibt, bis er durch manuelle Aufhebung der Selbsthaltung des Schaltorgans wieder in Betrieb gesetzt wird. Durch dieses Betriebsverhalten wird verhindert, daß das Bedienungspersonal das Einschalten und das Abschalten des Drehantriebs durch absichtliche Eingriffe in den Strahlenweg steuert.
• Eine Selbsthalteleitung des Schaltorgans ist über einen manuell zu öffnenden Taster mit einer Versorgungsspannung verbunden. Dieser Taster wird betätigt, um den Selbsthaltezustand, der nach dem Ansprechen der Sicherheitsvorrichtung eingetreten ist, wieder aufzuheben. Anschließend bewegt sich der Taster in die Ruhelage zurück und schließt die Versorgungsspannung wieder an die Selbsthalteleitung an. Wenn über den Taster auch die Stromversorgung der Strahlungsempfänger gesteuert wird, kann durch Betätigen des Tasters, also durch Abschalten der Stromversorgung, erreicht werden, daß das Sicherheitssystem außer Funktion gesetzt wird. Zweckmäßigerweise ist der Taster derart angeordnet, daß er von einer Bedienungsperson zugleich mit der Umschalteinrichtung zum Umschalten und Abschalten des Drehantriebs zu betätigen ist. Der Taster kann dann mit einer Hand betätigt werden, wäh- rend mit der anderen Hand der Drehantrieb geschaltet bzw. gesteuert wird. Nur in diesem Fall, also wenn die Bedienungsperson mit beiden Händen entsprechende Schalter oder Taster betätigt, kann der Drehantrieb eingeschaltet werden, ohne daß die Sicherheitseinrichtung in Funktion ist.
• Wenn der Drehantrieb über eine Umschalteinrichtung und zwei Versorgungsleitungen antreibbar und abschaltbar ist, was normalerweise der Fall ist, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß in jeder der Versorgungsleitungen eine Schalteinrichtung angeordnet ist und daß beide Schalteinrichtungen synchron gesteuert sind. Auf diese Weise werden beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtung beide Versorgungsleitungen für den Drehantrieb abgeschaltet, so daß die Abschaltung unabhängig von der jeweiligen Drehrichtung wirksam ist.
• Im Falle mehrerer Gruppen von Strahlungssendern und Strahlungsempfängern ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Signale der Strahlungsempfänger das Schaltorgan nach einer ODER-Bedingung steuern. Dies bedeutet, daß die Abschaltung des Drehantriebs vorgenommen wird, wenn mindestens einer der Strahlungsempfänger keine Strahlung empfängt Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Bohrgerätes mit der Sicherheitseinrichtung und F i g. 2 ein Prinzipschaltbild der elektrischen und hydraulischen Schaltung der Sicherheitseinrichtung und des Drehantriebs.
• In F i g. ist ein Arbeitsfahrzeug 10 dargestellt, das einen Arm 11 aufweist, an dessem freien Ende eine Lafette 12 angebracht ist. Der Arm 11 kann über hydraulische Antriebe gehoben und gesenkt werden und die Lafette 12 kann um eine horizontale Achse 13 am vorderen freien Ende des Armes 11 herum geschwenkt bzw.
• gekippt werden, um unterschiedliche Neigungen einzunehmen. Die Lafette 12 besteht aus einem Gestell mit geradlinigen Führungsschienen 14, auf denen ein Schlitten 15 verfahrbar ist Auf dem Schlitten 15 ist ein Drehantrieb 16 in Form eines Hydraulikmotors angebracht.
• Die (nicht dargestellte) Ausgangswelle des Drehantriebs 16 ist mit dem rückwärtigen Ende eines Bohrgestänges 17 verbunden, das beispielsweise aus zahlreichen miteinander verbundenen Bohrrohren oder Bohrstangen besteht. Das Bohrgestänge 17 läuft durch eine Öffnung eines am vorderen Ende der Lafette 12 angebrachten Führungsstückes 18 hindurch. Im Anschluß an das Führungsstück 18 dringt das Bohrgestänge 17 in das Erdreich ein. Während der Drehantrieb das Bohrgestänge 17 dreht, wird der Schlitten 15 durch eine Vorschubeinrichtung auf der Lafette 12 nach vorne gedrückt. Mit zunehmenden Bohrvorschub bewegt sich der Schlitten 15 somit in Richtung auf das Führungsstück 18. Wenn der Schlitten 15 in die Nähe des Führungsstücks 18 gelangt ist, wird das rückwärtige Ende des Bohrgestänges 17 von dem Drehantrieb 16 abgekuppelt und der Schlitten 15 wird zurückgefahren, so daß ein neues Bohrrohr angesetzt werden kann.
• Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, befindet sich der außerhalb des Bohrlochs liegende Teil des Bohrgestänges 17 fast ausschließlich in dem Bereich zwischen dem Schlitten 15 und dem Führungsstück 18. In diesem Bereich ist die Sicherheitseinrichtung wirksam. Diese Sicherheitseinrichtung besteht im vorliegenden Fall aus vier Paaren aus je einem Strahlungssender 19 und einem Strahlungsempfänger 20, die an einer am Schlitten 15 befestigten Halterung 22, welche das rückwärtige Ende des Bohrgestänges 17 umgibt, angebracht sind. Der Drehantrieb 16 befindet sich hinter der Halterung 22. Jeder Strahlungssender 19 erzeugt einen parallel zu dem Bohrgestänge verlaufenden Strahl 23, der auf einen an dem Führungsstück 18 befestigten Reflektor 21 auftrifft und zu dem zugehörigen Strahlungsempfänger der Halterung 22 reflektiert wird. Die Paare aus Strahlungssender 19 und Strahlungsempfänger 20 sowie die zugehörigen Reflektoren 21 sind so angeordnet, daß die vier Strahlen 23, bezogen auf das Bohrgestänge 117, gleiche Winkelabstände haben. Wird einer der Lichtstrahlen unterbrochen, so wird der Drehantrieb 16 in noch zu erläuternder Weise abgeschaltet.
• Die Strahlungsempfänger 20 bestehen aus Verstärkern, die einen Fototransistor oder ein anderes strahlungsempfindliches Element enthalten und leitend werden, wenn der auftreffende Lichtstrahl 23 unterbrochen wird. Derartige Strahlungsempfänger sind - auch als bauliche Einheit zusammen mit den zugehörigen Strahlungssendern - im Handel erhältlich.
• Gemäß Fig.2 sind alle Strahlungsempfänger 20 zueinander parallel an eine elektrische Versorgungsleitung 24 angeschlossen, die beispielsweise mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden ist Die anderen Anschlüsse der Verstärker 20 sind über ein Schaltorgan 25 in Form eines Relais mit Massepotential verbunden.
• Das Relais 25 weist einen Selbsthaltekontakt 26 auf, der über eine Selbsthalteleitung 27 mit der Versorgungsleitung 24 verbunden ist. Wenn das Schaltorgan 25 anzieht, wird der Selbsthaltekontakt 26 geschlossen und über die Selbsthalteleitung 27 ein positives Potential an das Schaltorgan 25 gelegt Das Schaltorgan 25 schaltet einen weiteren Kontakt 28, der im geschlossenen Zustand das Potential der Versorgungsleitung 24 den Schalteinrichtungen 29 und 30 zuführt. Die Schalteinrichtungen 29 und 30 sind elektromagnetische Umsteuerventile, von denen jedes in einer der zu dem hydraulischen Drehantrieb 16 führenden Hydraulikleitungen 31 und 32 liegt. Im aberregten Zustand nehmen die Schalteinrichtungen 29 und 30 den dargestellten Schaltzustand ein, in welchem der hydraulische Kreislauf über die Leitung 31, den Drehantrieb 16 und Leitung 32 geschlossen ist und der Drehantrieb 16 angetrieben werden kann. Werden die Elektromagnete der Schalteinrichtungen 29 und 30 erregt, dann wird jede der Leitungen 31 und 32 mit einer Rücklaufleitung 33 in den Tank 34 verbunden, während die Anschlüsse des Drehantriebs 16 blockiert werden.
• Die Versorgung des Drehantriebs 16 erfolgt über eine Pumpe 35 und eine manuell verstellbare Umschalteinrichtung 36, die drei Schaltzustände, nämlich Vorwärtslauf, Rückwärtslauf und Absperrung, einnehmen kann.
• Der dargestellte Zustand der Umschalteinrichtung gibt den Vorwärtslauf des Drehantriebs 16 an. In diesem Fall wird Leitung 31 mit der Pumpe 35 und Leitung 32 mit dem Tank 34 verbunden. Bei Rückwärtslauf wird Leitung 32 mit der Pumpe 35 und Leitung 31 mit dem Tank 34 verbunden. Bei Sperrung fördert die Pumpe 35 direkt in den Tank 34 zurück, während die Leitungen 31 und 32 abgesperrt sind.
• Wenn mindestens einer der Strahlungsempfänger 20 den zugehörigen Strahl 23 nicht empfängt, wird das Schaltorgan 25 erregt, wodurch die Kontakte 26 und 28 geschlossen werden. Das Schaltorgan 25 hält sich über den Selbsthaltekontakt 26 anschließend selbst, auch wenn die externe Erregung über einen der Strahlungs- empfänger 20 beendet wird. Durch das Schließen des Kontaktes 28 werden die Elektromagnete 37 der Schalteinrichtungen 29 und 30 simultan erregt, so daß die Schalteinrichtungen umschalten und beide Leitungen 31 und 32 mit den Rücklaufleitungen 33 verbinden.
• In die Versorgungsleitung 24 ist ein manuell zu betätigender Taster 38 geschaltet. Wird der Taster 38 gedrückt, so werden die Strahlungsempfänger 20 und die Selbsthalteleitung 27 von der Spannungsversorgung abgetrennt. Auf diese Weise läßt sich durch Betätigen (Öffnen) des Tasters 38 der Selbsthaltezustand des Schaltorgans 25 beenden. Der Taster 38 ist räumlich in der Nähe der Umschalteinrichtung 36 angeordnet. Wenn der Taster 38 gedrückt ist, ist das gesamte Sicherheitssystem außer Funktion gesetzt, so daß der Drehantrieb durch Betätigen der Umschalteinrichtung 36 geschaltet werden kann, selbst wenn sich ein Hindernis im Wege der Strahlen 23 befindet.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Bohrgerät mit einer Lafette, auf der ein einen Drehantrieb tragender Schlitten verfahrbar ist, und mit einem am vorderen Ende der Lafette angeordneten Führungsstück zum Führen eines von dem Drehantrieb angetriebenen Bohrgestänges, d a d u r c h gekennzeichnet, daß an dem Schlitten (15) und dem Führungsstück (18) mindestens ein Strahlungssender (19) und ein Strahlungsempfänger (20) bzw. ein Reflektor (21) angebracht sind und daß der Strahlungsempfänger (20) eine in der Energieleitung (31,32) zum Drehantrieb (16) liegende Schalteinrichtung (29, 30) derart steuert, daß ein Betrieb des Drehantriebs (16) nur dann möglich ist, wenn ein von der Strahlungsquelle (19) ausgesandter Strahl (23) den Strahlungsempfänger (20) trifft.
2. 2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um den Umfang des Bohrgestänges (17) herum mehrere Gruppen aus je einem Strahlungssender (19l einem Strahlungsempfänger (20) und ggf. einem Reflektor (21) angeordnet sind.
3. 3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger (20) die Schalteinrichtung (29, 30) über ein Schaltorgan (25) steuert, welches im stromlosen Zustand die Schalteinrichtung in den Antriebszustand versetzt.
4. 4. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (25) selbsthaltend ausgebildet ist.
5. 5. Bohrgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Selbsthalteleitung (27) des Schaltorgans (25) über einen manuell zu öffnenden Taster (38) mit einer Versorgungsleitung verbunden ist.
6. 6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (16) über eine Umschalteinrichtung (36) und zwei Versorgungsleitungen (31,32) in zwei entgegengesetzte Richtungen antreibbar und abschaltbar ist, daß in jeder der Versorgungsleitungen (31,32) eine Schalteinrichtung (29, 30) angeordnet ist, und daß beide Schalteinrichtungen synchron gesteuert sind.
7. 7. Bohrgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (38) derart angeordnet ist, daß er von einer Bedienungsperson zugleich mit der Umschalteinrichtung (36) zu betätigen ist
8. 8. Bohrgerät nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Strahlungsempfänger (20) das Schaltorgan (25) nach einer ODER-Bedingung steuern.

   Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät mit einer Lafette, auf der ein einen Drehantrieb tragender Schlitten verfahrbar ist, und mit einem am vorderen Ende der Lafette angeordnetem Führungsstück zum Führen eines von dem Drehantrieb angetriebenen Bohrgestänges.

   Bei derartigen Bohrgeräten kommt es immer wieder vor, daß das Bedienungspersonal oder andere Personen so nahe an den außerhalb des Bohrlochs befindlichen freien Teil des Bohrgestänges herankommen, daß ihre Kleidung oder ihr Körper von dem Bohrgestänge erfaßt und mitgedreht wird. Dies führt zu schwerwiegenden Verletzungen oder Todesfällen. Eine besondere Gefahr besteht darin, daß bei stillstehendem Bohrgestänge, also bei abgeschaltetem Drehantrieb, das Bohrgestänge angefaßt wird. Wird dann der Drehantrieb in Betrieb gesetzt, so beginnt das Bohrgestänge sich plötzlich zu drehen, so daß die Hand oder der Arm der betreffenden Person zwischen dem Bohrgestänge und der Lafette eingequetscht werden können.

   Aus der Praxis sind Versuche bekannt, um den freiliegenden Teil des Bohrgestänges herum einen Schutzkäfig anzubringen, der verschiebbar oder teleskopierbar ist. Durch einen Kontaktschalter wird erreicht, daß der Drehantrieb nur dann eingeschaltet werden kann, wenn der Schutzkäfig den freien Teil des Bohrgestänges umgibt. Diese Sicherungen haben sich jedoch als unzureichend erwiesen, da sie die Arbeiten an dem Bohrgerät erheblich behindern. In der Praxis wird der Kontaktschalter häufig zwangsweise geschlossen oder überbrückt, so daß der Drehantrieb auch bei zurückgeschobenen Schutzkäfig in Funktion gesetzt werden kann.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät der eingangs genannten Art zu schafft, das weitgehend unfallsicher ist und bei dem durch die Unfallsicherung der Zugang zu dem freiliegenden Teil des Bohrgestänges nicht beeinträchtigt wird.

   Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an dem Schlitten und dem Führungsstück mindestens ein Strahlungssender und ein Strahlungsempfänger bzw. ein Reflektor angebracht sind und daß der Strahlungsempfänger eine in der Energieleitung zum Drehantrieb lieg nde Schalteinrichtung derart steuert, daß ein Betrieb des Drehantriebes nur dann möglich ist, wenn ein von dem Strahlungssender ausgesandter Strahl den Strahlungsempfänger trifft Nach der Erfindung wird eine Strahlungsschranke aufgebaut, deren Strahl im wesentlichen parallel zu dem Bohrgestänge entlang des freiliegenden Teils des Bohr- -gestänges verläuft Wird der Lichtstrahl unterbrochen, so daß er nicht auf den Strahlungsempfänger treffen kann, ist es unmöglich, den Drehantrieb einzuschalten oder an laufen zu halten. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine Drehung des Bohrgestänges unmöglich ist, solange die Strahlung unterbrochen ist Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Länge des Strahlenweges sich selbsttätig der Vorschubstellung des Schlittens anpaßt Während das Führungsstück am vorderen Ende der Lafette fest angebracht ist, bewegt sich der Schlitten in Abhängigkeit von der Vorschubstellung des Bohrgestänges entlang der Lafette. Die Eingriffssicherung ist über den gesamten Bewegungsbereich des Schlittens auf der Lafette wirksam, ohne daß teleskopierbare oder verschiebbare Teile benötigt würden.