DE3306809C1 - Bohrgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Bohrgeräte mit einer an einem Bohrgestell gehaltenen Antriebseinrichtung, deren jeweils in Bohr- und Brechrichtung drehbare Antriebswelle mit einem Gewindezapfen zum Anschluß eines Bohrgestänges versehen ist, mit einer in axialem Abstand vom Gewindezapfen angeordneten und mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Gestänge-Haltevorrichtung zum Halten und Drehen des vom Gewindezapfen gelösten Bohrgestänges sowie mit einer in einem weiteren axialen Abstand angeordneten Gestänge-Abfangvorrichtung, welche mit einer Gestänge-Brechvorrichtung zusammenwirkt, die ein mit der Antriebswelle drehsicher verbundenes Klinkenrad und eine in Umfangsrichtung des Klinkenrades mittels eines gehäusefesten Hubantriebes bewegbare Klinke aufweist, welche gegen die Kraft einer Feder um eine zur Antriebswelle parallele Achse verschwenkbar sowie zur Drehung des Klinkenrades in dieses ein- und ausrückbar gehalten ist und sich im ausgerückten Zustand auf einem Anschlag abstützt.

Bei den bekannten Bohrgeräten, welche zur Erhöhung der Mobilität vorzugsweise auf einem Trägerfahrzeug montiert sind, ist die Antriebseinrichtung als hydraulischer, an einem Bohrmast höhenverstellbarer Kraftdrehkopf ausgebildet. Der Kraftdrehkopf ist mechanisch oder hydraulisch nach vorn hochkippbar und ermöglicht in Verbindung mit der Gestänge-Haltevorrichtung und der Gestänge-Abfangvorrichtung einen schnellen Wechsel des Bohrgestänges ohne Hilfswerkzeuge. Der Gewindezapfen der Antriebswelle sowie die Gewindeverbindungen zwischen den Teilen des Bohrgestänges sind üblicherweise konisch ausgebildet.

Die Gestänge-Haltevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem mit der Antriebswelle verbundenen und konzentrisch zum Gewindezapfen angeordneten glokkenförmigen Teil, welches an seinem unteren freien Ende das drehsichere Verspannen des vom Gewindezapfen gelösten Bohrgestänges ermöglicht, so daß das Drehmoment der Antriebswelle auf das Bohrgestänge auch nach Lösen vom Gewindezapfen übertragen werden kann. Auf diese Weise kann in Verbindung mit der Gestänge-Abfangvorrichtung, welche das Bohrgestänge unterhalb der nächsten Gewindeverbindung zangenartig umschließt, diese Gewindeverbindung gelöst bzw. verschraubt werden.

Als Gestängebrechvorrichtungen sind am Bohrgestell oder Bohrmast befestigte hydraulisch betätigbare Rohrzangen bekannt, wobei entweder mit nur einer hydraulisch betätigbaren Rohrzange gearbeitet wird oder aber zwei Rohrzangen vorgesehen sind, von denen eine als feststehende und die andere zur Übertragung des Drehmomentes vorgesehen ist. Derartige Gestängebrechvorrichtungen sind bei den bekannten Ausführungen unterhalb der Gestängehaltevorrichtungen angeordnet und können nicht zum Brechen der Gewindeverbindung zwischen dem Gewindezapfen der Antriebswelle und dem Bohrgestänge eingesetzt werden. Ihr Aufbau ist kompliziert und verursacht sehr hohe Herstellungskosten.

Es sind weitere die eingangs genannten Merkmale aufweisende Bohrgeräte bekannt (DE-AS 17 75 409) mit einer Brechvorrichtung, welche ein drehsicher mit der Antriebswelle verbundenes Klinkenrad und eine in Umfangsrichtung des Klinkenrades mittels eines gehäusefesten Hubantriebes bewegbare Klinke aufweist, die gegen die Kraft einer Feder um eine zur Antriebswelle parallele Achse verschwenkbar ist, um die Klinke in und außer Eingriff zu bringen. Als Kraftübertragungsglied dient ein doppelarmiger Hebel, welcher in einer gehäusefesten Lagerung gehalten ist und mit seinem einen Ende an dem Hubantrieb sowie mit seinem anderen

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Ende an der Klinke angelenkt ist. Durch die bekannte per etwa tangential angreifenden Hubantrieb zur ÜberVorrichtung kann auf die Gewindeverbindungen des zu tragung der erforderlichen Brechkräfte auf das Gestänbrechenden Bohrgestänges ein Summendrehmoment ge kann in Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgeaufgebracht werden, welches einerseits durch die Beta- maß .auch mit den im Anspruch 2 gekennzeichneten tigung der Klinke und deren Kraftübertragung auf das 5 Merkmalen versehen sein; es kann somit gemäß dieser Klinkenrad und andererseits von der Antriebswelle Variante auch zum Verschrauben der Gewindeverbinselbst aufgebracht wird. Hierdurch lassen sich nicht nur dung verwendet werden, wobei die Klinke zur wahlweidie Gewindeverbindungen zwischen Abschnitten des sen Sperrung des Klinkenrades in beiden Drehriehtun-Bohrgestänges brechen, sondern auch die Kopfverbin- gen als Doppelklinke ausgebildet und mittels einer Verdung zwischen dem Gewindezapfen der Antriebswelle io stelleinrichtung in das Klinkenrad einrastbar ist. Hierbei und der Gewindemuffe des obersten Bohrgestänges lö- wirken die Doppelklinke und das Klinkenrad derart zusen. sammen, daß die Doppelklinke in beiden Drehrichtun-

Die bekannte Ausbildung hat jedoch den Nachteil, gen in das Klinkenrad einrasten kann und bei entspre-

daß für die Lagerung der Klinke und des doppelarmigen chender Verstellung der Doppelklinke das Klinkenrad

Hebels verhältnismäßig weit ausladende Teile in dem is in beiden Richtungen frei drehbar ist. Dabei kann die

Antriebsgehäuse untergebracht werden müssen, wobei Doppelklinke allerdings nicht selbsttätig in ihre jeweili-

eine sehr massive Befestigung der Klinke und auch der ge Raststellung überführt werden. Vielmehr ist es nötig,

mit ihr verbundenen Hebelanordnung erforderlich ist. für den Antrieb der Doppelklinke eine besondere Ver-

Dabei können mit den bekannten Anordnungen die stelleinrichtung vorzusehen.

Klinkenräder nur über außerordentlich kleine Winkel- 20 Eine geeignete Lösung hierfür ergibt sich, wenn die wege je Hub des Hubantriebes bewegt werden. Dies Verstelleinrichtung als am Ringkörper befestigte KoI-führt insbesondere bei leichteren Bohrgestängen dazu, benzylinderanordnung ausgebildet ist, welche zur Betädaß der Brechvorgang nicht ausgelöst wird, weil derarti- tigung der Doppelklinke mit einem um deren Achse ge leichtere Bohrgestänge einen verhältnismäßig gro- verschwenkbaren zweiarmigen Hebel versehen ist. Die ßen Verdrallwinkel aufweisen und somit bei geringen 25 Kolbenzylinderanordnung, der Hebel und die Doppel-Winkelwegen nicht die zum Brechen notwendige Kraft klinke wirken derart zusammen, daß neben der wahlerreicht wird, weisen Sperrung in eine der Drehrichtungen der An-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bohrgerä- triebswelle auch eine Mittelstellung der Klinke zum

te der einleitend beschriebenen Art so auszubilden, daß freien Drehen der Antriebswelle möglich ist.

bei einer außerordentlich kompakten Bauweise und ge- 30 Die Kolbenzylinderanordnung für die Betätigung der

ringer Ausladung der für den Brechvorgang erforderli- Doppelklinke weist vorzugsweise einen beidseitig be-

chen Elemente große Kräfte auch über große Winkel- aufschlagbaren Kolben auf, welcher durch zwei jeweils

wege übertragen werden können. auf einer Kolbenstirnfläche sich abstützende Schrau-

Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich benfedern in eine Mittelstellung einstellbar ist. Hier-

das eingangs genannte Bohrgerät erfindungsgemäß 35 durch wird gewährleistet, daß die Doppelklinke in der

zum einen dadurch, daß ein konzentrisch zur Antriebs- Ruhelage des Kolbens nicht in das Klinkenrad eingreift,

welle angeordneter, an dem Gehäuse der Antriebsein- so daß dieses frei drehbar ist. In Abhängigkeit von der

richtung drehbar gehaltener Ringkörper vorgesehen ist, Bewegungsrichtung des Kolbens aus der Ruhelage in

an dem der Hubantrieb etwa tangential angreift und die eine oder andere Betätigungsstellung kann die An-

welcher die Klinke aufnimmt, die mit ihrer Achse in dem 40 triebswelle entweder in Bohr- oder in Brechrichtung

Ring gelagert und mit einer Anschlagnase versehen ist, gesperrt werden.

welche bei Drehung des Ringkörpers in Bohrrichtung Außerdem brauchen an die Kolbenzylinderanord-

gegen Ende der Drehbewegung an einem mit dem Ge- nung nur zwei Hydraulikleitungen für die Bewegung des

häuse der Antriebseinrichtung verbundenen Anschlag- Kolbens in beiden Richtungen herangeführt zu werden,

stück anliegt und das Klinkenrad freigibt. 45 Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schema-

Durch die vorgenannte Ausbildung ist eine günstige tisch dargestellter Ausführungsbeispiele nachstehend

Kraftübertragung erreichbar, wobei durch entsprechen- näher erläutert. Es zeigt

de Anordnung des Angriffspunktes des Hubantriebes F ί g. 1 eine Seitenansicht und einen teilweisen Längsund der Klinke an dem auf dem Gehäuse gelagerten schnitt des unteren Teils der Antriebseinrichtung des Ringkörper die Belastung des Gehäuses trotz großer 50 Bohrgerätes mit einer Gestänge-Brechvorrichtung so-Brechkräfte außerordentlich kleingehalten werden wie einer Gestänge-Haltevorrichtung,
kann. Die Anordnung des Ringkörpers auf dem Gehäu- F i g. 2 einen Schnitt durch die Antriebseinrichtung se in Verbindung mit der in dem Ringkörper gehaltenen längs der Linie H-II nach F i g. 1,
Klinke führt ferner dazu, daß Drehbewegungen großer F i g. 3 eine F i g. 2 entsprechende Darstellung einer Winkelwege auf das Klinkenrad und damit auf das Ge- 55 Gestänge-Brechvorrichtung in Kombination mit einer stange übertragen werden können. Bei Drehung des Gestänge-Verschraubvorrichtung,
Ringkörpers in Bohrrichtung sorgt die Anschlagnase an F i g. 4 einen Hydraulikschaltplan für die Anordnung der Klinke im Zusammenwirken mit dem Anschlagstück gemäß F i g. 1 und 2 und

gegen Ende der Drehbewegung für eine Freigabe der F i g. 5 einen Hydraulikschaltplan für die Anordnung

Klinke, während bei der Drehung des Klinkenrades ge- 60 gemäß F i g. 3.

gen die Bohrrichtung die Klinke von dem Anschlag- Die in F i g. 1 dargestellte Antriebseinrichtung ist an

stück freikommt und in das Klinkenrad einrastet und einem Bohrgestell höhenverstellbar gehalten. Aus dem

somit eine in Brechrichtung drehfeste Verbindung zwi- Gehäuse der Antriebseinrichtung ragt eine Antriebs-

schen dem Ringkörper und der Antriebswelle herge- welle 1 mit einem konischen Gewindezapfen 2 heraus,

stellt wird. 65 Mit der Antriebswelle 1 ist über ein zylinderförmiges

Ein eingangs genanntes Bohrgerät mit der vorge- Teil 3 eine Gestänge-Haltevorrichtung 4 fest verbun-

nannten Anordnung des konzentrisch zur Antriebswelle den. In die Gestänge-Haltevorrichtung 4 können Keile 5

angeordneten Ringkörpers und dem an dem Ringkör- derart eingelegt werden, daß ein Bohrgestänge 6 mit

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einer Gewindemuffe 6a nach dem Lösen vom Gewinde- Zum Brechen einer Gewindeverbindung des Bohrge-

zapfen 2 in axialer Richtung gehalten wird. Das Bohrge- stänges sorgt die Verstelleinrichtung 36 für einen Ein-

stänge 6 ist mit gegenüberliegenden Rippen 6b ausgerü- griff des Abschnittes 31a der Doppelklinke 31 in das

stet, welche zur Übertragung eines Drehmomentes von Klinkenrad 29. Anschließend wird die Kolbenstange 26

der Antriebswelle 1 auf das Bohrgestänge 6 dienen. 5 in Richtung des gestrichelten Pfeiles 37 bewegt, so daß

An einem fest mit dem Gehäuse der Antriebseinrich- auf die Antriebswelle 1 in Richtung des gestrichelten

tung verbundenen Lagerflansch 7 ist ein zu einer Ge- Pfeiles 38 ein Drehmoment übertragen werden kann.

stänge-Brechvorrichtung gehörender Ringkörper 8 mit- Das eigene Drehmoment der Antriebswelle 1 bildet

tels Kugeln 60 drehbar gelagert. hierbei ebenso wie bei der Anordnung nach F i g. 2 eine '

Der Aufbau der Gestänge-Brechvorrichtung ist ins- 10 zusätzliche Kraft zum Brechen des Bohrgestänges, besondere aus F i g. 2 ersichtlich. Hier ist erkennbar, daß Zum Verschrauben des Bohrgestänges wird die Dopder Ringkörper 8 konzentrisch zur Antriebswelle 1 an- pelklinke 31 durch die Verstelleinrichtung 36 in entgegeordnet ist. Über einen Zwischenflansch 9 steht die gengesetzter Richtung geschwenkt, so daß der AbAntriebswelle 1 in fester Verbindung mit einem Klin- schnitt 3ib in das Klinkenrad 29 eingreift. In dieser Stelkenrad 10. Eine auf dem Ringkörper 8 um eine Achse 11 15 lung der Doppelklinke 31 kann bei Bewegung der Koldrehbar gelagerte Klinke 12 ist in das Klinkenrad 10 benstange 26 in Richtung des Pfeiles 39 ebenfalls ein einrastbar. Der hierfür notwendige Anpreßdruck wird Drehmoment aufgebracht werden. Auch diesen Drehdurch eine Druckfeder 13 erzeugt, welche sich in einem moment in Richtung des Pfeiles 40 kann durch das anam Ringkörper 8 gehaltenen Widerlagerl4 abstützt. Mit triebseigene Drehmoment der Antriebswelle 1 unterdem Gehäuse der Antriebseinrichtung ist außerdem 20 stützt werden.

über den Lagerflansch 7 ein Anschlagstück 15 fest ver- Die in F i g. 2 wiedergegebene Vorrichtung ist an den bunden, welches über eine Anschlagnase 12a der Klinke Hydraulikkreislauf der Antriebseinrichtung angeschlos-12 deren Endstellung festlegt. Weiterhin zeigt F i g. 2 sen. Dieser in F i g. 4 dargestellte Hydraulikkreislauf ist eine Kolbenzylinderanordnung 16, welche in einem mit geschlossen ausgebildet, so daß der Betriebsdruck für dem Gehäuse der Antriebseinrichtung verbundenen La- 25 die Antriebseinrichtung bei geringstem Leitungsaufgergestell 17 um eine Achse 18 drehbar gehalten ist. Die wand auch für die Gestänge-Brechvorrichtung zur VerKolbenstange 19 der Kolbenzylinderanordnung 16 ist fügung steht. Zur Versorgung des Antriebsmotors 40 an ihrem freien Ende mit einem Gelenkkopf 20 ausgerü- dient eine Pumpe 41, welche mit einer Speisepumpe 42 stet, welcher über einen Bolzen 21 mit dem Ringkörper zusammenwirkt. Weiterhin sind ein Speisedruckventil 8 in Verbindung steht. 30 43 sowie Rückschlagventile 44,45 vorgesehen. Über die Bei Bewegung der Kolbenstange 19 in Richtung des Leitungen 46 und 47 ist ein Drei/Zwei-Wege-Ventil 48 gestrichelten Pfeiles 22 wird der Ringkörper 8 derart angeschlossen. Je nach Stellung eines Hebels 48a des gedreht, daß sich die Anschlagnase 12a der Klinke 12 Ventiles 48 kann die Kolbenstange 19 der Kolbenzylinvom Anschlagstück 15 löst und in das Klinkenrad 10 deranordnung 16 in die Brech- oder Bohrstellung gesperrend eingreift. Somit kann auf die Antriebswelle 1 in js bracht werden.

Richtung des gestrichelten Pfeiles 23 ein Drehmoment Der in F i g. 5 dargestellte Hydraulikschaltplan für die zum Brechen der Gewindeverbindungen übertragen Vorrichtung nach F i g. 3, welche auch zum Verschrauwerden. Bei Bewegung der Kolbenstange 19 in Rieh- ben des Bohrgestänges geeignet ist, entspricht in seinem tung des Pfeiles 24 wird der Ringkörper 8 derart ge- linken Abschnitt im wesentlichen dem Hydraulikschaltdreht, daß bei Anlage der Anschlagnase 12a am An- 40 plan gemäß F i g. 4, so daß darauf nicht nochmals eingeschlagstück 15 die Klinke 12 gegen die Kraft der Druck- gangen wird. Zusätzlich sind lediglich Rückschlagventile feder 13 aus dem entsprechenden Sperrzahn des Klin- 49 und 50 sowie ein Wechselventil 51 vorgesehen, welkenrades 10 herausgehoben wird und somit das Klin- ches dafür sorgt, daß in der Leitung 52 immer ein ausreikenrad 10 freigibt, so daß die Antriebswelle 1 in Bohr- chender Druck herrscht. Sowohl die Steuerung der Kolrichtung, welche durch den Pfeil 25 angegeben ist, frei 45 benzylinderanordnung 27 als auch der Verstelleinrichdrehbar ist. tung 36 erfolgt über die Leitungen 52 und 53. Die Kolin F ig. 3 ist eine Gestängebrechvorrichtung darge- benzylinderanordnung 27 ist über ein Vier/Drei-Wegestellt, welche auch zum Verschrauben des Bohrgestän- magnetventil 54 mit den Leitungen 52 und 53 verbunges einsetzbar ist. Auch bei dieser Anordnung ist ein den. Über ein bauliches Magnetventil 55 steht die Ver-Ringkörper 25 mit einer Kolbenstange 26 einer Kolben- 50 stelleinrichtung 36 mit den Leitungen 52 und 53 in Verzylinderanordnung 27 verbunden, welche sich ebenfalls bindung. Je nach Stellung des Ventiles 54 in Richtung an einem mit dem Gehäuse der Antriebseinrichtung fest des Doppelpfeiles 56 kann die mit einem beidseitig beverbundenen Lagergestell 28 abstützt. Im Unterschied aufschlagbaren Kolben verbundene Kolbenstange 26 in zu F i g. 2 ist bei der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung eine Brechrichtung, eine Bohrrichtung oder in ihre Mitein Klinkenrad 29 mit symmetrisch geformten Sperr- 55 tellage eingestellt werden. Die Verstelleinrichtung 36 zähnen vorgesehen. Das Klinkenrad 29 steht ebenfalls für die Doppelklinke 31 ist in gleicher Weise am Maüber einen Zwischenflansch mit der Antriebswelle 1 in gnetventil 55 angeschlossen, welches ebenfalls in Rich-Verbindung. tung des Doppelpfeiles 57 umschaltbar ist. Bei der als Auf dem Ringkörper 25 ist eine symmetrische Dop- Kolbenzylinderanordnung ausgebildeten Verstellein-. pelklinke 31 verschwenkbar um eine Drehachse 32 gela- 60 richtung 36 wird die mittlere Ruhelage durch an den gert. Die Drehachse 32 dient gleichzeitig als Lagerung Kolben- und Zylinderstirnflächen sich abstützende Fefür einen zweiarmigen Hebel 33, welcher über Druckfe- dem 58 und 59 stabilisiert.

dem 34 und 35 mit der Doppelklinke 31 verbunden ist. Ebenso wie die Gestänge-Brechvorrichtung nach

Zur Betätigung der Doppelklinke 31 über den Hebel 33 F i g. 2 ist auch für die Vorrichtung nach F i g. 3 eine in dient eine am Ringkörper 25 gehaltene Verstelleinrich- 65 den Zeichnungen nicht dargestellte Gestänge-Abfang-

tung 36 mit einer in F i g. 3 dargestellten mittleren Ruhe- vorrichtung erforderlich. Diese umfaßt das Bohrgestän-

lage für die Doppelklinke 31 sowie Verstellmöglichkei- ge unterhalb des zu brechenden bzw. zu verschrauben-

ten in jeweils entgegengesetzten Richtungen. den Gewindes und bildet somit eine Drehsicherung für

den entsprechenden Bohrgestängeabschnitt. Auf den
Bohrgestängeabschnitt oberhalb der Gewindeverbindung wird das Drehmoment von der Gestänge-Brechvorrichtung aufgebracht und zusätzlich vom Drehmoment der Antriebswelle unterstützt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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- Leerseite -

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bohrgerät mit einer an einem Bohrgestell gehaltenen Antriebseinrichtung, deren jeweils in Bohr- und Brechrichtung drehbare Antriebswelle mit einem Gewindezapfen zum Anschluß eines Bohrgestänges versehen ist, mit einer in axialem Abstand vom Gewindezapfen angeordneten und mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Gestänge-Haltevorrichtung zum Halten und Drehen des vom Gewindezapfen gelösten Bohrgestänges sowie mit einer in einem weiteren axialen Abstand angeordneten Gestänge-Abfangvorrichtung, welche mit einer Gestänge-Brechvorrichtung zusammenwirkt, die ein mit der Antriebswelle drehsicher verbundenes Klinkenrad und eine in Umfangsrichtung des Klinkenrades mittels eines gehäusefesten Hubantriebes bewegbare Klinke aufweist, welche gegen die Kraft einer Feder um eine zur Antriebswelle parallele Achse verschwenkbar sowie zur Drehung des Klinkenrades in dieses ein- und ausrückbar gehalten ist und sich im ausgerückten Zustand auf einem Anschlag abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein konzentrisch zur Antriebswelle (1) angeordneter, an dem Gehäuse der Antriebseinrichtung drehbar gehaltener Ringkörper (8, 25) vorgesehen ist, an dem der Hubantrieb etwa tangential angreift und welcher die Klinke aufnimmt, die mit ihrer Achse (Ii, 32) in dem Ring gelagert und mit einer Anschlagnase (t2a) versehen ist, welche bei Drehung des Ringkörpers in Bohrrichtung (25) gegen Ende der Drehbewegung an einem mit dem Gehäuse der Antriebseinrichtung verbundenen Anschlagstück (15) anliegt und das Klinkenrad (10) freigibt.

2. Bohrgerät nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein konzentrisch zur Antriebswelle (1) angeordneter, an dem Gehäuse der Antriebseinrichtung drehbar gehaltener Ringkörper (8, 25) vorgesehen ist, an dem der Hubantrieb etwa tangential angreift, und welcher die Klinke aufnimmt, die zur wahlweisen Sperrung des Klinkenrades (29) in beiden Drehrichtungen (38, 40) als Doppelklinke (31) ausgebildet und mittels einer Verstelleinrichtung (36) in das Klinkenrad einrastbar ist.

3. Bohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (36) als am Ringkörper (25) befestigte Kolbenzylinderanordnung ausgebildet ist, welche zur Betätigung der Doppelklinke (31) mit einem um deren Drehachse (32) verschwenkbaren zweiarmigen Hebel (33) versehen ist.

4. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenzylinderanordnung einen beidseitig beaufschlagbaren Kolben aufweist, welcher durch zwei jeweils auf einer Kolbenstirnfläche sich abstützende Schraubenfedern (58, 59) in eine Mittelstellung einstellbar ist.