EP0886034B1 - Bohrvorrichtung - Google Patents

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EP0886034B1
EP0886034B1 EP98110952A EP98110952A EP0886034B1 EP 0886034 B1 EP0886034 B1 EP 0886034B1 EP 98110952 A EP98110952 A EP 98110952A EP 98110952 A EP98110952 A EP 98110952A EP 0886034 B1 EP0886034 B1 EP 0886034B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rod
chuck
locking member
length
rotation drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98110952A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0886034A3 (de
EP0886034A2 (de
Inventor
Franz-Josef Püttmann
Gerhard Balve
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tracto Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tracto Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tracto Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen KG filed Critical Tracto Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen KG
Publication of EP0886034A2 publication Critical patent/EP0886034A2/de
Publication of EP0886034A3 publication Critical patent/EP0886034A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0886034B1 publication Critical patent/EP0886034B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • E21B7/30—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring without earth removal
    • 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
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E21B19/086—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods with a fluid-actuated cylinder

Definitions

  • the invention relates to a device for manufacturing and expanding boreholes and destroying them and replacing underground pipelines or for driving pipes.
  • a drilling device for the destructive replacement of a For example, underground pipeline is out U.S. Patent 4,507,019.
  • This device consists of a frame with an adjustable Bearing piece for two feed cylinders connected by a slide.
  • a rotary drive is arranged on the slide, its horizontal shaft with an external thread is provided and with the internal thread on rear end of a multi-shot Screw drill pipe screwed.
  • the frame requires the known device a large construction or launch pit.
  • German laid-open publication 41 13 422 suggests Mount head with a clamping device and one Clamping and turning device in front.
  • the clamping device has two clamping jaws that grip the pipe and that of hydraulic cylinders be driven to the pipe between clamp and secure against twisting.
  • the clamping and rotating device has one around the tube axis rotatable support on which two of opposite Side jaws acting on the tube arranged are driven by one cylinder at a time.
  • Another Cylinder drives a holder in such a way that it rotates around the axis of the Tube is turned around.
  • German patent specifications also has the aforementioned disadvantages 41 22 350 well-known drill, which in terms of its space requirements is arranged above ground and initially an inclined downward Auxiliary drilling creates to reach the laying depth and then in a horizontal To continue drilling.
  • Such devices are not suitable because they are large because of their size Do not allow outside dimensions to be accommodated in the sidewalk area. Of further it is not possible, already in the sidewalk area to the laying depth to come to the house outlet on one laid along the street Main line to connect.
  • DE-AS 1 025 807 describes a rock drilling machine for screwing and boring of boring bars. It exhibits a specially designed Clamping device on, the clamping sleeve surfaces the specially designed Clamp the active surfaces of the boring bars using a frictional connection.
  • the chuck has several parts designed and has a union nut to produce an axial Resilience. When inserting the locking piece of the boom section the union nut must be loosened manually each time to remove the Push the clamping elements radially apart. This is time consuming because separate handles are required for this. In addition, in the starting pit Space for performing the manual work is provided become.
  • the problem lies with the invention based on creating a device, the space requirement is small and a quick connection of a boom section to the rotary drive on the one hand and the rear end of one already in the ground Linkage allowed on the other hand.
  • the invention proposes a device of the beginning mentioned type, the rotary drive according to the invention with a Plug coupling consisting of a chuck on the one hand and a locking piece is provided at the end of a boom or boom section, that is on without the need for screwing can be easily introduced into the feed. This can for example through a radial opening of the feed happen.
  • the chuck avoids screwing on the drive side and can point in the direction of the axis of rotation, in the direction of advance have an open bowl in which the Insert the rear end of the new boom section axially leaves. This bowl then prevents the boom shot while rotating through the insertion opening falls out of the feed. Is the boom shot or seal the bowl, then it is possible, the linkage via a feed line ending in the bowl bottom to provide with a liquid.
  • the plug coupling can be made like a bayonet lock be formed and for example a forehead collar own, behind which there is at least one radial Stop is located when turning the drive shaft of the rotary drive connected chuck in both Directions for screwing the front end of the new one Device shot with the back end of one already Linkage located in the ground as a driver acts.
  • This driver preferably acts with one Stopping area of the boom section together.
  • the feed and the rotary drive with the plug-in coupling are preferably in a frame with a rod guide arranged in the at least one jacking cylinder can be arranged to the rotary drive with the plug-in coupling to move about the length of a boom shot. This can also be done preferably with the help of a arranged in the middle between the two jacking cylinders third propulsion cylinder happen Piston rod is then connected to the rotary drive. On this results in a short overall length with a long one Driving force and relatively large length of the boom section. Telescopic cylinders are also suitable for propulsion.
  • a disadvantage of such cylinders is that Forces are different at each level and therefore not continuous pushing and pulling forces and also not deliver continuous feed speed.
  • the Power transmission from cylinder to rotary actuator too over a chain deflected like a pulley take place, whereby the feed path, for example can double.
  • a cylinder block can also be used are used, the one with three piston rods is provided, one in one and the two extend others in the opposite direction.
  • the holding claw is preferably articulated with one End of a two-armed lever with a frame-fixed Pivot point, which enables a linear claw movement, if the pivot is an elongated hole, for example of the claw carrier reaches through.
  • the frame can be extended with horizontally extendable supports be provided, via which the recoil forces be introduced into the ground.
  • the boom consists of several shots with each an internal thread at one end and a locking piece with an external thread at the other end; it is not only suitable for devices of the aforementioned Kind, but in conjunction with the complementary feed also for other devices with a feed and optionally a rotary drive, for example for Bar or tube pressing devices.
  • the locking piece is preferably with at least a key surface for the rotationally fixed fixing of the boom section when screwing to the next one Linkage shot provided. Furthermore, the locking piece have a stop surface and inside of the rod section, a tubular filler from a Material with a relatively low specific Weight, for example made of plastic. This filler serves the opening cross-section of a tubular drill pipe on the for the Passing through a flushing, cutting, lubricating or steering fluid reduce necessary measure and considering its relatively low specific weight the total weight of the pipe weft is as low as possible to keep.
  • the device shown consists of a box-shaped Frame 1, in which on a not shown Carriage parallel two propulsion cylinders 2,3 are arranged, the piston rods 4,5 on the Support the rear end wall 6 of the housing 1.
  • the two Hydraulic cylinders 2, 3 are rigid via a bolt 7 connected to each other, on the middle of another cylinder 8 is stored.
  • the piston rod 9 of the middle Cylinder 8 carries one shown only schematically in Fig. 2 Console 10 on which a rotary drive 11 is mounted is.
  • the drive shaft of the rotary drive 11, not shown is rotatably connected to a plug-in coupling 12 which from a chuck 14 and a locking piece 15 on End of a rod section 16 there.
  • the boom shot 16 is aligned with a rod guide 17 on the front end wall 18 of the frame 1 and is on his front end with a slightly conical screw coupling 19 provided with an internal thread 20, which is based on the rear end of a passing first shot, for example with a drilling tool and / or a steering surface and / or a device for locating the boom tip or one already in the ground, not shown
  • the internal thread can of course also be corresponding Screw threaded pieces of broaching or expanding tools, if the linkage, for example, as a pull linkage is used.
  • the rod section 16 has a stepped bore 21,22, in the larger section 22 there is a tubular Filler 23 is located, the longitudinal bore 24 approximately has the same cross-section as the bore 21. This packing serves the weight of the boom section 16 and the clear width of the bore section 21 to decrease.
  • the screw coupling 19 opposite, rear End of the rod section 16 consists of a front Section 25 with an external thread 26 which with the internal thread 20 at the other end of the rod section corresponds and serves two similar boom sections to screw together.
  • the front section 25 close two similar stops each with two stop surfaces 28, 29 and another Section 30 with two opposite one another Key faces 31, 32.
  • the key areas own rounded lower edges, which facilitate the intervention and by rotating the boom section in the chuck 14 enable axial locking on the chuck.
  • the locking piece from the two sections 26.30 and two stops 27 can be radial Insert slot 33 into chuck 14 from above so that with an axial displacement of the rod section 16 the rear end 25 partially in a bowl 34th with a feed line 35 for a flushing, lubricating, Cutting and steering fluid intervenes.
  • the rotary drive 11 is connected to a limit switch, not shown, who ensures that the insertion slot 33 at resting feed 14 always points upwards.
  • the bowl prevents the rod section 16 or its Locking piece 15 when turning the chuck 14 out the radial slot 33 falls out. With such a turning hits at least one of the two stop surfaces 28, 29 of the stops 27 to one of two corresponding, stop surfaces not shown in the drawing Inside of the chuck 14, which acts as a driver for the boom section 16 act so that its internal thread 20 on the external thread 26 or the rear End of a boom already in the ground in Screw the shape of the threaded portion 25.
  • a radially movable with respect to the linkage Sliding piece 38 with a holding claw 39 Located on the front end wall 18 of the frame 1 below the rod guide 17 with two guide jaws 36,37 a radially movable with respect to the linkage Sliding piece 38 with a holding claw 39.
  • This holding claw is articulated with a two-armed hand or foot lever 40 connected, the pivot pin 41 in a vertical slot 42 of the sliding piece 38 is guided under the influence of two return springs fixed to the frame 43 stands. These return springs move the sliding piece 38 with the holding claw 39 in the rest position 7, from which the holding claw 39 with the help of the hand or foot lever 40 in the operating position according to Fig. 8 can move.
  • the stop 27 adjacent to the section 25 is not absolutely; it does not have to be that way either like the other attack 27. It is used for the Linkage in cooperation with the claw 39 in the axial To fix direction. This is primarily necessary when the linkage is in relatively loose Soil is located and there is a risk that the forage unintentionally when moving to the rear end of the Linkage or the last link shot hits. ever after the impact force, the linkage can then be unwanted move a bit into the earth and on Coupling with the feed no longer or only with difficulty to be possible. Grabs the holding claw on the section 30 on, then the boom section in question non-rotatably fixed and limit the two shoulders left and right of section 30 the axial movement in both directions.
  • Clamping supports 45, 46 are arranged on the side of the frame 1, with the help of which the frame in a starting pit can be tightened.
  • the device according to the invention is such that it can not only be used in a pit. Much more it is also suitable for an arrangement on a Swivel mount that allows above-ground oblique drilling. It is not so much about the compact Construction.
  • the particular advantages of the invention Quick coupling from the driven chuck on the one hand and the locking piece on the rod section on the other hand, however, are retained.
  • the invention is therefore suitable for all types of earthworks with a rotating rod, especially for Manufacture and pulling or pressing expanding of Earth drilling, to destroy, replace and insert of pipes by pressing, hitting and / or pulling. The insertion can be done by pressing, pulling and Beating happen.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen und Aufweiten von Erdbohrungen sowie zum Zerstören und Ersetzen erdverlegter Rohrleitungen oder auch zum Einrammen von Rohren.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt und haben sich in der Praxis vielfach bewährt; ihr Platzbedarf ist jedoch erheblich und erfordert beispielsweise beim Horizontalbohren eine entsprechend große Bau- bzw. Startgrube.
Eine Bohrvorrichtung zum zerstörenden Ersetzen einer im Erdreich verlegten Rohrleitung ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 4 507 019 bekannt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Rahmen mit einem verstellbaren Lagerstück für zwei mit einem Schlitten verbundene Vorschubzylinder. Auf dem Schlitten ist ein Drehantrieb angeordnet, dessen horizontale Welle mit einem Außengewinde versehen ist und sich mit dem Innengewinde am rückwärtigen Ende eines aus mehreren Schüssen bestehenden Bohrgestänges verschrauben läßt. Infolge der Längserstreckung des Rahmens erfordert die bekannte Vorrichtung eine große Bau- bzw. Startgrube.
Hinzu kommt, daß bei einer Verlängerung des Bohrgestänges der neue Gestängeschuß sowohl auf das Außengewinde der Antriebswelle als auch auf das Innengewinde am rückwärtigen Ende des Bohrgestänges bzw. des letzten Gestängeschusses ausgerichtet und sodann zunächst mit dem Außengewinde der Antriebswelle und anschließend mit dem Innengewinde des Bohrgestänges verschraubt werden muß. Das erfordert je Gestängeschuß ein zweimaliges Verschrauben und ist daher nicht nur unnötig zeitaufwendig, sondern erhöht auch den Platzbedarf, weil der Abstand zwischen der Antriebswelle einerseits und dem rückwärtigen Ende des Bohrgestänges andererseits größer als die Länge eines Gestängeschusses sein muß.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Bohrvorrichtung besteht darin, daß vor dem Einbringen eines neuen Gestängeschusses die Antriebswelle aus dem Innengewinde am Bohrgestängeende herausgeschraubt und dabei das Bohrgestänge mit Hilfe aufwendiger Zusatzaggregate festgehalten werden muß, um das Gewinde der Antriebswelle aus dem Bohrgestängeende herausschrauben zu können. Hierfür schlägt die deutsche Offenlegungsschrift 41 13 422 einen Lafettenkopf mit einer Klemmvorrichtung sowie einer Klemm- und Drehvorrichtung vor. Die Klemmvorrichtung besitzt zwei das Rohr erfassende Klemmbacken, die von Hydraulikzylindern angetrieben werden, um das Rohr zwischen sich festzuklemmen und gegen ein Verdrehen zu sichern. Die Klemm- und Drehvorrichtung besitzt einen um die Rohrachse drehbaren Träger, an dem zwei von entgegengesetzten Seiten her auf das Rohr einwirkende Klemmbacken angeordnet sind, die von jeweils einem Zylinder angetrieben werden. Ein weiterer Zylinder treibt einen Halter in der Weise an, daß diese um die Achse des Rohres herum gedreht wird.
Die vorerwähnten Nachteile besitzt auch ein aus der deutschen Patentschrift 41 22 350 bekanntes Bohrgerät, das im Hinblick auf seinen Platzbedarf oberirdisch angeordnet ist und zunächst eine schräg nach unten geneigte Hilfsbohrung schafft, um die Verlegetiefe zu erreichen und alsdann in horizontaler Richtung weiterzubohren. Zum Verlegen von Hausanschlüssen sind solche Geräte jedoch nicht geeignet, weil sie sich wegen ihrer großen Außenabmessungen nicht im Bürgersteigbereich unterbringen lassen. Des weiteren ist es nicht möglich, schon im Bürgersteigbereich auf die Verlegetiefe zu kommen, um den Hausanschluß an eine entlang der Straße verlegte Hauptleitung anzuschließen.
Die DE-AS 1 025 807 beschreibt eine Gesteinsbohrmaschine zum Verschrauben und Vortrieb von Bohrstangen. Sie weist eine speziell gestaltete Einspannvorrichtung auf, deren Spannbüchsenflächen die speziell gestalteten Wirkflächen der Bohrstangen über Kraftschluß einspannen. Um eine sichere Fixierung mittels Kraftschluß zu gewährleisten, ist das Futter mehrteilig gestaltet und weist eine Überwurfmutter zur Erzeugung einer axialen Spannkraft auf. Beim Einführen des Verschlußstückes des Gestängeschusses muß die Überwurfmutter jedesmal manuell gelöst werden, um die Spannelemente radial auseinander zu schieben. Dies ist zeitaufwendig, da dafür jeweils separate Handgriffe erforderlich sind. Zudem muß in der Startgrube Platz zur Durchführung der manuellen Arbeiten zur Verfügung gestellt werden.
Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, deren Platzbedarf gering ist und die ein schnelles Verbinden eines Gestängeschusses mit dem Drehantrieb einerseits und dem rückwärtigen Ende eines bereits im Erdreich befindlichen Gestänges andererseits erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vor, deren Drehantrieb erfindungsgemäß mit einer Steckkupplung aus einem Futter einerseits und einem Verriegelungsstück am Ende eines Gestänges bzw. Gestängeschusses versehen ist, das sich ohne die Notwendigkeit eines Verschraubens auf einfache Weise in das Futter einbringen läßt. Dies kann beispielsweise durch eine radiale Öffnung des Futters geschehen.
Das Futter vermeidet ein antriebsseitiges Schrauben und kann einen in Richtung der Drehachse weisenden, in Vortriebsrichtung offenen Napf besitzen, in den sich das rückwärtige Ende des neuen Gestängeschusses axial einstecken läßt. Dieser Napf verhindert dann, daß der Gestängeschuß während des Drehens durch die Einstecköffnung aus dem Futter herausfällt. Ist der Gestängeschuß oder der Napf mit einer Dichtung versehen, dann ist es möglich, das Gestänge über eine im Napfboden endende Zuleitung mit einer Flüssigkeit zu versorgen.
Die Steckkupplung kann nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet sein und beispielsweise einen Stirnkragen besitzen, hinter dem sich mindestens ein radialer Anschlag befindet, der beim Drehen des mit der Antriebswelle des Drehantriebs verbundenen Futters in beiden Richtungen zum Verschrauben des vorderen Endes des neuen Geräteschusses mit dem rückwärtigen Ende eines sich bereits im Erdreich befindenden Gestänges als Mitnehmer fungiert. Dieser Mitnehmer wirkt vorzugsweise mit einer Anschlagsfläche des Gestängeschusses zusammen.
Der Vorschub und der Drehantrieb mit der Steckkupplung sind vorzugsweise in einem Rahmen mit einer Gestängeführung angeordnet, in dem mindestens ein Vortriebszylinder angeordnet sein kann, um den Drehantrieb mit der Steckkupplung um etwa die Länge eines Gestängeschusses vorwärtszubewegen. Dies kann auch mit Hilfe eines vorzugsweise mittig zwischen den beiden Vortriebszylindern angeordneten dritten Vortriebszylinders geschehen, dessen Kolbenstange dann mit dem Drehantrieb verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich eine kurze Baulänge bei hoher Vortriebskraft und verhältnismäßig großer Länge des Gestängeschusses. Für den Vortrieb eignen sich auch Teleskopzylinder.
Nachteilig bei solchen Zylindern ist aber, daß die Kräfte bei den jeweiligen Stufen unterschiedlich sind und somit nicht kontinuierliche Schub- und Zugkräfte und auch nicht kontinuierliche Vorschubgeschwindigkeit liefern. Um den Vorschubweg zu vergrößern, kann die Kraftübertragung von Zylinder auf den Drehantrieb auch über eine nach Art eines Flaschenzugs umgelenkte Kette erfolgen, wodurch sich der Vorschubweg beispielsweise verdoppeln läßt.
Anstelle dreier separater Zylinder kann auch ein Zylinderblock zum Einsatz kommen, der mit drei Kolbenstangen versehen ist, von denen einer in der einen und die beiden anderen in der entgegengesetzten Richtung ausfahren.
Um ein rasches Verschrauben des vorderen Endes eines Gestängeschusses mit dem rückwärtigen Ende des Bohrgestänges zu ermöglichen, kann der Rahmen mit einer radial beweglichen Halteklaue versehen sein, die an mindestens einer Schlüsselfläche am rückwärtigen Gestängeende angreift und beim Verschrauben als Drehsicherung dient. Die Halteklaue ist vorzugsweise gelenkig mit dem einen Ende eines zweiarmigen Hebels mit einem rahmenfesten Drehpunkt gelagert, der eine lineare Klauenbewegung ermöglicht, wenn der Drehzapfen beispielsweise ein Langloch des Klauenträgers durchgreift.
Um die Vorrichtung in der Bau- bzw. Startgrube zu fixieren, kann der Rahmen mit horizontal ausfahrbaren Spannstützen versehen sein, über welches die Rückstoßkräfte in das Erdreich eingeleitet werden.
Das Gestänge besteht aus mehreren Schüssen jeweils mit einem Innengewinde am einen Ende sowie einem Verriegelungsstück mit einem Außengewinde am anderen Ende; es eignet sich nicht nur für Vorrichtungen der vorerwähnten Art, sondern in Verbindung mit dem komplementären Futter auch für andere Vorrichtungen mit einem Vorschub- und gegebenenfalls einem Drehantrieb, beispielsweise für Stangen- oder Rohrpreßgeräte.
Das Verriegelungsstück ist vorzugsweise mit mindestens einer Schlüsselfläche zum drehfesten Fixieren des Gestängeschusses beim Verschrauben mit dem nächstfolgenden Gestängeschuß versehen. Des weiteren kann das Verriegelungsstück eine Anschlagfläche aufweisen und im Inneren des Gestängeschusses ein rohrförmiger Füllkörper aus einem Werkstoff mit verhältnismäßig geringem spezifischem Gewicht, beispielsweise aus Kunststoff angeordnet sein. Dieser Füllkörper dient dazu, den Öffnungsquerschnitt eines rohrförmigen Bohrgestänges auf das für das Durchleiten einer Spül-, Schneid-, Schmier- oder Lenkflüssigkeit notwendige Maß herabzusetzen und in Anbetracht seines verhältnismäßig geringen spezifischen Gewichts das Gesamtgewicht des Rohrschusses möglichst gering zu halten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1:
die Seitenansicht der Vorrichtung teilweise im Schnitt,
Fig. 2:
eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 in vereinfachter Darstellung,
Fig. 3:
einen Längsschnitt durch einen Gestängeschuß,
Fig. 4:
einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5:
einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 3,
Fig. 6:
eine Frontansicht des Futters mit der Einstecköffnung,
Fig. 7:
eine Vorderansicht der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 mit einer Drehsicherung in ihrer Ruhestellung und
Fig. 8:
die Vorderansicht der Fig. 6 mit der Drehsicherung in ihrer Betriebsstellung.
Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem kastenförmigen Rahmen 1, in dem auf einem nicht dargestellten Schlitten parallel zueinander zwei Vortriebszylinder 2,3 angeordnet sind, deren Kolbenstangen 4,5 sich an der hinteren Stirnwand 6 des Gehäuses 1 abstützen. Die beiden Hydraulikzylinder 2,3 sind über einen Riegel 7 starr miteinander verbunden, auf dem mittig ein weiterer Zylinder 8 gelagert ist. Die Kolbenstange 9 des mittleren Zylinders 8 trägt eine in Fig. 2 nur schematisch dargestellte Konsole 10, auf der ein Drehantrieb 11 gelagert ist.
Die nicht dargestellte Antriebswelle des Drehantriebs 11 ist mit einer Steckkupplung 12 drehfest verbunden, die aus einem Futter 14 und einem Verriegelungsstück 15 am Ende eines Gestängeschusses 16 besteht. Der Gestängeschuß 16 fluchtet mit einer Gestängeführung 17 an der vorderen Stirnwand 18 des Rahmens 1 und ist an seinem vorderen Ende mit einer leicht konischen Schraubkupplung 19 mit einem Innengewinde 20 versehen, das sich auf das rückwärtige Ende eines verlaufenden ersten Schusses beispielsweise mit einem Bohrwerkzeug und/oder einer Lenkfläche und/oder einem Gerät zum Orten der Gestängespitze oder eines bereits im Erdreich befindlichen, nicht dargestellten Gestänges aufschrauben läßt. In das Innengewinde lassen sich selbstverständlich auch entsprechende Gewindestücke von Räum- oder Aufweitwerkzeugen schrauben, wenn das Gestänge beispielsweise als Zuggestänge eingesetzt wird.
Der Gestängeschuß 16 besitzt eine gestufte Bohrung 21,22, in deren größerem Abschnitt 22 sich ein rohrförmiger Füllkörper 23 befindet, dessen Längsbohrung 24 annähernd denselben Querschnitt besitzt wie die Bohrung 21. Dieser Füllkörper dient dazu, das Gewicht des Gestängeschusses 16 und die lichte Weite des Bohrungsabschnitts 21 zu verringern.
Das der Schraubkupplung 19 gegenüberliegende, rückwärtige Ende des Gestängeschusses 16 besteht aus einem vorderen Abschnitt 25 mit einem Außengewinde 26, das mit dem Innengewinde 20 am anderen Ende des Gestängeschusses korrespondiert und dazu dient, zwei gleichartige Gestängeschüsse miteinander zu verschrauben. Dem vorderen Abschnitt 25 schließen sich zwei gleichartige Anschläge mit jeweils zwei Anschlagflächen 28,29 sowie ein weiterer Abschnitt 30 mit zwei einander gegenüberliegenden Schlüsselflächen 31, 32 an. Die Schlüsselflächen besitzen abgerundete untere Kanten, die den Eingriff erleichtern und durch Drehen des Gestängeschusses im Futter 14 ein axiales Verriegeln am Futter ermöglichen. Das Verriegelungsstück aus den beiden Abschnitten 26,30 und den beiden Anschlägen 27 läßt sich durch einen radialen Schlitz 33 von oben in das Futter 14 so einlegen, daß bei einem axialen Verschieben des Gestängeschusses 16 dessen rückwärtiges Ende 25 teilweise in einen Napf 34 mit einer Zuleitung 35 für eine Spül-, Schmier-, Schneid- und Lenkflüssigkeit eingreift. Der Drehantrieb 11 ist mit einem nicht dargestellten Endschalter verbunden, der sicherstellt, daß der Einsteckschlitz 33 bei ruhendem Futter 14 immer nach oben weist.
Der Napf verhindert, daß der Gestängeschuß 16 bzw. dessen Verriegelungsstück 15 beim Drehen des Futters 14 aus dem Radialschlitz 33 herausfällt. Bei einem solchen Drehen trifft mindestens eine der beiden Anschlagflächen 28,29 der Anschläge 27 auf eine von zwei entsprechenden, zeichnerisch nicht dargestellten Anschlagflächen im Inneren des Futters 14, die als Mitnehmer für den Gestängeschuß 16 fungieren, so daß sich dessen Innengewinde 20 auf das Außengewinde 26 bzw. das rückwärtige Ende eines bereits im Erdreich befindlichen Gestänges in Gestalt des Gewindeabschnitts 25 aufschrauben läßt.
An der vorderen Stirnwand 18 des Rahmens 1 befindet sich unterhalb der Gestängeführung 17 mit zwei Führungsbacken 36,37 ein in bezug auf das Gestänge radial bewegliches Schiebestück 38 mit einer Halteklaue 39. Diese Halteklaue ist gelenkig mit einem zweiarmigen Hand- oder Fußhebel 40 verbunden, dessen Drehzapfen 41 in einem Vertikalschlitz 42 des Schiebestücks 38 geführt ist, das unter dem Einfluß zweier rahmenfest angeordneter Rückholfedern 43 steht. Diese Rückholfedern bewegen das Schiebestück 38 mit der Halteklaue 39 in die Ruhestellung gemäß Fig. 7, aus der sich die Halteklaue 39 mit Hilfe des Hand- oder Fußhebels 40 in die Betriebsstellung gemäß Fig. 8 bewegen läßt. In dieser Stellung befindet sich der Abschnitt 30 mit seinen beiden Schlüsselflächen 31,32 in der U-förmigen Öffnung der Halteklaue 39, so daß der Gestängeschuß 16 und damit das vor der Stirnwand 18 im Erdreich befindliche Gestänge drehfest gesichert ist und sich auf dessen Gewindeabschnitt 25 das Gewinde 20 am vorderen Ende des nächsten Gestängeschusses aufschrauben oder auch ein Gestängeschuß abschrauben läßt.
Der dem Abschnitt 25 benachbarte Anschlag 27 ist nicht zwingend; er braucht auch nicht so beschaffen zu sein wie der andere Anschlag 27. Er dient nämlich dazu, das Gestänge im Zusammenwirken mit der Klaue 39 in axialer Richtung zu fixieren. Dies ist vornehmlich dann erforderlich, wenn sich das Gestänge in verhältnismäßig losem Erdreich befindet und die Gefahr besteht, daß das Futter beim Verfahren ungewollt auf das rückwärtige Ende des Gestänges bzw. des letzten Gestängeschusses trifft. Je nach der Auftreffkraft kann sich das Gestänge dann ungewollt ein Stück in das Erdreich hineinbewegen und ein Kuppeln mit dem Futter nicht mehr oder nur unter Schwierigkeiten möglich sein. Greift die Halteklaue an dem Abschnitt 30 an, dann ist der betreffende Gestängeschuß drehfest fixiert und begrenzen die beiden Schultern links und rechts des Abschnitts 30 die Axialbewegung in beiden Richtungen.
Mit der erfindungsgemäßen Steckkupplung läßt sich ein neuer Gestängeschuß bei geringem konstruktivem Aufwand und geringem Platzbedarf sehr schnell mit einem vorlaufenden Gestängeschuß bzw. dem rückwärtigen Ende eines bereits im Erdreich befindlichen Gestänges verbinden. Dazu braucht lediglich das Verriegelungsstück 15 lose in das Futter 14 eingelegt und ein kleines Stück axial in Richtung auf den Drehantrieb verschoben zu werden, bis das rückwärtige Ende des Gestängeschusses in den Napf 34 eingreift. Danach wird das Futter 14 mit Hilfe des Drehantriebs gedreht und der Drehantrieb gleichzeitig mit Hilfe der Vorschubzylinder 2,3,8 vorwärtsbewegt. Dabei gelangt der mittlere Abschnitt 27 des Rohrschusses 16 hinter einen Stirnkragen 44 im Verlauf einer Vierteldrehung des Futters 14 und schraubt sich das Innengewinde 20 auf das Außengewinde 26 am Ende eines Bohrgestänges auf, das mit Hilfe der Halteklaue 39 gegen ein Verdrehen gesichert ist. Sobald die beiden Rohrschüsse miteinander verschraubt sind, wird das Schiebestück 37 mit der Halteklaue 39 nach unten bewegt und das Bohrgestänge mit dem eingefügten neuen Gestängeschuß in Rotation versetzt.
Seitlich am Rahmen 1 sind Spannstützen 45,46 angeordnet, mit deren Hilfe sich der Rahmen in einer Startgrube festspannen läßt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so beschaffen, daß sie sich nicht nur in einer Grube verwenden läßt. Vielmehr eignet sie sich auch für eine Anordnung auf einer Schwenklafette, die ein oberirdisches Schrägbohren erlaubt. Dabei kommt es zwar nicht so sehr auf die kompakte Bauweise an. Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Schnellkupplung aus dem angetriebenen Futter einerseits und dem Verriegelungsstück am Gestängeschuß andererseits bleiben jedoch erhalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher für alle Arten von Erdarbeiten mit einem Drehgestänge, insbesondere zum Herstellen und ziehenden oder pressenden Aufweiten von Erdbohrungen, zum Zerstören, Ersetzen und zum Einbringen von Rohrleitungen durch Pressen, Schlagen und/oder Ziehen. Das Einbringen kann durch Pressen, Ziehen und Schlagen geschehen.

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum Herstellen und Aufweiten von Erdbohrungen sowie zum Zerstören und Ersetzen erdverlegter Leitungen mit einen Vorschub- und einem Drehantrieb, gekennzeichnet durch eine mit dem Drehantrieb verbundenen Steckkupplung (12) aus einem formschlüssigen Futter (14) und einem korrespondierend ausgebildetem Verriegelungsstück (15) am Ende eines Gestängeschusses (16).
  2. Vorrichtung zum Herstellen und Aufweiten von Erdbohrungen sowie zum Zerstören und Ersetzen erdverlegter Leitungen mit einen Vorschub- und einem Drehantrieb, gekennzeichnet durch eine mit dem Drehantrieb verbundene Steckkupplung (12), die ein formschlüssiges Futter (14) aufweist, das mit einem korrespondierend ausgebildetem Verriegelungsstück (15) am Ende eines Gestängeschusses (16) zur Erzeugung einer formschlüssigen Verbindung zusammenwirkt.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (14) eine radiale Öffnung (33) zum Einlegen des Verriegelungsstücks (15) besitzt.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (14) mit einem in Richtung der Drehachse weisenden Napf (34) versehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Napf (34) eine Flüssigkeitsleitung (35) mündet und der Gestängeschuß (16) aus einem Rohrstück besteht.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (14) einen geschlitzten Stehkragen (44) und mindestens einen radialen Anschlag besitzt.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (14) mindestens einen axialen Anschlag (44) besitzt.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Rahmen (1) mit einer Gestängeführung (17).
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rahmen (1) mindestens zwei Vorschubzylinder (2, 3, 8) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) mit einer radial beweglichen Halteklaue (39) versehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10 mit einem Gestänge aus mehreren Schüssen (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Halteklaue (39) über ein Schiebestück (38) mit einem zweiarmigen Hebel (40) gelenkig verbunden ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Schiebestück (38) Rückholfedern (43) angreifen.
  13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) mit horizontal ausfahrbaren Spannstützen (45, 46) versehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge ein Innengewinde (20) am einen Ende sowie ein Verriegelungsstück (15) mit einem Außengewinde (26) am anderen Ende der Gestängeschüsse aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsstück (15) mit einer Schlüsselfläche (31, 32) versehen ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselfläche (31, 32) zwischen einander gegenüberliegenden Kanten bogenförmig verläuft.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsstück mit mindestens einem axialen und/oder einem radialen Anschlag (27; 28; 29) versehen ist.
  18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren von Schüssen (16) mit einer Längsbohrung (21, 22) jeweils ein rohrförmiger Füllkörper (23) angeordnet ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des rohrförmigen Füllkörpers (23) eine geringere Dichte als das Material der Schüsse (16) besitzt.
  20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestängeschüsse (16) untereinander über ein Gewinde (19) verbindbar sind.
  21. Verfahren zum Einbringen von Bohrgestängen für das Herstellen und Aufweiten von Erdbohrungen sowie für das Zerstören und Ersetzen erdverlegter Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlüsselflächen aufweisendes Verriegelungsstück eines Gestängeschusses in ein formschlüssiges Verbindungselement (14) seitens des Drehantriebes (2, 3, 8, 11) eingelegt wird, wobei die Verbindung zwischen Gestängeschuß und Verbindungselement mittels Formschluß erfolgt, wobei die Gestänge über den Drehantrieb (2, 3, 8, 11) mit dem im Erdreich befindlichen Gestänge verschraubt werden.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 eingesetzt wird.
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