EP0812377A1 - Hydraulische verrohrungsmaschine als anbaugerät für eine mobile drehbohranlage - Google Patents

Hydraulische verrohrungsmaschine als anbaugerät für eine mobile drehbohranlage

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EP0812377A1
EP0812377A1 EP96907991A EP96907991A EP0812377A1 EP 0812377 A1 EP0812377 A1 EP 0812377A1 EP 96907991 A EP96907991 A EP 96907991A EP 96907991 A EP96907991 A EP 96907991A EP 0812377 A1 EP0812377 A1 EP 0812377A1
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EP
European Patent Office
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base body
hydraulic
torque
drive
kelly
Prior art date
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EP96907991A
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English (en)
French (fr)
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EP0812377B1 (de
Inventor
Theo Fromme
Josef Roob
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M.F.I. MATERIEL DE FOND ET D'INDUSTRIE
Original Assignee
Mfi Materiel De Fond Et D'industrie
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Publication date
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Publication of EP0812377B1 publication Critical patent/EP0812377B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterized by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/024—Drilling rigs characterized by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting having means for adapting to inclined terrain; having means for stabilizing the vehicle while drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/025—Surface drives for rotary drilling with a to-and-fro rotation of the tool

Definitions

  • Hydraulic piping machine as attachment for one
  • the invention relates to a hydraulic piping machine as an attachment for a mobile rotary drilling system for producing cased bores for piles or wells by means of so-called dry rotary drilling tools with a hydraulically height-adjustable base body, with fixed support brackets, and a flexible linkage connected to the undercarriage of the excavator and one Hydraulic-mechanical clamping device rotatably mounted in the base body for transferring the drive torque to the drill pipes.
  • the rotary drive - also known as the power turret - is adjustable in height on a drilling mast, which transmits the torque required for drilling directly to the drill pipe via a pipe adapter. The torque can be increased by switching on another drive motor.
  • the increased torque is not sufficient to turn the drill pipes into the control depths.
  • An even greater increase in the drive torque in the power turret would lead to overloading of the drilling mast and the superstructure.
  • oscillating casing machines are used in which the drill pipes are at an angle of rotation of about 25 ° to 30 ° back and forth.
  • Practice has shown that drill pipes can be screwed in faster and with respect to the torque more easily with the same earth resistances than those that are only moved back and forth over a short distance, i.e. in an oscillating manner, especially when harder ground layers, e.g. B. light rock, must be driven through.
  • the object of the invention is to provide a rotating hydraulic piping machine with a hydraulic-mechanical tensioning device in connection with a rotary drilling system, which does not require its own hydraulic drive in order to screw in drilling pipes to greater depths. It is essential to the further object of the invention to design the piping machine in weight and height in such a way that it can be used, transported and implemented as a closed, movable unit with the rotary drilling rig, and above all that through the interchangeably combinable drive units, either the drill pipe transmissible torque can be adapted to the locally prevailing earth resistance or increased if necessary.
  • the invention is based on a known hydraulic piping machine as an attachment for a mobile rotary drilling rig with the features mentioned at the beginning, and it comprises as a first solution to the problem described above a torque-increasing, a drive or chain sprocket containing power transmission between the in
  • the invention comprises a torque-increasing power transmission gearbox containing a drive or chain sprocket between the hydraulic-mechanical tensioning device rotatably mounted in the base body and a KellyBox mounted in a mounting housing attached to the base body as a releasable connecting means to the drive or chain sprocket
  • a counter-adapter can be used for a connection adapter which is connected directly to a power head which can be raised and lowered on a drilling mast, so that the torque of the power head can be increased to the hydraulic-mechanical clamping device which clamps the drill pipe.
  • the torque of the power rotary head is passed into the piping machine according to the invention and converted there into a larger torque.
  • This can be done via the Kelly rod (drill pipe) or via a connection adapter.
  • the torque can also be transmitted via a connection adapter instead of via a Kelly rod.
  • the Kelly box is arranged in the attachment housing attached to the base body, and this is used with a counter adapter for the connection adapter that is directly connected to the power swivel head that can be raised and lowered on the drilling mast, so that the torque of the power swivel head is transferred to the hydraulic-mechanical clamping device that clamps the drill pipe.
  • a gear drive as a toothed ring / toothed pinion pair or a chain drive as a chain toothed ring / chain pinion pairing can be used as the power transmission gear.
  • the Kelly rod or the connection adapter can be brought into engagement with the Kelly box of the casing machine; the incoming torque is then converted into a larger torque with a lower number of revolutions within the base body of the casing machine by the power transmission gear and transmitted to the drill pipe.
  • the drill pipe can also be drilled to greater depths or through harder ground layer Bring in fully rotating without the need for a separate hydraulic drive for the piping machine. Only the torques coming from the power turret and from the drill rod or the Kelly rod are used.
  • connection possibility for the parts of the power transmission, such as the drive pinion or sprocket, and the attachment housing enclosing the Kelly box are provided on both sides of the base body of the piping machine; the drill rod or the Kelly rod can then be brought into engagement either on the left or right of the base body, as seen from the carrier vehicle.
  • the free-standing connection for this attachment housing can be used advantageously for attaching a plastic lubrication pinion.
  • the base body of the piping machine according to the invention is preferably connected to the undercarriage of the rotary drilling system by a linkage. This can be done, for example, by means of hydraulically adjustable telescopic rods or mechanical telescoping, which act on both sides of the base body.
  • a further third embodiment of the invention for solving the task described above in a generic piping device comprises a) a torque-increasing, a drive or chain sprocket power transmission gear between the hydraulic-mechanical tensioning device rotatably mounted in the base body and a mounting housing attached to the base body as Detachable connection means to the Kelly box drive or chain sprocket, which can be exchanged for an attachable hydraulic gear motor that can be connected to the drive or chain sprocket, which means
  • Hydraulic line connections are connected to the hydraulic drive systems of the drive motor of the excavator, and b) coupling of the connection adapter connected to the power rotary head, which can be raised and lowered on a drilling mast, to a pipe adapter connected to the drill pipe.
  • This form of training can also be produced in a simple manner by replacing the interchangeable Kelly box with a hydraulic geared motor, the hydraulic supply of which can be produced by connecting the excavator to the hydraulic auxiliary system.
  • a hydraulic geared motor the hydraulic supply of which can be produced by connecting the excavator to the hydraulic auxiliary system.
  • the powerful energy source of the traction motor is used to transmit torque to the drill pipe.
  • a connection for an attachment housing for receiving a toothed or chain sprocket is provided on both sides of the base body, then a hydraulic motor can also be connected to this second attachment housing and used to amplify the torque to be transmitted to the drill pipe.
  • the drive source is available independently of the drive motor hydraulics of the excavator from the power head, which is vertically displaceable on the drilling mast and can be coupled with its connected connection adapter to a pipe adapter connected to the drill pipe.
  • the invention With a generic hydraulic casing machine as an attachment to an excavator for a mobile rotary drilling rig, the invention thus opens up three variable possibilities for transmitting the drive power to the drill pipe. It thus achieves the task mentioned at the outset of creating such a piping machine in a simple and easily implementable manner from drilling point to drilling point, which in a previously unknown manner is capable of transmitting up to very high drive powers as torque to the drill pipe, with the possibility is given to gradually adjust the drive power depending on the prevailing local conditions. Further features of the invention can be found in the exemplary embodiment shown in the drawing and explained in more detail below. Show it
  • Fig. 1 in side view the part essential to the invention
  • Fig. 2 shows the essential parts of the machine of FIG. 1 in
  • FIG. 3 shows a top view of the rotary drilling rig according to FIG. 1 below the line A-A with the sideways pivoted superstructure and drilling mast;
  • Fig. 4 is the front view of FIG. 2 with impending Torque introduction via the rotary head connection adapter;
  • FIG. 6 shows, partly in section, the piping mechanism according to the invention according to FIG. 5, but with a chain drive as a power transmission gear;
  • Fig. 7 in side view of the essential part of the invention of a rotary drilling rig with the inventive rotary drilling machine and torque transmission
  • Fig. 8 is a plan view of the rotary drilling rig of FIG. 7 from below the line B-B
  • FIG. 9 shows a vertical section C-C through the base body of the piping machine according to FIG. 8 with a gear force transmission gear
  • FIG. 10 shows a vertical section C-C through the base body of the piping machine according to FIG. 8 with a chain drive as a power transmission gear.
  • Power head 13 on the drill pipe 17 can be brought into positive connection with the latter by means of the pipe adapter 29.
  • the base body 1 of the piping machine is coupled to the undercarriage 10 by the articulations 9 in connection with the telescopic rods 23, 24.
  • the base body 1 is hydraulically height-adjustable by means of a lifting foot cylinder 7 and is supported in a stationary manner on the ground by claws 8.
  • a hydraulic-mechanical (wedge) clamping device 2 for the drill pipe 17 is arranged in the base body 1; it is rotatably supported by ball races 4.
  • the clamping device is provided with hydraulic clamping cylinders 6 for actuating a clamping wedge arrangement.
  • the tensioning device 2 On its circumference, the tensioning device 2 has a ring gear 3 or chain ring gear 25 with ring bearings. which is in engagement with a drive pinion 5 or via a drive chain 27 with the chain pinion 26.
  • the drive or chain pinion 5 or 26 is mounted in an attachment housing 11 arranged on the side of the base body 1 and is in operative connection with a so-called Kelly box 12, which is used for the positive reception of the pivot pin 22 of the Kelly rod 19.
  • a connection option for an add-on housing 11 is preferably provided on both sides of the basic body 1 of the piping machine; each attachment housing can be provided with a drive pinion 5 or a chain pinion 26. so that - seen from the carrier vehicle of the rotary drilling rig - the drill rod or the Kelly rod 19 can be brought into engagement either on the left or on the right on the base body 1.
  • the connection that is not used in each case can be used for attaching a plastic lubricating tool 20 (FIGS. 2 to 4).
  • both attachment housings 11 with a drive pinion 5
  • a drive pinion 5 is operatively connected to a Kelly box 12 which controls the torque by engagement of the pivot pin 22 of the Kelly rod 19 receives while the other drive pinion 5 is coupled to a hydraulic gear motor 28 (Fig. 7 to 10) which is connected to the chassis hydraulic system of the carrier vehicle and supplies the hydraulic motor.
  • the superstructure 16 with the drilling mast 15 is pivoted horizontally, as can be seen in FIG. 3, so that the Kelly rod 19 can be coupled into the Kelly box 12 of the add-on housing 11 by lowering.
  • a counter adapter 18 on an attachment housing (11) equipped with a drive pinion 3 or a chain pinion 26 either with the Kelly box 12 or directly connected to the aforementioned pinions, which is connected to the connection adapter 14 can be coupled to the power turret 13. In this way, the torque of the rotary head 13 can be increased very considerably.
  • the drill pipe 17 is guided through the open tensioning device 2 and inserted with the lowered power head 13 via the connection adapter 14 and the pipe adapter 29, directly rotating, pressing. Only when the jacket friction of the drill pipe 17 becomes greater than the maximum torque of the rotary head 13 is the hydraulic-mechanical clamping device 2 clamped on the drill pipe 17, so that a torque can be transmitted directly to the jacket of the drill pipe 17.
  • This clamp connection of the drill pipe 17 with the tensioning device 2 can be used in addition to the above-described torque introduction from the rotary head 13 via the connection adapter 14 and the pipe adapter 29 for an additional torque transmission in that, according to the further teaching of the invention, instead of the Kelly box 12, a hydraulic geared motor 28 is coupled to at least one of the drive or chain sprockets 3 or 26, so that its torque is increasingly transmitted to the drill pipe via the power transmission gear.
  • the hydraulic geared motor 28 is connected to the chassis hydraulic unit and is supplied by this system.
  • Kelly box 12 connected counter adapter 18 to one or both of the drive or chain sprockets 3 and 26, which are mounted in one or both of the add-on housings 11, to increase the drilling power.
  • the transmission gear can also be formed by a chain drive consisting of the chain wheel 26, the chain ring 25 and the chain 27.
  • a chain drive can also be realized in this way. that two chain rings 25 are arranged side by side on the same axis.
  • the invention thus enables several possible combinations of the drives for the transmission of the torque and thus the drive power, and it is with the utilization of these possibilities, namely increased power of the power rotary head 13 with an additional motor and more direct
  • the greater reaction forces from the stronger torque can be dissipated in the shortest possible way from the base body 1 via the linkage 9 by means of hydraulically or mechanically adjustable telescopic rods 23, 24 by introducing them into the undercarriage.

Description

Beschreibung
Hydraulische Verrohrunqsmaschine als Anbaugerat für eine
mobile Drehbohranlage
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper, mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen, und einer mit dem Unterwagen des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung sowie einer im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulischmechanischen Spannvorrichtung zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre.
Mit diesen Drehbohranlagen für das Trocken-Drehbohrverfahren, die mittels Schneid- und Fräswerkzeugen das Erdreich lösen und auch aus dem Boden fördern, lassen sich die zum Schutz des Bohrloches erforderlichen Rohre eindrehen. Dabei wird der Drehantrieb - auch Kraftdrehkopf genannt - höhenverstellbar an einem Bohrmast geführt, der das zum Bohren erforderliche Drehmoment wird über einen Rohr-Adapter direkt auf das Bohrrohr überträgt. Durch Zuschalten eines weiteren Antriebsmotors kann das Drehmoment gesteigert werden.
In vielen Fällen reicht auch das vergrosserte Drehmoment nicht aus, um die Bohrrohre bis in die Regeltiefen, einzudrehen. Eine noch grössere Leistungs-Erhöhung des AntriebsDrehmoments im Kraftdrehkopf würde zur Überlastung des Bohrmastes und des Oberwagens führen.
Vielfach werden auch oszillierende Verrohrungsmaschinen eingesetzt, bei denen die Bohrrohre in einem Drehwinkel von ca. 25° bis 30° hin und her bewegt werden. Die Praxis hat erwiesen, dass sich Bohrrohre bei gleichen Erdwiderständen drehend schneller und auf das Drehmoment bezogen leichter eindrehen lassen als solche, die nur auf kurzem Wege hin und her, also oszillierend, bewegt werden, besonders dann, wenn härtere Bodenschichten, z. B. leichter Fels, durchfahren werden müssen.
Bekannte drehende Verrohrungsmaschinen mit hydraulischmechanischer Spannvorrichtung sind mit einem separaten Antrieb mit hydraulischen Getriebemotor versehen. Diese BohrAggregate sind derart schwer und hoch, so dass das Umsetzen von Bohrpunkt zu Bohrpunkt als geschlossene Einheit mit der Drehbohranlage nicht möglich ist. Ausserdem verteuern die Kosten der Getriebemotore die Vorrichtung, und deren Baugrössen führen zu hohen, umgünstigen Bauhöhen der Grundkörper.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine drehende hydraulische Verrohrungsmaschine mit hydraulisch-mechanischer Spannvorrichtung in Verbindung mit einer Drehbohranlage zu schaffen, die keinen eigenen Hydraulikantrieb benötigt, um Bohrrohre auch in grössere Tiefen einzudrehen. Hierbei gehört es wesentlich zur weiteren Aufgabe der Erfindung, die Verrohrungsmaschine in Gewicht und Bauhöhe derart auszubilden, dass sie sich mit der Drehbohranlage als geschlossene, bewegliche Einheit einsetzen, transportieren und umsetzen lässt, und vor allem auch, dass durch austauschbar kombinierbare Antriebseinheiten wahlweise das auf die Bohrrohre übertragbare Drehmoment sich an die örtlich vorherrschenden Erdwiderstände anpassen bzw. sofern erforderlich steigern lässt.
Die Erfindung geht aus von einer bekannten hydraulischen Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage mit den eingangs genannten Merkmalen, und sie umfasst als eine erste Lösung der oben beschriebenen Aufgabe ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe zwischen der im
Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung und einer in einem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse gelagerten Kelly-Box zur Aufnahme des von einer Kelly-Stange übertragenen Drehmoments von einem an einem Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf. Als eine alternative zweite Lösung dieser Aufgabe umfasst die Erfindung ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe zwischen der im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulischmechanischen Spannvorrichtung und einer in einem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse als lösbares Verbindungsmittel zum Antriebs- oder Kettenritzel gelagerten KellyBox, in die ein Gegenadapter für einen mit einem an einem Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf direkt verbundenen Anschluss-Adapter einsetzbar ist, so dass das Drehmoment des Kraftdrehkopfes erhöht auf die das Bohrrohr klemmende hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung übertragbar ist.
Nach der Erfindung wird das Drehmoment des Kraftdrehkopfes in die erfindungsgemässe Verrohrungsmaschine geleitet und dort in ein grösseres Drehmoment umgewandelt. Dies kann sowohl über die Kellystange (Bohrgestänge) oder aber über einen Anschluss-Adapter erfolgen. Nach der zweiten, alternativen Ausbildungsform der Erfindung kann die Übertragung des Drehmomentes statt über eine Kelly-Stange auch über einen Anschluss-Adapter erfolgen. In dem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse ist auch in diesem Fall die Kelly-Box angeordnet, und diese ist mit einem Gegenadapter für den mit dem am Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf direkt verbundenen AnschlussAdapter eingesetzt, so dass das Drehmoment des Kraftdreh- kopfs erhöht auf die das Bohrrohr klemmende hydraulischmechanische Spannvorrichtung übertragen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dies im wesentlichen durch folgende Massnahmen verwirklicht: a) die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung an ihrem
Aussenumfang einen Zahnkranz oder einen Kettenzahnkranz aufweist, und b) in dem seitlich am Grundkörper der Verrohrungsmaschine angeordneten Anbaugehäuse ein mit dem Zahnkranz oder Kettenzahnkranz im Zahn- oder Ketteneingriff stehendes Antriebsritzel oder Kettenritzel gelagert, welches mit einer Kelly-Box in Wirkverbindung steht, mit welcher c) der Drehzapfen der am Bohrmast der Anlage hydraulisch
heb- und senkbar geführten Kelly-Stange als losbares Verbindungsmittel in Eingriff gebracht werden kann.
Als Kraftübertragungsgetriebe kann ein Zahnradantrieb als Zahnkranz/Zahnritzel- Paarung oder ein Kettentrieb als Kettenzahnkranz/Kettenritzel-Paarung eingesetzt sein.
Wenn das durch einen Bohrrohr-Adapter vom Kraftdrehkopf direkt auf das Bohrrohr übertragene Drehmoment zum Eindrehen der Bohrrohre nicht mehr ausreicht, kann die KellyStange oder der Anschluss-Adapter mit der Kelly-Box der Verrohrungsmaschine in Eingriff gebracht werden; das ankommende Drehmoment wird dann innerhalb des Grundkörpers der Verrohrungsmaschine durch das Kraftübertragungsgetriebe in ein grösseres Drehmoment mit geringerer Umdrehungszahl umgewandelt und auf das Bohrrohr übertragen.
Mit dem so vergrosserten Drehmoment lässt sich das Bohrrohr auch in grössere Bohrtiefen oder durch härtere Bodenschich- ten volldrehend einbringen, ohne dass ein eigener Hydraulikantrieb für die Verrohrungsmaschine erforderlich wäre. Genutzt werden ausschliesslich die vom Kraftdrehkopf und vom Bohrgestänge bzw. der Kelly-Stange kommenden Drehmomente.
Indem die baugrossen und kostenaufwendigen Hydraulik-Getriebemotore innerhalb der Verrohrungsmaschine entfallen, wird deren Eigengewicht und auch ihre Bauhöhe so verringert, dass das Umsetzen der Verrohrungsmaschine zusammen mit der Drehbohranlage als Trägergerät in geschlossener Einheit möglich ist. Wegen der reduzierten Bauhöhe ist eine 360°-Schwenkung des Oberwagens der Bohranlage möglich.
Es ist von Vorteil, wenn beidseitig am Grundkörper der Verrohrungsmaschine eine Anschlussmöglichkeit für das Teile des Kraftübertragungsgetriebes, wie Antriebsritzel oder Kettenrad, und die Kelly-Box umschliessende Anbaugehäuse vorgesehen ist; es kann dann das Bohrgestänge bzw. die KellyStange vom Trägerfahrzeug aus gesehen wahlweise links oder rechts am Grundkörper in Eingriff gebracht werden. Der jeweils freistehende Anschluss für dieses Anbaugehäuse kann in vorteilhafter Weise für das Anbringen eines KunststoffSchmierritzels genutzt werden. Vorzugsweise ist der Grundkörper der erf indungsgemässen Verrohrungsmaschine durch eine Anlenkung mit dem Unterwagen der Drehbohranlage verbunden. Dies kann z.B. mittels hydraulisch verstellbarer Teleskopstangen oder mechanischer Teleskopierung geschehen, die beidseitig am Grundkörper angreifen. Dadurch werden die grossen Reaktionskräfte, die an der Verrohrungsmaschine auftreten, wenn erf indungsgemäss das Drehmoment des Bohrgestänges bzw. der Kelly-Stange über das Kraftübertragungsgetriebe und die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung auf das Bohrrohr übertragen wird, auf dem kürzesten Weg in den stabilen Unterwagen der Drehbohranlage geleitet. Eine weitere dritte Ausführungsform der Erfindung zur Lösung der gestellten, eingangs beschriebenen Aufgabe bei einer gattungsgemässen Verrohrungsvorrichtung umfasst a) ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel Kraftübertragungsgetriebe zwischen der im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung und einer in einem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse als lösbares Verbindungsmittel zum Antriebsoder Kettenritzel gelagerten Kelly-Box, die gegen einen ansetz- und mit dem Antrieb- oder Kettenritzel verbindbaren Hydraulik-Getriebemotor austauschbar ist, der mittels
Hydraulik-Leitungsverbindungen an die Hyraulikantriebsanläge des Fahrmotors des Baggers angeschlossen ist sowie b) Ankupplung des an den an einem Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf angeschlossenen Anschlussadapters an einen mit dem Bohrrohr verbundenen RohrAdapter.
Diese Ausbildungsform ist in ebenfalls einfacher Weise dadurch herstellbar, dass die austauschbare Kelly-Box ersetzt wird durch einen Hydraulik-Getriebemotor, dessen Hydraulikversorgung durch Anschliessen an die Hydraulik-Antnebsanlage das Fahrmotors des Baggers herstellbar ist. Dadurch wird die starke Energiequelle des Fahrmotors zur Drehmomentübertragung auf das Bohrrohr genutzt. Wenn, wie ebenfalls vorgeschlagen, am Grundkörper beidseitig ein Anschluss für ein Anbaugehäuse zur Aufnahme eines Zahn- oder Kettenritzels vorgesehen ist, dann kann auch an diesem zweiten Anbaugehäuse ein Hydraulikmotor angeschlossen und zur Verstärkung des auf das Bohrrohr zu übertragenden Drehmoments eingesetzt werden.
Erf indungsgemäss steht eine weitere selbständige Energie Antriebsquelle unabhängig von der Fahrmotorhydraulik des Baggers von dem am Bohrmast höhenverschiebbar geführten Kraftdrehkopf zur Verfügung, der mit seinem angeschlossenen Anschlussadapter an einen mit dem Bohrrohr verbundenen Rohradapter ankuppelbar ist.
Damit eröffnet die Erfindung bei einer gattungsgemässen hydraulischen Verrohrungsmaschine als Anbaugerät an einen Bagger für eine mobile Drehbohranlage drei variable Möglichkeiten, die Antriebsleistung auf das Bohrrohr zu übertragen. Damit löst sie die eingangs genannte Aufgabe, eine solche Verrohrungsmaschine in einer leichten und ohne weiteres von Bohrpunkt zu Bohrpunkt einfach umsetzbaren Ausbildungsweise zu schaffen, die in bisher nicht bekannter Weise bis zu sehr hohen Antriebsleistungen als Drehmoment auf das Bohrrohr zu übertragen vermag, wobei die Möglichkeit gegeben ist, je nach den örtlich vorherrschenden Verhältnissen die Antriebsbleistungen stufenweise anzupassen. Weitere Merkmale der Erfindung können dem in der Zeichnung dargestellten und im folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiel entnommen werden. Es zeigen
Fig. 1 in Seitenansicht den erfindungswesentlichen Teil
einer Drehbohranlage mit der erfindungsgemässen Verrohrungsmaschine und Drehmomentübertragung mittels Kelly-Stange;
Fig. 2 die wesentlichen Teile der Maschine nach Fig. 1 in
Vorderansicht mit seitlich aus der Bohrachse verschwenktem Bohrmast;
Fig. 3 eine Draufsicht der Drehbohranlage gemäss Fig. 1 unterhalb der Linie A-A mit seitlich verschwenktem Oberwagen und Bohrmast;
Fig. 4 die Vorderansicht gemäss Fig. 2 bei bevorstehender Drehmomenteinleitung über den Kraftdrehkopf-Anschluss-Adapter;
Fig. 5 teilweise im Schnitt die erf indungsgemässe Verrohrungsmaschme mit eingesetztem Bohrrohr und Drehmomenteinleitung über die Kelly-Stange und die KellyBox mit einem Zahnrad-Kraftübertragungsgetriebe
Fig. 6 teilweise im Schnitt die erf mdungsgemässe Verrohrungsmaschme gemäss Fig. 5, ]edoch mit einem Kettentrieb als Kraftübertragungsgetriebe;
Fig. 7 in Seitenansicht den erfindungswesentlichen Teil einer Drehbohranlage mit der erf indungsgemässen Drehbohrmaschine und Drehmomentübertragung mittels
Kraftdrehkopf und Adapteranordnung sowie auch mit Hydraulikmotor auf die Spannvorrichtung
Fig. 8 eine Draufsicht der Drehbohranlage gemäss Fig. 7 von unterhalb der Linie B-B
Fig. 9 einen vertikalen Schnitt C-C durch den Grundkörper der Verrohrungsmaschiune gemäss Fig. 8 mit einem Zahnradkraftübertragungsgetriebe ;
Fig. 10 einen vertikalen Schnitt C-C durch den Grundkörper der Verrohrungsmaschine gemäss Fig. 8 mit einem Kettentrieb als Kraftübertragungsgetrtriebe.
In den Fig. 1. 3, 7 und 8 ist erkennbar, wie am Unterwagen 10 des Baggers als Trägerfahrzeug mittels der Anlenkungen 9 und 23, 24 die Verrohrungsmaschine mit ihren Grundkörper 1 angekuppelt ist. Am Oberwagen 16 ist in bekannter Weise ein Eohrmast 15, auch Bohrmäkler genannt, angelenkt, an welchem heb- und senkbar der Kraftdrehkopf 13 geführt ist. Mit dem Kraftdrehkopf 13 verbunden ist ein Anschluss Adapter 14, der zur Übertragung des Drehmomentes vom
Kraftdrehkopf 13 auf das Bohrrohr 17 mit diesem mittels des Rohr-Adapters 29 in formschlussige Verbindung gebracht werden kann.
An den Unterwagen 10 ist der Grundkörper 1 der Verrohrungsmaschme durch die Anlenkungen 9 in Verbindung mit den Teleskopstangen 23, 24 angekuppelt. Der Grundkörper 1 ist durch Hub-Fusszylmder 7 hydraulisch höhenverstellbar und durch Abstutzpratzen 8 auf dem Erdboden ortsfest aufgelagert.
Ferner ist in dem Grundkörper 1 ist eine hydraulisch-mechanische (Keil-) Spannvorrichtung 2 für das Bohrrohr 17 angeordnet; sie ist durch Kugellaufringe 4 drehbar gelagert. Die Spannvorrichtung ist mit hydraulischen Spannzylindern 6 zur Betätigung einer Spannkeilanordnung versehen. An ihrem Umfang weist die Spannvorrichtung 2 einen Zahnkranz 3 oder Kettenzahnkranz 25 mit Kranzlagern auf. der mit einem Antriebsritzel 5 oder über eine Antriebskette 27 mit dem Kettenritzel 26 in Eingriff steht. Das Antriebs- oder Kettensritzel 5 bzw. 26 ist in einem seitlich am Grundkörper 1 angeordneten Anbaugehäuse 11 gelagert und steht mit einer sogenannten Kelly-Box 12 in Wirkverbindüng, die zur zur formschlüssigen Aufnahme des Drehzapfens 22 der Kelly-Stange 19 dient.
Vorzugsweise ist am Grundkörper 1 der Verrohrungsmaschine beidseitig je eine Anschlussmoglichkeit für ein Anbaugehäuse 11 vorgesehen; jedes Anbaugehäuse kann mit einem Antriebsritzel 5 oder einem Kettenritzel 26 versehen sein. so dass - vom Trägerfahrzeug der Drehbohranlage aus gesehen - das Bohrgestange bzw. die Kelly-Stange 19 wahlweise links oder rechts am Grundkörper 1 in Eingriff gebracht werden kann. Der jeweils nicht benutzte Anschluss kann für die Anbringung eines Kunststoff-Schmiemtzels 20 genutzt werden (Fig. 2 bis 4). Es ist jedoch auch möglich beide Anbaugehäuse 11 mit ]e einem Antriebsritzel 5 auszurüsten, wobei die Anordnung derart getroffen sein kann, dass ein Antriebsritzel 5 mit einer Kelly-Box 12 in Wirkve rbindung steht, welche das Drehmoment durch Eingriff des Drehzapfens 22 der KellyStange 19 erhält, während das andere Antriebsritzel 5 mit einem Hydraulik-Getriebemotor 28 (Fig. 7 bis 10) gekuppelt ist, der an die Fahrwerks-Hydraulikanlage des Trägerfahrzeugs angeschlossen ist und den Hydraulikmotor versorgt.
Mit dem Kraftdrehkopf 13 in drehfester Verbindung steht die als Bohrgestänge wirkende und in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Kelly-Stange 19. Der Oberwagen 16 mit dem Bohrmast 15 ist horizontal verschwenkt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, so dass die Kelly-Stange 19 in die Kelly-Box 12 des Anbaugehäuses 11 durch Absenken einkuppelbar ist.
Ferner ist es auch möglich - siehe Fig. 4 - an einem mit einem Antriebsritzel 3 oder einem Kettenritzel 26 ausgerüsteten Anbaugehäuse (11) entweder mit der Kelly-Box 12 oder unmnittelbar mit den vorgenannten Ritzeln verbunden einen Gegenadapter 18 anzuordnen, der mit dem AnschlussAdapter 14 am Kraftdrehkopf 13 kuppelbar ist. Auf diese Weise kann das Drehmoment des Kraftdrehkopfes 13 ganz erheblich gesteigert werden.
Vor dem Einsatz der erfindungsgemässen Verrohrungsmaschine wird das Bohrrohr 17 durch die offene Spannvorrichtung 2 geführt und mit dem abgesenkten Kraftdrehkopf 13 über den Anschluss-Adapter 14 und den Rohr-Adapter 29 direkt drehend, drückend eingebracht. Erst dann, wenn die Mantelreibung des Bohrrohres 17 grosser wird als das maximale Drehmoment des Kraftdrehkopfes 13, wird auf dem Bohrrohr 17 die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung 2 festgeklemmt, so dass ein Drehmoment unmittelbar auf den Mantel des Bohrrohres 17 übertragen werden kann. Diese Klemm-Verbindung des Bohrrohres 17 mit der Spannvorrichtung 2 kann zusätzlich zu der obenbeschriebenen Drehmomenteinleitung vom Kraftdrehkopf 13 über den AnschlussAdapter 14 und den Rohr-Adapter 29 zu einer zusätzlichen Drehmomentübertragung dadurch genutzt werden, dass gemäss der weiteren Lehre der Erfindung anstelle der Kelly-Box 12 mit wenigstens einem der Antriebs-oder Kettenritzel 3 bzw. 26 ein Hydraulik-Getriebemotor 28 gekuppelt ist, so dass dessen Drehmoment über das Kraftübertragungsgetriebe verstärkt auf das Bohrrohr übertragen wird. Der Hydraulik-Getriebemotor 28 ist an das Fahrwerks-Hyraulik-Aggregat angeschlossen und wird von dieser Anlage versorgt.
Diese Möglichkeit kann erf mdungsgemäss kombiniert werden. um mit dem mittels Kelly-Stange 19 über die Kelly-Box 12 und/oder mittels Anschluss-Adapter 14 und den mit der
Kelly-Box 12 verbundenen Gegenadapter 18 auf eine oder beide der in einem oder beiden Anbaugehäuse 11 gelagerten Antriebs- oder Kettenritzel 3 bzw. 26 übertragbaren zusätzliehen Drehmoment die Bohrleistung zu steigern. Gemass
Fig. 6 kann das Übersetzungsgetriebe auch von einem Kettentrieb, bestehend aus dem Kettenrad 26. dem Kettenkranz 25 sowie der Kette 27 gebildet sein. Bei der Ausführungsform mit zwei Anbaugehäusen 11 beidseitig des Grundkörpers 1 kann ein Kettenantrieb auch dadurch verwirklicht werden. dass zwei Kettenkranze 25 gleichachsig nebeneinander angeordnet werden.
Damit ermöglicht die Erfindung mehrere Kombinationsmöglichkeiten der Antriebe der Übertragung des Drehmoments und damit der Antriebsleistung, und es ist bei Ausnutzung der dieser Möglichkeiten, nämlicher verstärkte Leistung des Kraftdrehkopfes 13 mit einem Zusatzmotor und direkter
Kraftübertragung auf das Bohrrohr und gleichtzeitige Drehmomenteinleitung über die beiden Anbaugehäuse 11 beidseitig des Grundkörpers 1 auf die Spannvorrichtung 2 eine hohe Bohrleistung, ausreichend für grosse Verrohrungs- tiefen zu erreichen.
Die grösseren Reaktionskräfte aus dem stärkeren Drehmoment lassen sich auf kürzestem Wege vom Grundkörper 1 über die Anlenkung 9 mittels hydraulisch oder mechanisch verstellbarer Teleskopstangen 23, 24 durch Einleiten in den Unterwagen abführen.

Claims

Ansprüche
1. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für
eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter
Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper (1), mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen (8), und einer mit dem Unterwagen (10) des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung (9) sowie einer im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulischmechanischen Spannvorrichtung (2) zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre (17), gekennzeichnet durch ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe (3. 5, 25,
26, 27) zwischen der im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) und einer in einem am Grundkörper (1) befestigten Anbaugehäuse (11) gelagerten Kelly-Box (12) zur Aufnahme des von einer Kelly-Stange (19) übertragenen Drehmoments von einem an einem Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf (13).
2. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für
eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter
Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper (1) mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen (8) und einer mit dem Unterwagen (10) des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung (9) sowie einer im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulischmechanischen Spannvorrichtung (2) zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre (17), gekennzeichnet durch ein drehmomenterhohendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) enthaltendes Kraftübertragungsge triebe (3, 5. 25, 26, 27) zwischen der im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) und einer in einem am Grundkörper (1) befestigten Anbaugehäuse (11) als losbares Verbindungsmittel zum Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) gelagerten Kelly-Box (12), in die ein Gegenadapter (18) für einen mit einem an einem Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf (13) direkt verbundenen Anschluss-Adapter (14) emsetzbar ist, so dass das Drehmoment des Kraftdrehkopfes (13) erhöht auf die das Bohrrohr (17) klemmende hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung (2) übertragbar ist.
3. Verrohrungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung (2) an
ihrem Aussenumfang einen Zahnkranz (5) oder einen Kettenzahnkranz (25) aufweist, und b) in dem seitlich am Grundkörper (1) der Verrohrungsmaschine angeordneten Anbaugehäuse (11) ein mit dem Zahnkranz (5) oder Kettenzahnkranz (25) im Zahn- oder Ketteneingriff stehendes Antriebsritzel (3) oder Kettenritzel (26) gelagert, welches mit einer Kelly-Box (12) in Wirkverbindung steht, mit welcher c) der Drehzapfen (22) der am Bohrmast (15) der Anlage
hydraulisch heb- und senkbar geführten Kelly-Stange (19) als losbares Verbindungsmittel in Eingriff gebracht werden kann.
4. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kelly-Box (12) mit einem das Dreh- moment übertragenden Gegenadapter (18) in Verbindung steht, auf welchen das Drehmoment des mit dem am Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopfes (13) direkt verbundenen Anschluss-Adapters (14) als lösbares Verbindungsmittel übertragbar ist.
5. Verrohrungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig am Grundkörper (1) ]e eine Anschlussmöglichkeit für das Teil des Kraftübertragungsgetriebes (3, 26) und die Kelly-Box (12) umschliessende Anbaugehäuse (11) vorgesehen ist.
6. Verrohrungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) mittels hydraulisch oder mechanisch verstellbarer Teleskopstangen (23, 24), die beidseitig am Grundkörper (1) angreifen, am Unterwagen (10) der Drehbohranlage mittels Anlenkung (9) angelenkt ist.
7. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für
eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter
Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch hohenverstellbaren Grundkörper (1) mit ortsfest aufgelagerten Abstutzpratzen (8), und einer mit dem Unterwagen (10) des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung (9) sowie einer im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulischmechanischen Spannvorrichtung (2) zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre (17), gekennzeichnet durch a) ein drehmomenterhohendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) Kraftübertragungsgetriebe (3. 5, 25, 26, 27) zwischen der im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) und einer in einem am Grundkörper (1) befestigten Anbaugehäuse (11) als losbares Verbindungsmittel zum Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) gelagerten Kelly-Box (12), die gegen einen ansetzund mit dem Antrieb- oder Kettenritzel (3, 26) verbindbaren Hydraulik-Getriebemotor (28) austauschbar ist, der mittels Hydraulik-Leitungsverbindungen an die Hyraulikantriebsanlage des Fahrmotors des Baggers angeschlossen ist sowie b) Ankupplung des an den an einem Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf (13) angeschlossenen Anschlussadapters (14) an einen mit dem Bohrrohr (17) verbundenen Rohr-Adapter (29).
8. Verrohrungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zweiteilig und in ein Grundkörper-Oberteil (la) und ein Grundkörper-Unterteil (lb) teilbar ist, wobei das Oberteil (la) mit dem Unterteil (lb) mittels Ringflanschen gegeneinander
]ustiert und durch Verschraubung verbunden ist.
9. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) von geringerer Bauhohe (h) ist als der Freiraum unterhalb der Unterkante des Bohrmastes (15) betragt.
10. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Bauhöhe (h) des Grundkörpers (1 höchstens 1 m beträgt.
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