EP0123671A2 - Vorrichtung zum Bohren - Google Patents

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EP0123671A2
EP0123671A2 EP84890067A EP84890067A EP0123671A2 EP 0123671 A2 EP0123671 A2 EP 0123671A2 EP 84890067 A EP84890067 A EP 84890067A EP 84890067 A EP84890067 A EP 84890067A EP 0123671 A2 EP0123671 A2 EP 0123671A2
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EP
European Patent Office
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rotor
drill
drill pipe
drilling
gripping elements
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EP84890067A
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EP0123671A3 (en
EP0123671B1 (de
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Walter Mayerhofer
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Vereinigte Edelstahlwerke AG
Original Assignee
Vereinigte Edelstahlwerke AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints

Definitions

  • the invention relates to a device for drilling, in particular for rotary drilling of rock or the like. With a device for loosening the drill pipe.
  • a multipart drill pipe is used, which is gradually extended respectively with another drill rod.
  • the process is such that the boring bar, including the drill bit, is advanced until the connection point between the stub and the boring bar comes close to the borehole.
  • the drill rod is then held in a rotationally locking manner, for example with an open-ended wrench or the like, and the stub is rotated out of the rod in the opposite direction to drilling or rotary impact drilling, be it via the rotating assembly or its own motor.
  • Hiebei it can be advantageous before loosening the connection that the rod is pulled a short distance from the borehole, whereupon so-called blows on the stub take place, whereby the threaded connection is easier to release.
  • the drilling unit is arranged on a carriage and is moved backwards after loosening the threaded connection, whereupon a new boring bar is inserted, which is connected via the normal rotary movement to the drill pipe, which is still held, and the stub.
  • the fork wrench is then disengaged and the drill pipe is ready for further use. If the drill hole has now been made to the desired depth, the individual drill rods must be pulled out of the drill hole again. It is necessary for the connections of the boring bars to be loosened step by step.
  • boring bars are usually used, which on one End have an external thread and at the other end an internal thread, both the external and the internal thread having the same diameter.
  • the sleeves which have the internal thread, are subject to a particularly high load, so that the sleeves break prematurely. It has therefore proven to be favorable that the drill rods have external threads at their two ends, each of which can be connected via a sleeve which has a corresponding internal thread, which can either be continuous or divided into two and in the same direction.
  • the present invention has set itself the goal of creating a device which avoids the disadvantages mentioned above, and allows to apply the moment for loosening the jammed thread and then screwing it onto the linkage, with no positive locking between the gripping elements and sleeve being required.
  • Open-end wrench or the like which preferably holds the drill pipe pointing into the borehole, consists essentially in that at least one gripping element is provided in a rotor which is rotatable about the axis of the drill pipe in a housing and which can be actuated by the further drive the gripping element (s) has a working surface (s) which, in contact with the drill pipe, enclose an angle equal to or smaller than the self-locking angle (s).
  • the production of boreholes and in particular the pulling of the drill pipe can be carried out particularly quickly since the gripping elements only act on the drill sleeve or the like via frictional engagement, as a result of which a high torque can be exerted, even if the sleeve or the like is already subject to severe wear during drilling operation, with unscrewing of the boring bar being possible simultaneously in the same working position.
  • a particularly simple constructive solution which at the same time allows the work surface to be easily adapted to the circumstances, consists in that at least three cam-shaped gripping elements are mounted on the rotor, wherein the respective work surfaces are partially cylindrical, and the axis of the cylinder is outside the pivot axis of the gripping elements.
  • the gripping elements can be replaced particularly quickly, which is particularly important when a gripping element breaks or when the device is changed over for a drill pipe with a different diameter Meaning is.
  • the rotor has an external toothing into which a drive pinion meshes.
  • the rotor has a hollow axis through which the drill pipe can be guided, this results in a particularly simple and trouble-free construction.
  • a ring which has drivers for the gripping elements, is mounted in the rotor and can be held by a housing surrounding the rotor, the gripping elements can be engaged in a particularly simple manner by rotating the rotor.
  • the gripping elements can easily be pivoted out by rotating in the opposite direction.
  • Accurate centric guidance of the drill string which is advantageous for fast clamping of the drill string in the device, can be achieved by providing at least one, preferably two guides centrally to the rotor, in particular with a truncated cone and a cylindrical surface for the drill string (are).
  • the relative movement between the drill pipe and the device according to the invention when the invention is solved is taken into account in a particularly advantageous manner in that the rotor, preferably together with the further drive on the mount, can be moved in the axial direction of the drill pipe, and possibly via resilient elements, cylinders or the like. is movable into a rest position.
  • FIG. 1 shows a mobile drilling device with drilling arm and drill carriage
  • FIG. 2 shows a drilling arm
  • FIGS. 3 and 4 shows a clamping device with cam-like gripping elements
  • FIG. 5 shows the schematic representation of a clamping device with rollers.
  • a vehicle 2 is provided on the vehicle 1 shown in FIG. 1, which is calculated for the operator. Furthermore, a hydraulic unit 3, which serves to drive the drilling arm 4 and the rotary impact unit 5 and the clamping and turning device 6 and the key 7, is provided. The percussion device lowers along the carriage 8 during drilling until the stub 9 comes close to the clamping and rotating device. The threaded connection between the drill pipe and the stub is then released and the rotary impact device is brought into the starting position shown in the drawing. W pus a new drill rod is placed in the rig, the drill string downhole held by the key 7 connected to the new drill string and simultaneously screwed into the Einsteckstummel. This process is repeated until the desired drilling depth is reached. Then the drill pipe is lifted step by step and one drill rod is separated from the remaining drill pipe, the drill pipe located in the borehole being held in place by the key 7, and the connection is released via the clamping and rotating device.
  • the drilling arm shown in FIG. 2 is connected to the tracked vehicle via a bracket 10.
  • the console 10 has flanges 11 which carry a telescopic boom 12 which can be adjusted in height and in the sides via the cylinders 13, 14.
  • the boom carries a swivel head 15, which in turn carries the mount holder 16, pivotably via a cylinder 16a.
  • the carriage 8 has at one end longitudinally displaceable the impact rotary drilling device 5 and at the other end the clamping and rotating device 6. In the position shown in FIG. 2, an essentially horizontally oriented borehole is drilled.
  • FIG. 3 shows a clamping and rotating device, partly in section and in top view, whereas in FIG. 4 the section along line 4/4 according to FIG. 3 is shown.
  • the housing 17 is guided on the carriage 8 via a slide shoe 18. 4, a rotary motor 19 is fastened in the housing.
  • This rotary motor 19 drives the rotor 21 via a pinion 20.
  • This rotor has an external toothing 22.
  • the rotor has a hollow axis 23 which is mounted in the housing 17.
  • the self-locking angle should not be greater than three angular degrees if the gripping elements J and the drill pipe are made of steel. That 27 of the grasping element is defined by 2, where the compound of the axis of the drill string 30 and the axis of rotation: the self-locking angle in this case, as shown in Figure 3a can be seen by the sum of W and inkelcC i. E.
  • the second leg of these two angles is defined by the line of contact 37 between the gripping element and the sleeve.
  • this angle is equal to or smaller than the angle of the self-locking, the gripping elements come to the immovable engagement on the smooth surface of the drill string, whereby effortless loosening is given, while at the same time a high moment arises over the relatively large diameter of the rotor 21 the sleeve can be applied so that trouble-free loosening is easily possible.
  • FIG. 5 which can be installed in the device according to FIGS. 3 and 4, it has inner wedge surfaces 38 which cooperate with rollers 39, these rollers being able to be brought back into contact with the drill sleeve.
  • the angle ⁇ of the self-locking is defined here by the tangents on the roller 39, which is given by the points of contact on the sleeve 31 or on the wedge-shaped surface 38.
  • the clamping and turning device is moved from its position along the mount when the sleeve is unscrewed. When the unscrewing process has ended, the device is returned to its starting position by means of the spring 40.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere zum drehschlagenden Bohren von Gestein od. dgl. mit zumindest einem drehenden oder drehschlagenden Antrieb mit einem Einsteckstummel (9) für das, gegebenenfalls im Querschnitt zylindrische, mehrteilige Bohrgestänge, deren Teile über Innen- und Außengewinde miteinander verbindbar sind, welcher auf einer Bohrlafette (8) längsverschieblich angeordnet ist, wobei gegebenenfalls auf der Lafette (8) zum Lösen des Bohrgestänges ein weiterer Antrieb, z.B. ein fluidbetriebener Motor (19), vorgesehen ist, welcher über zumindest ein Greifelement (28, 39) einen Teil des Bohrgestänges dreht und weitere Halteteile (7), z.B. Gabelschlüssel od. dgl., für das, vorzugsweise in das Bohrloch weisende Bohrgestänge aufweist, wobei zumindest ein Greifelement (28, 39) in einem um die Achse des Bohrgestänges in einem Gehäuse (17) drehbar angeordneten Rotor (21), der von dem weiteren Antrieb (19) betätigbar ist, vorgesehen ist, wobei das/die Greifelement(e) eine Arbeitsfläche(n) (29) aufweist(en), die in Anlage am Bohrgestänge einen Winkel gleich oder kleiner als der Selbsthemmungswinkel einschließt(en).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere zum drehschlagenden Bohren von Gestein od. dgl. mit einer Vorrichtung zum Lösen des Bohrgestänges.
  • Beim Bohren von langen Bohrlöchern, insbesondere über 3 m Länge,wird ein mehrteiliges Bohrgestänge verwendet, welches stufenweise jeweils mit einer weiteren Bohrstange verlängert wird. Der Vorgang ist hiebei so, daß die Bohrstange samt Bohrkrone so lange vorangetrieben wird, bis die Verbindungsstelle zwischen Einsteckstummel und Bohrstange in die- Nähe des Bohrloches zu liegen kommt. Hierauf wird das Bohrgestänge, z.B. mit einem Gabelschlüssel od. dgl. drehschlüssig festgehalten und der Einsteckstummel wird in die Gegenrichtung zum Bohren bzw. Drehschlagbohren, sei es über das Drehaggregat oder einen eigenen Motor,aus dem Gestänge gedreht. Hiebei kann es vor Lösen der Verbindung von Vorteil sein, daß das Gestänge eine kurze Strecke aus dem Bohrloch gezogen wird, worauf sogenannte Leerschläge auf den Einsteckstummel erfolgen, wodurch die Gewindeverbindung leichter lösbar wird. Das Bohraggregat. ist auf einer Lafette angeordnet und wird nach Lösen der Gewindeverbindung nach rückwärts verfahren, worauf eine neue Bohrstange eingelegt wird, die über die normale Drehbewegung mit dem Bohrgestänge, das noch immer festgehalten ist, und dem Einsteckstummel verbunden wird. Sodann wird der Gabelschlüssel ausgerückt und das Bohrgestänge ist für den weiteren Einsatz bereit. Ist nun das Bohrloch bis zur erwünschten Tiefe gefertigt worden,so müssen die einzelnen Bohrstangen wieder aus dem Bohrloch gezogen werden. Hiebei ist es erforderlich, daß die Verbindungen der Bohrstangen schrittweise gelöst werden. Bei dem reinen drehenden Bohren werden üblicherweise Bohrstangen verwendet, die an einem Ende ein Außengewinde und am anderen Ende ein Innengewinde aufweisen, wobei sowohl das Außen- als auch das Innengewinde denselben Durchmesser aufweisen. Bei dem drehschlagenden Bohren unterliegen die Muffen, welche das Innengewinde aufweisen, einer besonders hohen Beanspruchung, sodaß es vorzeitig zu Brüchen der Muffen kommt. Es hat sich daher als günstig erwiesen, daß die Bohrstangen an ihren beiden Enden Außengewinde aufweisen, die jeweils über eine Muffe, die über ein entsprechendes Innengewinde verfügt, das entweder durchgehend oder zweigeteilt und gleichsinnig sein kann, verbindbar sind.
  • Bei besonders hartem Gestein, bei welchem üblicherweise das drehschlagende Bohren angewandt wird, treten besonders hohe Drehmomente auf, wodurch die Gewindeverbindungen schwer lösbar werden. Eine weitere Verstärkung dieses Effektes tritt noch dann ein, wenn das Bohrgestänge besonders lang im Einsatz ist, wie es bei großen Tiefen von Bohrlöchern erforderlich ist.
  • Aus wirtschaftlichen Gründen ist man bestrebt, ein Bohrgerät lediglich miL einem Mann zu bedienen, wohingegen aus ergonomischen Gründen die Bedienungsperson möglichst in einer schall- und staubgedämmten Kabine ihre Arbeit verrichten soll. Dementsprechend kann ein händisches Lösen der Bohrgestänge nur mit erhöhtem Aufwand an Zeit durch ein entsprechendes Bedienungsorgan durchgeführt werden. Aus diesem Grund sind bereits Vorrichtungen zum Lösen des Bohrgestänges vorgeschlagen worden, welche maschinenbetrieben sind. Wesentlich ist hiebei, daß zwischen dem anfänglichen Lösen des Bohrgestänges und dem Aufschrauben zu unterscheiden ist. Beim anfänglichen Lösen, wobei hohe Momente erforderlich sind, muß die verklemmte Gewindeverbindung gelöst werden, wobei lediglich ein Bruchteil einer Umdrehung erforderlich ist. Nach diesem anfänglichen Lockern der Gewindeverbindung ist sodann ein Herunterschrauben des Bohrgestänges erforderlich.
  • Es sind nun bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt geworden, die entweder zum anfänglichen Lösen oder zum Herunterschrauben des Bohrgestänges dienen. Zum anfänglichen Lösen sind hydraulische Schlüssel bekannt, wobei zum Abschrauben des Bohrgestänges eine eigene Drehvorrichtung vorgesehen ist, die über Treibrollen am Bohrgestänge angreift. Mit derartigen Treibrollen kann allerding nicht das erforderliche Drehmoment zum anfänglichen Lösen der verklemmten Gewindeverbindung aufgebracht werden. Dieser Nachteil kommt auch dann zum Tragen, wenn durch - wie in der Beschreibungseinleitung ausgeführt - Leerschläge eine Lockerung der Gewindeverbindung erreicht werden soll. Die Leerschläge weisen weiters den Nachteil auf, daß nicht gezielt eine bestimmte Gewindeverbindung gelockert wird, sondern sämtliche Gewindeverbindungen entlang eines Stranges gelockert werden können, wodurch z.B. bedingt durch die Reibung des Gestänges im Bohrloch es zum totalen Lösen einer noch im Bohrloch befindlichen Gewindeverbindung kommen kann, sodaß ein Teil des Bohrstranges in das Bohrloch zurückfällt. Dieser Bohrstrang ist entweder verloren, oder muß durch mühselige Arbeit mit Fangwerkzeugen wieder geborgen werden.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zu schaffen, die die oben angeführten Nachteile vermeidet, und erlaubt,das Moment zum Lösen des verklemmten Gewindes und zum anschließenden Aufschrauben auf das Gestänge aufzubringen, wobei kein Formschluß zwischen Greifelementen und Muffe erforderlich ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bohren, insbesondere zum drehschlagenden Bohren von Gestein od. dgl. mit zumindest einem drehenden oder drehschlagenden Antrieb mit einem Einsteckstummel,für das, gegebenenfalls im Querschnitt zylindrische, mehrteilige Bohrgestänge, deren Teile über Innen- und Außengewinde miteinander verbindbar sind, welcher auf einer Bohrlafette längsverschieblich angeordnet ist, wobei, gegebenenfalls auf der Lafette, zum Lösen des Bohrgestänges ein weiterer Antrieb, z.B. fluidbetriebener Motor,vorgesehen ist, welcher über zumindest ein Greifelement einen Teil des Bohrgestänges dreht, und weitere Halteteile,z.B. Gabelschlüssel od. dgl., das yorzugsweise in das Bohrloch weisende Bohrgestänge festhält, besteht im wesentlichen darin, daß zumindest ein Greifelement in einem um die Achse des Bohrgestänges in einem Gehäuse drehbar angeordneten Rotor, der von dem weiteren Antrieb betätigbar ist, vorgesehen ist, wobei das/ die Greifelement(e) eine Arbeitsfläche(n) aufweist(en), die in Anlage am Bohrgestänge einen Winkel gleich oder kleiner als der Selbsthemmungswinkel einschließt(en). Mit einer derartigen Vorrichtung kann das Anfertigen von Bohrlöchern und insbesondere das Ziehen des Bohrgestänges besonders zügig durchgeführt werden, da die Greifelemente lediglich über Reibungsschluß an der Bohrmuffe od. dgl. angreifen, wodurch ein hohes Drehmoment ausgeübt werden kann, selbst wenn die Muffe od. dgl. beim Bohrbetrieb bereits einer starken Abnützung unterworfen ist, wobei gleichzeitig in derselben Arbeitsstellung ein Abschrauben der Bohrstange durchführbar ist.
  • Eine besonders einfache konstruktive Lösung, die gleichzeitig eine leichte Anpassung der Arbeitsfläche an die Gegebenheiten erlaubt, besteht darin, daß zumindest drei nockenförmige Greifelemente am Rotor gelagert sind, wobei die jeweiligen Arbeitsflächen teilzylindrisch sind, und die Achse des Zylinders außerhalb der Schwenkachse der Greifelemente ist.
  • Sind zumindest drei Zylinderrollen als Greifelemente im Rotor vorgesehen, die über Keilflächen gegen das Bohrgestänge bewegbar sind, so können die Greifelemente besonders rasch ausgewechselt werden, was bei dem Bruch eines Greifelementes bzw. bei der Umstellung der Vorrichtung für ein Bohrgestänge mit einem anderen Durchmesser von besonderer Bedeutung ist.
  • Um besonders hohe Kräfte auf den Rotor aufbringen zu können, weist dieser gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine äußere Verzahnung auf, in welche ein Antriebritzel kämmt.
  • Weist der Rotor eine hohle Achse auf, durch die das Bohrgestänge führbar ist, so ergibt sich eine besonders einfache und störungsfreie Konstruktion.
  • Ist im Rotor ein Ring, der Mitnehmer für die Greifelemente aufweist, gelagert, welcher von einem den Rotor umgebenden Gehäuse festhaltbar ist, so ist auf besonders einfache Art und Weise ein Einrücken der Greifelemente durch Drehen des Rotors möglich. Das Ausschwenken der Greifelemente ist durch eine Drehung in der Gegenrichtung leicht durchführbar.
  • Eine genaue zentrische Führung des Bohrgestänges, welche für ein schnelles Festklemmen des Bohrgestänges in der Vorrichtung von Vorteil ist, kann dadurch erreicht werden, daß zentrisch zum Rotor zumindest eine, vorzugsweise zwei Führungen, insbesondere mit einer Kegelstumpf- und einer Zylinderfläche für das Bohrgestänge vorgesehen ist (sind). Der Relativbewegung zwischen Bohrgestänge und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Lösen der Erfindung wird besonders günstig dadurch Rechnung getragen, daß der Rotor, vorzugsweise gemeinsam mit dem weiteren Antrieb auf der Lafette in Achsrichtung des Bohrgestänges bewegbar ist, und gegebenenfalls über federnde Elemente, Zylinder od. dgl. in eine Ruhestellung bewegbar ist.
  • Es zeigen Fig. 1 eine fahrbare Bohrvorrichtung mit Bohrarm und Bohrlafette, Fig. 2 einen Bohrarm, Fig. 3 und 4 eine Klemmvorrichtung mit nockenartigen Greiflementen und Fig. 5 die schematische Darstellung einer Klemmvorrichtung mit Rollen.
  • Auf dem in Fig. 1 dargestellten Fahrzeug 1 ist eine Kabine 2 vorgesehen, welche für den Bedienungsmann gerechnet ist. Weiters ist ein Hydraulikaggregat 3, das zum Antrieb des Bohrarms 4 und des Drehschlagaggregates 5 und der Klemm- und Drehvorrichtung 6 und des Schlüssels 7 dient, vorgesehen. Die Schlagdrehvorrichtung senkt sich entlang der Lafette 8 während des Bohrens ab, solange bis der Einsteckstummel 9 in die Nähe der Klemm- und Drehvorrichtung gelangt. Sodann wird die Gewindeverbindung zwischen Bohrgestänge und Einsteckstummel gelöst und die Drehschlagvorrichtung in die in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung verbracht. Weiters wird eine neue Bohrstange in die Lafette eingelegt, der im Bohrloch befindliche Bohrstrang über den Schlüssel 7 festgehalten, mit der neuen Bohrstange verbunden und gleichzeitig in das Einsteckstummel eingeschraubt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die erwünschte Bohrtiefe erreicht wird. Sodann wird das Bohrgestänge stufenweise gehoben und es wird jeweils eine Bohrstange vom restlichen Bohrgestänge abgetrennt, wobei das in dem Bohrloch befindliche Gestänge über den Schlüssel 7 festgehalten wird, und über die Klemm- und Drehvorrichtung die Verbindung gelöst wird.
  • Der in Fig. 2 dargestellte Bohrarm ist über eine Konsole 10 mit dem Kettenfahrzeug verbunden. Die Konsole 10 weist Flanschen 11 auf, die einen teleskopierbaren Ausleger 12 tragen, der über die Zylinder 13, 14 höhen- und seitenveränderlich ist. Der Ausleger trägt einen Schwenkkopf 15, welcher seinerseits den Lafettenhalter 16,schwenkbar über einen Zylinder 16a trägt. Die Lafette 8 weist an ihrem einen Ende längsverschieblich die Schlagdrehbohrvorrichtung 5 und am anderen Ende die Klemm- und Drehvorrichtung 6 auf. Bei der in Fig. 2 dargestellten Stellung wird ein im wesentich horizontal ausgerichtetes Bohrloch gebohrt.
  • In Fig. 3 ist teilweise im Schnitt und in Draufsicht eine Klemm- und Drehvorrichtung dargestellt, wohingegen in Fig. 4 der Schnitt entlang der Linie 4/4 gemäß Fig. 3 dargestellt ist. Das Gehäuse 17 ist über einen Gleitschuh 18 an der Lafette 8 geführt. Im Gehäuse ist, wie insbesondere Fig. 4 zu entnehmen, ein Drehmotor 19 befestigt. Dieser Drehmotor 19 treibt über ein Ritzel 20 den Rotor 21 an. Dieser Rotor weist eine Außenverzahnung 22 auf. Der Rotor hat eine hohle Achse 23, die im Gehäuse 17 gelagert ist. In die hohle Achse greifen beidseitig Führungen 24 ein, die eine kegelstumpfförmige Fläche 25 sowie eine zylindrische Führungsfläche 26 aufweisen. Im Rotor sind über Achsen 27 nockenartige Greifelemente 28 gelagert. Diese Elemente weisen teilzylinderförmige Arbeitsflächen 29 auf, deren Krümmungsmittelpunkt außerhalb der imaginären Schwenkachse der Greifelemente liegen. Es sind insgesamt 3 no einförmige Greifelemente vorgesehen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Schnittzeichnung ist der Bohrstrang 30 mit Muffe 31 dargestellt. Sollen nun die nockenartigen Greifelemente in Kooperation mit zylinderförmigen Muffenober-Fläche gebracht werden, ist es lediglich erforderlich, jaß der Rotor 21 über Ritzel 20 und Drehmotor 19 angetrieben wird. Der Ring 32, in welchem drei Mitnehmerbolzen 33 gelagert sind, wird vorerst über die Feder 34 und Kugel 35 in seiner Relativstellung zum Gehäuse gehalten. Diese Mitnehmerstifte sind in den nockenartigen Greifelementen geführt, und werden dadurch gegen die Muffe gelenkt. Sind die Greifelemente mit der Muffe im Eingriff, so wird der Ring 32 mitbewegt, wodurch die Kugel 35 aus ihrer Rast 36 im Gehäuse austritt. Der Selbsthemmungswinkel soll nicht größer als drei Winkelgrad betragen, wenn die Greifelemente Jnd das Bohrgestänge aus Stahl gefertigt sind. Der Selbsthemmungswinkel in diesem Fall wie in Fig. 3a ersichtlich durch die Summe der WinkelcC und d:2 gegeben, welcher durch die Verbindung der Achse des Bohrgestänges 30 und der Drehachse 27 des Greifelementes definiert ist. Der zweite Schenkel dieser beiden Winkel ist durch die Berührungslinie 37 zwischen Greifelement und Muffe definiert. Da dieser Winkel jeweils gleich oder kleiner als der Winkel der Selbsthemmung ist, kommen die Greifelemente zum unverrückbaren Eingriff auf der an sich glatten Oberfläche des Bohrstranges, wodurch ein müheloses Lösen gegeben ist, wobei gleichzeitig über den relativ großen Durchmesser des Rotors 21 ein hohes Moment auf die Muffe aufgebracht werden kann, sodaß ein störungsfreies Lösen leicht ermöglicht wird.
  • Bei dem in Fig. 5 dargestellten Rotor, welcher in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 einbaubar ist, weist dieser Innenkeilflächen 38 auf, die mit Rollen 39 kooperieren, wobei diese Rollen wieder in Anlage gegen die Bohrmuffe gebracht werden können. Der Winkel α der Selbsthemmung ist hier durch die Tangenten an der Rolle 39 definiert, die jeweils durch die Berührungspunkte an der Muffe 31 bzw. an der keilförmigen Fläche 38 gegeben ist. Wie in Fig. 4 ersichtlich, wird die Klemm- und Drehvorrichtung beim Abschrauben der Muffe aus seiner Stellung entlang der Lafette bewegt. Ist der Abschraubvorgang beendet, wird die Vorrichtung über die Feder 40 wieder in ihre Ausgangslage verbracht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere zum drehschlagenden Bohren von Gestein od. dgl. mit zumindest einem drehenden oder drehschlagenden Antrieb mit einem Einsteckstummel (9) für das, gegebenenfalls im Querschnitt zylindrische mehrteilige Bohrgestänge, deren Teile über Innen- und Außengewinde miteinander verbindbar sind, welcher auf einer Bohrlafette (8) längsverschieblich angeordnet ist, wobei gegebenenfalls auf der Lafette (8) zum Lösen des Bohrgestänges ein weiterer Antrieb, z.B. ein fluidbetriebener Motor (19), vorgesehen ist, welcher über zumindest ein Greifelement (28, 39) einen Teil des Bohrgestänges dreht und weitere Halteteile (7), z.B. Gabelschlüssel od. dgl., für das, vorzugsweise in das Bohrloch weisende Bohrgestänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Greifelement (28, 39) in einem um die Achse des Bohrgestänges in einem Gehäuse (17) drehbar angeordnete n Rotor (21), der von dem weiteren Antrieb (19) betätigbar ist, vorgesehen ist, wobei das/die Greifelement(e) eine Arbeitsfläche(n) (29) aufweist(en), die in Anlage am Bohrgestänge einen Winkel gleich oder kleiner als der Selbsthemmungswinkel einschließt(en).
2. Vorrichtung zum Bohren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei nockenförmige Greifelemente (28) am Rotor (21) gelagert sind, wobei die jeweiligen Arbeitsflächen (29) teilzylinderförmig ausgebildet sind, und die Achse des Zylinders außerhalb der Schwenkachse der Greifelemente ist.
3. Vorrichtung zum Bohren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Zylinderrollen (39) dals Greifelemente im Rotor (21) vorgesehen sind, die über Keilflächen (38) gegen das Bohrgestänge bewegbar sind.
4. Vorrichtung zum Bohren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (21) eine äußere Verzahnung (22), in welche ein Antriebsritzel (20) kämmt, aufweist.
5. Vorrichtung zum Bohren nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (21) eine hohle Achse (23) aufweist, durch die das Bohrgestänge (30) führbar ist.
6. Vorrichtung zum Bohren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotor ein Ring (32), der -Mitnehmer (33) "für die Greifelemente aufweist, gelagert ist, welcher von einem den Rotor umgebenden Gehäuse od. dgl. (17) festhaltbar ist.
7. Vorrichtung zum Bohren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch zum Rotor (21) zumindest eine, vorzugsweise zwei Führungen (24), insbesondere mit einer Kegelstumpf-(25) und einer Zylinderfläche (26),für das Bohrgestänge vorgesehen ist.
8. Vorrichtung zum Bohren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (21), vorzugsweise gemeinsam mit dem weiteren Antrieb (19) auf der Lafette in Achsrichtung des Bohrgestänges bewegbar ist und gegebenenfalls über federnde Elemente, Zylinder od. dgl.(40) in eine Ruhestellung bewegbar ist.
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EP0123671A3 EP0123671A3 (en) 1985-04-03
EP0123671B1 EP0123671B1 (de) 1988-09-14

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