DE4031688A1 - Bohranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Bohranlage zum Niederbringen von Bohrungen im Flachbohrbereich bis max. 50 m und ist insbe­ sondere für den Einsatz von Hohlschneckenbohrverfahren mit und ohne Kerngewinnung geeignet.

Für das Flachbohren in einem Teufenbereich bis max. 50 m sind bereits eine Vielzahl von mobilen Bohranlagen bekannt, die zu­ meist als Kombinationsbohranlage ausgebildet sind, um die ver­ schiedensten Trockenbohrwerkzeuge für drohende und/oder schlagen­ de Bohrverfahren einsetzen zu können. Diese Bohranlagen sind in der Regel auf ein für den öffentlichen Straßenverkehr geeigneten Fahrzeug mit eigenem Antrieb oder auf einem Anhängerfahrzeug an­ geordnet, wobei die zum Betreiben der Bohranlagen notwendigen Antriebsaggregate im Fahrzeugaufbau des betreffenden Fahrzeuges untergebracht sind. An einen am Fahrzeugrahmen verschwenkbar an­ gelenkten Mast, der mittels hydraulischer Arbeitszylinder in seine Transport- bzw. Arbeitsstellung gebracht wird, ist entspre­ chend der jeweiligen Hubhöhe ein Kraftdrehkopf verfahrbar ange­ ordnet. Mit Hilfe dieses Kraftdrehkopfes werden die notwendigen Drehmomente zum Niederbringen der Bohrung aufgebracht und die erforderlichen Zug- und Druckkräfte auf das Bohrwerkzeug und/oder der Bohrlochverrohrung übertragen. In Abhängigkeit von der mit dem jeweiligen Bohrgerät erreichbaren Teufe; der Leistung des Kraftdrehkopfes und der max. verfügbaren Hubhöhe entstehen sehr kompakte und relativ schwere Bohranlagen. So muß bei sehr lei­ stungsstarken Anlagen durch den Mast bei voller Hubhöhe ein recht erhebliches Kraft- und Gewichtsmoment des Kraftdrehkopfes auf­ genommen werden, wodurch eben diese Anlagen sehr kompakt und stabil ausgebildet werden müssen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten mobilen Bohranlagen besteht insgesamt darin, daß sie für einen effektiven Einsatz des ko­ stengünstigen Hohlschneckenbohrverfahrens mit innenliegender Kerneinrichtung nur bedingt einsetzbar sind. Die Ursachen hierfür liegen in den technisch-technologischen Bedingungen für den Ein­ satz des Hohlschneckenbohrers. Neben den Anforderungen an das Drehzahl- und Drehmomentverhalten des Kraftdrehkopfes sind au­ ßerdem folgende technologische Größen wie:
Zug- und Druckkräfte der Vorschubeinrichtung;
Zugkraft und Seilgeschwindigkeit der Seilwinde;
Hubhöhe des Kraftdrehkopfes und
Durchgang des Kraftdrehkopfes von Bedeutung.

Diese technologischen Größen resultieren aus den drei notwen­ digen Bewegungsabläufen beim Hohlschneckenbohren:

• - Heben und Senken der Hohlschneckensegmente;
• - Rechts- und Linksdrehen des gesamten, sich aus einzelnen Segmenten zusammensetzenden Hohlschnecken­ gestänges;
• - Ein- und Ausfahren der in der Hohlschnecke befind­ lichen Seilkerneinrichtung, die während des ge­ samten Bohrprozesses, insbesondere beim Bohren unter­ halb Grundwasser ständig mit dem Windenseil verbunden ist.

Damit ergeben sich technologische Bedingungen wie sie bei kei­ nem anderen Bohrverfahren und Bohrgerät bekannt und notwendig sind.

Um die Ein- und Ausbauprozesse besonders beim Bohren unter­ halb des Grundwasserspiegels rationell ausführen zu können, sind entweder erhebliche Hubhöhen des Mastes, wenn man davon ausgeht, daß die Gesamtlänge der Kerneinrichtung mit Fangein­ richtung und Kernrohr ≧2 m beträgt, oder ein Kraftdrehkopf­ durchgang größer /100 mm erforderlich ist.

Beide Forderungen sind derzeit nur mit schweren mobilen Bohran­ lagen realisierbar. Kleine und leichtere Bohranlagen, die auf Grund der Drehzahlen und des verfügbaren Drehmomentes des Kraft­ drehkopfes durchaus einsetzbar wären, erfüllen nicht die vor­ stehend genannten technologischen Bedingungen, da der Durchgang des Kraftdrehkopfes zu klein und/oder die Gesamthubhöhe nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mobile Bohranlage für den rationellen Einsatz des kostengünstigen Hohl­ schneckenbohrverfahrens mit und ohne Kerngewinnung vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vorzugs­ weise am Heckteil des Fahrzeugrahmens ein Bohrgerüst mit einem Drehantrieb und einer Vorschubeinrichtung angeordnet und ober­ halb des Drehantriebes ein mittels hydraulischer Arbeitszylin­ der in eine Transport- und Arbeitstellung verschwenkbarer Mast angebracht ist, über den das Windenseil, an dem die Kernein­ richtung des Bohrwerkzeuges aufgehängt ist, geführt wird und der mit einem Schwenkzylinder zum Ausschwenken des Windenseiles mit der Kerneinrichtung aus der Bohrachse ausgestattet ist.

Durch den Drehtisch, der vorteilhafterweise von der Brennkraft­ maschine des Nutzfahrzeuges oder von einem zusätzlichen Neben­ antrieb angetrieben wird, ist eine Kellystange hindurchgeführt. Die Kellystange, an der die einzelnen Segmente des Hohlschnecken­ bohrwerkzeuges angeschlossen werden, ist im Drehtisch axial ver­ schiebbar angeordnet und über ein Querjoch mit hydraulischen Arbeitszylindern verbunden, die die Vorschubeinrichtung bil­ den, um die für den Bohrprozeß notwendigen Druck- und Zug­ kräfte auf das Hohlschneckenbohrwerkzeug zu übertragen. Die Kellystange besitzt ferner eine Durchgangsbohrung, die ein problemloses, einfaches Ein- und Ausfahren der Seilkerneinrich­ tung beim Bohren mit Kerngewinnung gewährleistet.

Das Bohrgerüst, das so bemessen ist, das die einzelnen Segmente des Hohlschneckenbohrwerkzeuges, die eine Länge von ≧2 m haben, auf einfache Weise aneinander und an die Kellystange angeschlos­ sen werden können, ist mit hydraulisch verfahrbaren Stützen zur Erhöhung der Standsicherheit und zum vertikalen Ausrichten der Bohranlage ausgerüstet.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen dargestellt.

Die vorgeschlagene Lösung gestaltet den Aufbau einer mobilen Bohranlage mit stark reduzierter Masse und sehr niedrigem Schwer­ punkt. Der abklappbare Mast dient lediglich zur Aufnahme der Zugkräfte des Windenseiles, an dem die Kerneinrichtung befestigt ist. Die wesentlich höheren Druck- und Zugkräfte und Drehmomente zum Einbringen des Hohlschneckenbohrwerkzeuges in das Erdreich werden durch das Bohrgerüst mit Drehantrieb und Vorschubein­ richtung aufgebracht, das in relativ geringer Höhe über dem Erd­ boden am Fahrzeugrahmen fest angebracht ist.

Die Erfindung ermöglicht den Aufbau einer relativ einfachen mo­ bilen Bohranlage mit hohem Leistungsvermögen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht der mobilen Bohranlage;

Fig. 2 die Vorderansicht des Bohrgerüstes mit auf­ gerichtetem Mast.

Am Heckteil des Fahrzeugrahmens 2 eines Nutzfahrzeuges 1 ist ein Bohrgerüst 3 mit einem Drehtisch 8 und einer Vorschubein­ richtung 4, die durch zwei hydraulische Arbeitszylinder 9 ge­ bildet wird, fest angeordnet.

Durch den Drehtisch 8 ist eine Kellystange 11 hindurchgeführt, die über ein Querjoch 10 mit den hydraulischen Zylindern 9 der Vorschubeinrichtung 4 in Wirkverbindung steht.

Der Drehtisch 8 wird über Winkelgetriebe 16 und Kardanwelle 17 von der Brennkraftmaschine oder einem separaten Antrieb des Nutzfahrzeuges angetrieben und die Drehbewegung durch Mitnehmer (nicht dargestellt) auf die Kellystange 11 übertragen. Dies aus einzelnen Sektionen zusammensetzbare Hohlschneckenbohrwerkzeug ist an der Kellystange befestigt, wobei die Kellystange selbst mit einer Durchgangsbohrung versehen ist, die ein problemloses Ein- und Ausfahren der Seilkerneinrichtung beim Bohren mit Kern­ gewinnung gestattet.

Oberhalb des Drehtisches 8, der ortsfest am Bohrgerüst 3 ange­ bracht ist, ist ein Mast 18 angelenkt, der mittels hydraulischer Zylinder 15 in eine Arbeits- und Transportstellung verschwenkt werden kann. Während des Transportes ist der Mast 18 auf eine Stützhalterung 14 aufgelagert. Am Mast 18 sind mehrere Seil­ rollen 19 befestigt, über die das Windenseil 6, an dem die Seil­ kerneinrichtung 7, die während des gesamten Bohrprozesses unter Zwischenschaltung eines Seilwirbels, ständig mit dem Windenseil 6 verbunden ist, geführt wird. Um den Ein- und Ausbau der Seil­ kerneinrichtung 7 zur Entnahme des Erdkernes zu erleichtern, ist im oberen Bereich des Mastes 18 ein hydraulischer Schwenkzylin­ der 13 vorgesehen, mit dessen Hilfe das Windenseil 6 mit der Seilkerneinrichtung 7 aus der Bohrlochachse geschwenkt werden kann.

Das Bohrgerüst 3 ist in bekannter Weise mit hydraulisch ver­ fahrbaren Abstützungen 12 ausgerüstet, die ein vertikales Aus­ richten der Bohranlage ermöglichen und die der Erhöhung der Standsicherheit der gesamten Anlage dienen.

Nach Ausrichten der Bohranlage am Arbeitsort mit Hilfe der Ab­ stützungen 12 werden die hydraulischen Arbeitszylinder 9 der Vorschubeinrichtung 4 vollständig ausgefahren und ein erstes Segment des Hohlschneckenbohrwerkzeuges an der Kellystange 11 befestigt. Nach Einschalten des Drehantriebes für den Drehtisch 8 wird mit dem Bohrprozeß begonnen, wobei die für den Bohrmarsch notwendigen Druckkräfte durch die Vorschubeinrichtung 4 aufge­ bracht werden. Nach entsprechendem Bohrmarsch wird für den An­ schluß eines weiteren Segmentes des Hohlschneckenbohrwerkzeuges die Verbindung zwischen den im Erdreich befindlichen Segment und der Kellystange 11 gelöst; die Vorschubeinrichtung 4 in ihre oberste Stellung verfahren und das neue Segment an die Kellystange 11 und an das im Erdreich befindliche Bohrsegment angeschlossen.

Soll der Bohrprozeß mit Kerngewinnung fortgesetzt werden, wird parallel hierzu die Seilkerneinrichtung 7 am Windenseil 6 be­ festigt und nachdem der hydraulische Schwenkzylinder 13 in seine Ausgangsstellung gelangte, die Seilkerneinrichtung 7 über die Durchgangsbohrung der Kellystange 11 in das Hohlschneckenbohr­ werkzeug eingelassen und mit diesem verriegelt. Ist der vorge­ sehene Bohrmarsch mit Kerngewinnung erfolgt, wird die Seilkern­ einrichtung 7 auf bekannte Weise entriegelt und mit Hilfe des Windenseiles 6 durch die Durchgangsbohrung der Kellystange 11 gezogen, mittels Schwenkzylinder 13 ausgeschwenkt und abgelassen. Nach der Entnahme des Erdkernes und den Einsatz der Mittel zur erneuten Aufnahme eines Kernes im Kernrohr erfolgt wieder der Einbau der Seilkerneinrichtung auf die beschriebene Art und Weise.

Claims (8)

1. Mobile Bohranlage, insbesondere für das Hohlschneckenbohren, bestehend aus einem Nutzfahrzeug und einer am Nutzfahrzeug angebrachten Bohreinrichtung mit einem, in eine Transport- und Arbeitsstellung verschwenkbaren Bohrmast, einer auf dem Fahrzeug­ aufbau angeordneten Seilwinde und einem Drehantrieb für das Bohr­ werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß

• - vorzugsweise am Heckteil des Fahrzeugrahmens (2)
• - ein Bohrgerüst (3) mit einem Drehtisch (8)
• - durch den eine Kellystange (11) hindurchgeführt ist, und
• - eine Vorschubeinrichtung (4) angeordnet, und
• - oberhalb des Drehtisches (8) ein verschwenkbarer Mast (18),
• - über den das Windenseil (6) geführt und
• - der einen Schwenkzylinder (13) aufweist, angebracht ist.

2. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Vorschubeinrichtung (4) zwei hydraulische Arbeits­ zylinder (9) besitzt,
• - die über ein Querjoch (10) miteinander und mit der Kellystange (11) verbunden sind.

3. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kellystange (11),
• - die mit einer Durchgangsbohrung versehen ist,
• - im Drehtisch (8) axial verschiebbar und durch Mitnehmer angetrieben ist.

4. Bohranlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Durchgangsbohrung der Kellystange (11) so bemessen ist,
• - daß die Seilkerneinrichtung (7) hindurchgeführt werden kann.

5. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (8) durch die Brennkraftmaschine des Nutzfahrzeuges (1) angetrieben ist.

6. Bohranlage nach Anspruch 1; 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die einzelnen Segmente des Hohlschneckenbohrwerkzeuges an die Kellystange (11) anschließbar sind.

7. Bohranlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Bohrgerüst (3) mit Stützen (12) zum vertikalen Aus­ richten der Bohranlage ausgestattet ist.

8. Bohranlage nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Drehtisches (8) durch einen gesonderten Antrieb erfolgt.