EP0942146B1 - Vorrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern mit Einzel- oder Doppelgestänge - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern mit Einzel- oder Doppelgestänge Download PDF

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EP0942146B1
EP0942146B1 EP99104430A EP99104430A EP0942146B1 EP 0942146 B1 EP0942146 B1 EP 0942146B1 EP 99104430 A EP99104430 A EP 99104430A EP 99104430 A EP99104430 A EP 99104430A EP 0942146 B1 EP0942146 B1 EP 0942146B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tubes
drum magazine
interior
fixing
clamping
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
EP99104430A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0942146A2 (de
EP0942146A3 (de
Inventor
Thomas Wurm
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.)
Klemm Bohrtechnik Zweigniederlassung Der Bauer Mas
Original Assignee
Ing G Klemm Bohrtechnik GmbH
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 Ing G Klemm Bohrtechnik GmbH filed Critical Ing G Klemm Bohrtechnik GmbH
Publication of EP0942146A2 publication Critical patent/EP0942146A2/de
Publication of EP0942146A3 publication Critical patent/EP0942146A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0942146B1 publication Critical patent/EP0942146B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/146—Carousel systems, i.e. rotating rack systems
    • 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
    • E21B19/20—Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically

Definitions

  • the invention relates to a device for producing boreholes a clamp mount, on this movable drill drives over which the drill pipe, consisting of inner tubes and outer tubes driven into or pulled out of the borehole is, and one arranged parallel to the clamping mount and about the axis of rotation rotatable and pivotable about a longitudinal axis of the clamping carriage drum magazine for the inner and outer tubes, as well as the clamp mount assigned Clamping pliers for screwing and loosening the drill pipe.
  • Such devices have a caterpillar on which one Clamp mount on articulated arms is movably mounted in different directions.
  • On this clamp mount is a drivable drive with which the Inner tube and the other the outer tube can be applied to both to drive into the ground simultaneously or individually or together from the ground pull out again.
  • Those used to continue operating the device Inner and outer pipes are already joined together to form the drill string Connected tubes, which are assigned to the clamp mount clamps hold the last pipe of the drill string or the pipe to be connected accordingly rotate.
  • Drum magazines to hold the individual pipes of the drill pipe are both for drilling with the single pipe linkage and the double pipe linkage known.
  • EP-B1-0 527 460 describes a method and a drilling device in which the Drum magazine consists of two separate magazines arranged one above the other and where the individual tubes from the magazines one after the other be removed.
  • the main disadvantage here is that here the individual magazines are arranged one above the other, so that an unfavorable for the overall machine Weight load results. Not least for this reason can only be proportionate short pipes are used, which results in frequent rod changes draws.
  • the two drum magazines are moved from a kind of outside position into the Working position swiveled to then be rotated so that the intended Inner or outer tube can be removed. After removing the The magazine must then be swiveled back into its storage position in the respective tube become. The effort involved is considerable.
  • US-A-5 215 153 a device with a raising and lowering arrangement.
  • the invention is therefore based on the object of a device for drilling of drilling holes, with the inner and outer pipes separated in one Drum magazine can be stored, but can easily be used together without losing stability the carriage or the entire drill during the individual manipulations endangered is.
  • a clamp at the lower end of the clamping carriage movable and corresponding in its longitudinal axis is arranged so that it can be actuated with the pivotable and rotatable drum magazine, that the inner and outer tubes can be removed radially from the drum magazine and over Clamps are assigned and that the drum magazine is assigned a clamping roller arrangement for lifting and lowering the inner tubes.
  • each one can be advantageous Inner tube and each individual outer tube stored separately in the drum magazine to be merged if necessary and then by swiveling and rotating of the drum magazine to be arranged in the drilling axis in order to use the usual devices such as drive and clamps connect to the existing one Manufacture double pipe string.
  • the one that can be moved in the longitudinal axis of the clamping carriage Clamping pliers take out the corresponding pipes or the double pipe the drum magazine so that it "processes" in the appropriate position can be.
  • Every single pipe is there and therefore also the one that is inserted into the other Inner and outer tubes on the outer circumference of the drum magazine easily for the clamp pliers and the other support facilities available to them as mentioned from the Take out the drum magazine or when pulling the drill pipe again to store there accordingly.
  • the No separate grippers or cranes required for inner and outer tubes and the boring heads do not have to operate, but from the drum magazine the inner tubes are raised and lowered into the outer tubes. The combination of inner and outer pipe is then brought into the drilling position and connected to the existing drill pipe as described.
  • the Clamping pliers on the clamping carriage over a travel distance of 1 to 2 m, preferably 1 m is arranged.
  • This training enables the clamping pliers to be used in a position as favorable as possible to the double pipe or possibly that remove individual tube from the drum magazine and fix it in the drilling position, to then connect it to the existing drill string.
  • Another expedient version is the one in which the drill pipe in Drum magazine fixing clamps are arranged and designed so that the Seen inside and the outer tubes radially, separately or in groups separately over the drum circumference are distributed.
  • the drill string when pulling the drill string first the inner tubes are pulled, they can be moved in the smallest way the drum magazine can be classified. Then the outer pipes are then successively drawn, which are also classified into the drum magazine in the smallest possible way can be done so that this work can be carried out quickly.
  • This arrangement of the individual tubes has an interlocking arrangement of the inner and outer tubes or the drill pipe in the drum magazine has the advantage that without mutual hindrance of tubes, these are taken out of the drum magazine and placed one inside the other can be.
  • the clamping pliers which can be moved in the longitudinal axis of the clamping carriage, are after one Embodiment of the invention actuated by clamping cylinders, which are arranged parallel to each other are and one of which has a deflection device.
  • This particular one Training gives the opportunity to use the drum magazine without a disability to be pivoted into the drilling axis by the second clamping cylinder of the clamping pliers, to remove the double tube or the single tube from the magazine.
  • the deflection device is nevertheless given the certainty that the cylinder has the necessary Applies force to the double tube or the tube from the drum magazine to hold on and fix in the drilling axis so that a connection with the existing Drill string is easily possible.
  • the deflection device has one, one of the clamping jaws Showing elbow, which is articulated with the piston of the clamping cylinder connected is.
  • This allows working with a conventional clamping cylinder be secured over the contra-angle handpiece against adverse forces in the respective position.
  • the contra-angle is once with the clamping cylinder and secondly connected to the jaw, the articulated or movable Connection prevents or compensates for the influence of oblique forces.
  • the angle piece with a bolt is connected to the piston and has an elongated hole guide in the elbow.
  • Extending the piston does not interfere. Rather, it is an even one and secure pressing of the clamping jaw on the respective tube, whether it is is an inner or outer tube.
  • the inner and outer tubes have a clearly different diameter exhibit.
  • the travel of the elbow is correspondingly different or rather the clamping cylinder. Cross-country skiing is prevented here as well as the articulated connection with the piston of the clamping cylinder or any other negative impairment.
  • the desired synchronization is achieved in particular by the fact that the parallel Clamping cylinders are selected with respect to the piston and ring surfaces, preferably 100: 60 that the desired synchronization is certain. It can also be used in parallel Arrangement or if there is a displacement of the two cylinders for reasons of space proves necessary, nevertheless ensure that about the two Clamping cylinder ultimately the same pressure is exerted.
  • the invention provides that at the level of the upper edge of the drum magazine of the clamping mount, a holding clamp for the inner tube is provided is.
  • This holding clamp acts when moving together with the existing drill string also positive in that it keeps the inner tube in a separate position for so long until the drive has caught the inner tube to connect with the existing one To reach the inner pipe or pipe string. After connecting the inner tube then the outer tube, which is held over the already mentioned clamp, is connected become.
  • the holding clamp has gripping pliers, whose clamping wings can be pivoted against the force of retaining springs via a cylinder are trained. With advancing the cylinder or extending it the clamping wings in the rear area pressed apart against the force of the retaining springs in the front area against the wall of the respective tube to be pressed. It is also conceivable to do without the retaining springs, only then is the swinging out or springing back of the clamping wings a little more difficult to reach.
  • the end rollers has that favorably curved to the opening and closing of the clamping wing Inner surfaces of the clamping wings are arranged and formed so that they can be pressed on. How nice mentioned is the possibility given to separate the clamping wings in the rear area and against each other in the front area assigned to the tube to be clamped to move. In the shortest possible way, this is possible with the necessary strength, if, as described, the rollers along the correspondingly curved inner surfaces be performed.
  • Loads on the drum magazine when swiveling and also when removing the respective drill string from the clamps is made according to the invention this prevents the axis of rotation of the drum magazine.
  • the drum magazine can then "load" the outer tubes with the inner tubes or can also be actuated when swiveling into the drilling axis in such a way that the respective drill rods reach and maintain the correct position without The axis of rotation may be overloaded.
  • the inner tubes are threaded into the outer tubes moved out of the drum magazine with the aid of a pinch roller arrangement.
  • a pinch roller arrangement To prevent swiveling when starting up and the best possible
  • Inner tubes is arranged at the upper end of the clamp mount.
  • This funnel-shaped introduction can be a Act end station management, or also an intermediate management, whereby also the It is possible to combine the two in order to find the optimal position the inner tube on the clamp mount.
  • These funnel-shaped entries or, above all, the end guide also prevent that on the pinch roller arrangement unfavorable forces act because the respective inner tube to be pulled out an unintended direction threatens to tip over.
  • Make the respective introductions for the other facilities within the scope of the clamp mount it does not represent a disability.
  • the inner tube with the pinch roller arrangement is retracted and extended uniform and possible even in unfavorable conditions if the Pinch roller assembly has two driven rollers, the opposite and at the same time arranged to be pressed against the inner tube and designed to be rotatable.
  • the rollers preferably have a common drive, which is can be a compressed air or electric drive.
  • the casters are expediently arranged so that they encompass the respective tube slightly and can, for example, avoid so far with trained sleeves that an always secure fixation of the inner tube is guaranteed.
  • the secure fixation for example in the area of sleeves, is particularly important then guaranteed if the rollers as to fit the pipe profile Sigma rolls are trained.
  • These sigma rollers have sufficient drive surfaces so as to ensure the application of the necessary forces to the inside and at the same time form a certain guidance through the special curved design of their treads.
  • the necessary pressure forces are in a preferred embodiment of the Pinch roller arrangement achieved in that the rollers have axle holders that can be swiveled with a bracket and can be changed in length using a bracket trained spacers are connected.
  • the axle holder can be rigid on the Stored bracket to be pivoted back and forth according to requirements or swing back and forth, the spacer executing this movement and at the same time ensures that the necessary pressure forces are exerted on the axle holder the rollers or on the rollers can be applied to the pipe wall.
  • the spacers could be springs, yes compressed air cylinders or similar components are ideally suited to simultaneously re-springing and to ensure sufficient pressure.
  • Threading the Inner tubes in the outer tubes the inner tubes should protrude slightly above the outer tubes, in order to keep them graspable via the holding clamp or the clamping pliers.
  • the pinch roller assembly thus moves the inner tube so far into the outer tube until the inner tube is seated on the respective guide pin. Then dissolves the pinch roller assembly and returns to its original position, so that subsequently the nested tubes are also removed from the drum magazine can.
  • the dimensioning of the guide mandrels then ensures that the Grasp the clamp that is used to fix the inner tube in the drilling axis can.
  • the present invention also has a proposed solution here, to optimize the overall operation of the device resulting from this distinguishes that the inner pipes with inner channel welded end pieces with inner or have external threads, which are sleeve-shaped, each with corresponding Chamfers are provided. Due to the welded end pieces Possibility given, the inner channel, which was previously quite limited in diameter to enlarge, so that accordingly more drilling fluid through the inner channel can be transported. In particular, however, the inner channel becomes continuous uniformly formed so that the flow of the drilling medium in the area of Transitions is not affected.
  • the invention provides that the exterior and the internal thread of the end pieces also ends before the bevels are. So that there are no surfaces of the two to be joined together Pipes flat on each other, rather it is ensured that there is always a small one The distance remains because these parts do not fit on each other due to the thread can come. This makes it easier to detach the pipes from one another.
  • the transport of the respective drilling medium or drilling fluid is thereby optimizes that the end pieces have a diameter of the inner channel of at least 30 cm with approximately the same wall thickness. It is advantageous that despite the very large inner channel, the necessary wall thickness is guaranteed, which guarantees long service life, which in turn also optimizes Handling guaranteed.
  • the occurring increase in the outer diameter of the inner tubes is harmless because there is an adequate ring channel opposite the inner wall the outer tubes remain and because of the pinch roller arrangement used secure gripping and holding of the inner tubes even in the area of these sleeves ensures.
  • the invention is particularly characterized in that a device is created, with which both single and double pipe work can be.
  • the inner and outer tubes can be easily placed in the drum magazine be stored safely and so separately from each other that they either handled separately or collapsed in the drum magazine if necessary can be plugged in and then used as a double tube.
  • the separate storage also has the advantage that when pulling the used The individual pipes are placed one after the other in the drum magazine can be because the inner tube is always pulled first and only then Outer tube. Another advantage is that due to the accommodation in the drum magazine separate use is possible, but above all with the help of simple ones Pinch roller arrangement also in a combined arrangement.
  • a drilling machine 1 is shown in simplified form, with the well-known details such as the crawler track, guide house u. is waived.
  • the clamping mount 2 is shown, on which the drilling drives 3 and 4 in the longitudinal axis 17 are arranged movable.
  • the drill drive 3 serves to drive the inner tube 9 and the drill drive 4 for driving the outer tube 8, both together Form drill pipe 7, which is stored in the drum magazine 6.
  • clamping pliers 10, 11, 12 At the lower end 15 of the clamping mount 2 there are a number of clamping pliers 10, 11, 12 attached, which serve either the outer tubes 8 with the in the borehole located outer tube or the inner tubes 9 with the inner tube located in the borehole to connect each or when pulling the drill pipe 7, the individual parts to separate from each other.
  • a funnel-shaped insertion 13 reproduced, in which the inner tubes 9 are inserted when you are out of your Bracket in the drum magazine 6 are pulled out, then in the neighboring To be inserted outer tube 8.
  • a second funnel-shaped insertion 19 can also be provided, which is actually the end guide, while the funnel-shaped Introduction 13 represents an implementation for the inner tube 9.
  • the funnel-shaped entries 13, 19 serve, as mentioned, to guide the Inner tube 9 when it is moved out of the drum magazine 6 to then to be inserted into an outer tube 8.
  • a pinch roller arrangement is used for this 20, which is arranged on the upper edge 46 of the drum magazine 6.
  • the drum magazine 6 pivoted into the drilling axis 26, in order to then be gripped by the clamping pliers 10 and to be fixed.
  • the clamping axis 10 is at the lower end 15 of the clamping mount 2 arranged and can over the entire travel path 16 in the longitudinal axis 18 of the tubes 8, 9 or then in the longitudinal axis 17 of the clamping carriage 2.
  • This can the outer tube 8 or the inner tube 9 are each fixed so that it is subsequently connected to the outer tube in the borehole or to the inner tube in the borehole can be.
  • the other clamping pliers 11, 12, which are used for this purpose, serve this purpose Secure the drill strings.
  • Fig. 2 shows indicated the pivoting process with which the reciprocated Outer tubes 8 and inner tubes 9 are pivoted into the drilling axis 26, for which purpose the clamp mount 2 is connected to a swivel arm 21, which is about the swivel axis 24 can be pivoted that the respective combination of inner tube 9 and outer tube 8 is located in the drilling axis 26.
  • the clamp mount 2 is connected to a swivel arm 21, which is about the swivel axis 24 can be pivoted that the respective combination of inner tube 9 and outer tube 8 is located in the drilling axis 26.
  • the drum circumference 25 arranged combination tube can be used after the drum magazine 6 over the swivel arm 21 has been brought into the extended position in FIG. 2.
  • the pipe combination 8, 9, is gripped by the clamping pliers 10, which also in FIG. 2 is reproduced.
  • the position of the pinch roller arrangement 20 and 20 is also indicated in FIG also the axis of rotation 23, which is so arranged and designed that overloads are not are to be feared, why it is movably mounted.
  • Fig. 3 shows a drum magazine from the pre-gel perspective, clearly is that the inner tubes 9, 9 ', 9' 'and the outer tubes 8, 8', 8 '' each in groups are arranged distributed over the drum circumference 25. They are each about Clamps 27, 28, which the respective outer tubes 8 or inner tubes 9 over fix their curved free ends 29, 30 securely. It can be seen from this representation that the respective outer tubes 8 and inner tubes 9 after pivoting of the drum magazine 9 in front of the clamping mount 2 via the clamp 10 from it Position can be taken to in the drilling axis 26 with the existing Drill string to be connected.
  • This clamp 10 is shown enlarged in Fig. 4, wherein it in this respect a special training and one of the representation in FIG. 2 deviating figure in so far acts as the clamping cylinders 31, 32 in parallel next to each other lie. Nevertheless, the respective outer tube 8 or Inner tube 9 are securely held and fixed because the clamping cylinder 32 has a Deflection device 33 has. This gives you the option of using these cylinders to fix the respective tubes 8, 9 securely by the clamping jaws 34, 35 be driven against each other.
  • the clamping cylinder 32 therefore has an elbow 36, which is connected to the piston 37 and the other to the opposite side carries the jaw 34.
  • the piston surface 42 and the annular surface 43 are in the clamping cylinders 31, 32 designed so that a synchronism of both clamping cylinders 31, 32 is ensured.
  • This holding clamp 5 has a gripper 48, which has clamping wings 49, 50, which ensure an exact fixation of the inner tube 9.
  • the inner surfaces 55 of the clamping wings 49, 50 formed so that the clamping wings 49, 50 open in this area and in Close the area of the gripping surfaces when the piston rod 52 extends accordingly far. Because of the inner surfaces 55, the travel path is relatively small. The same is illustrated in Fig. 5 with a solid line and dash-dotted line.
  • the individual inner tubes 9 are, as already mentioned above, via a Pinch roller assembly 20 removed or pulled out of the drum magazine, to then place them in the next outer tube 8 or a pending one Lower the outer tube 8 until the position indicated in FIG. 7 is reached is.
  • 6 indicates the starting point, the inner tube 9 referring to one Supporting bracket 66 supports, which in turn is connected to the base plate 22, that is 7 directly on the base plate 22.
  • Fig. 6 shows the clamps 28, via which the inner tube 9 is fixed in the drum magazine 6, these clamps 28 correspond in principle to the clamps 27 according to FIG. 7 for the outer tube 8.
  • FIG. 7 additionally shows the situation after the inner tube 9 and Outer tube 8, taking care about the guide mandrel 65 on the base plate 22 is supported that the inner tube 9 with a certain projection from the outer tube 8 protrudes when the work of the pinch roller assembly 20 is completed.
  • This pinch roller assembly 20 consists of two rollers 58, 59, which are tight to be attached to the tubular profile 60. They are fixed via axle holder 61, which in turn are articulated with a rigid bracket 62. At a distance from the bracket 62, a spacer 63 or 64 is arranged, via which the two axle holders 61 can be moved against each other, so that the contact of the rollers 58, 59 to ensure the inner tube 9.
  • the spacers 63 and 64 can be an air cylinder or similar cylinder or a spring, on the other hand it must be ensured that the rollers 58, 59 are not too close together, that the inner tube 9 cannot be forced through.
  • FIGS. 8 and 9 show a special embodiment of a Inner tube 9, which, as can be clearly seen, via an inner channel with a large diameter 68 has.
  • the inner tube 9 has a welded-on end piece 69 with an internal thread 70 which is welded to the external thread 72 of the adjacent one End piece 71 can be connected.
  • the Stuck the once interconnected inner tubes 9 at least largely prevents both the welded end piece 69 and the welded End piece 71 have run-on bevels 74, 75, which are arranged so that the respective thread 70, 72 ends sufficiently far in front of them that the corresponding ones Areas remain at a distance from each other, d. H. without the danger exists that they cling to each other.
  • the welded end 69 can also be used as the receiving end and the welded End piece 71 are referred to as insertion end, being described by the Embodiment is achieved when the pipe ends are inserted into one another Tilting at least difficult, if not avoided, making handling such pipes is significantly improved.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern mit einer Klemmlafette, an dieser verfahrbaren Bohrantrieben über die das Bohrgestänge, bestehend aus Innenrohren und Außenrohren ins Bohrloch eingetrieben oder auch herausgezogen wird, und einem parallel zur Klemmlafette angeordneten und um die Drehachse drehbaren sowie um ein zur Längsachse der Klemmlafette schwenkbaren Trommelmagazin für die Innen- und die Außenrohre, sowie der Klemmlafette zugeordnete Klemmzangen zum Verschrauben und Lösen des Bohrgestänges.
Derartige Vorrichtungen verfügen über ein Raupenfahrzeug, auf dem eine Klemmlafette an Gelenkarmen in verschiedene Richtungen beweglich gelagert ist. Auf dieser Klemmlafette ist ein Bohrantrieb verfahrbar angeordnet, mit dem einmal das Innenrohr und zum anderen das Außenrohr beaufschlagt werden können, um beide gleichzeitig in das Erdreich hineinzutreiben bzw. einzeln oder zusammen aus dem Erdreich wieder herauszuziehen. Die jeweils zum Weiterbetrieb der Vorrichtung eingesetzten Innen- und Außenrohre werden mit denen bereits zum Bohrstrang zusammengefügten Rohren verbunden, wozu der Klemmlafette Klemmzangen zugeordnet sind, die jeweils das letzte Rohr des Bohrstranges halten bzw. das zu verbindende Rohr entsprechend drehen. Trommelmagazine zur Aufnahme der einzelnen Rohre des Bohrgestänges sind sowohl für das Bohren mit dem Einzelrohrgestänge wie dem Doppelrohrgestänge bekannt. Während beim Bohren mit Einzelrohren diese jeweils aus dem Trommelmagazin herausgenommen und über den Bohrantrieb in Richtung festgesetztes Bohrgestänge verfahren werden können, ist der Aufwand zum Einbringen oder auch Herausnehmen des Doppelrohrgestänges deutlich höher. Aus der EP-A1-0 379 187 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der dem Gestängemagazin Halterungen für Außenund Innenrohre zugeordnet sind. Dabei werden die ineinander gesteckten Rohre zu einem Doppelgestängeschuss zusammengefügt im Gestängemagazin aufbewahrt und zwar so, dass das Innengestänge über ein Halteelement immer aus dem Außengestänge bzw. aus dem Außenrohr herausragend angeordnet ist. Dann ist nämlich die Möglichkeit gegeben, beide Rohre gleichzeitig über Hubeinrichtungen zu erfassen und entweder über diese Hubeinrichtung in Bohrachsrichtung zu verschwenken oder aber das Gestängemagazin entsprechend zu verschwenken und zu drehen, sodass das entsprechende Doppelrohr entnommen werden kann. Schwierig ist das Ineinanderfädeln der beiden Rohre dann, wenn diese getrennt aus dem Bohrloch herausgezogen und in das Gestängemagazin hineingegeben werden, weil dazu jeweils der bzw. die Bohrantriebe benötigt werden. Die EP-B1-0 527 460 beschreibt ein Verfahren und ein Bohrgerät, bei dem das Trommelmagazin aus zwei getrennten übereinander angeordneten Magazinen besteht und bei denen entsprechend auch die einzelnen Rohre nacheinander aus den Magazinen entnommen werden. Nachteilig ist hier vor allem, dass hier die einzelnen Magazine übereinander angeordnet sind, sodass sich für die Gesamtmaschine eine ungünstige Gewichtsbelastung ergibt. Nicht zuletzt aus diesem Grunde können nur verhältnismäßig kurze Rohre zum Einsatz kommen, was einen häufigen Gestängewechsel nach sich zieht. Dabei werden die beiden Trommelmagazine aus einer Art Außenposition in die Arbeitsposition geschwenkt, um dann so gedreht zu werden, dass das jeweils vorgesehene Innen- oder Außenrohr entnommen werden kann. Nach der Herausnahme des jeweiligen Rohres muss das Magazin dann in seine Vorratsposition zurückgeschwenkt werden. Der damit verbundene Aufwand ist erheblich. US-A-5 215 153 beschreibt eine Vorrichtung mit eine Anheben und Absenken Anordnung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abbohren von Bohrlöchern zu schaffen, bei der Innen- und Außenrohre getrennt in einem Trommelmagazin lagerbar, aber leicht gemeinsam einsetzbar sind, ohne dass die Standfestigkeit der Lafette bzw. des gesamten Bohrgerätes bei den einzelnen Manipulationen gefährdet ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Klemmzange am unteren Ende der Klemmlafette in deren Längsachse verfahrbar und korrespondierend mit dem verschwenk- und drehbaren Trommelmagazin betätigbar angeordnet ist, dass die Innen- und die Außenrohre dem Trommelmagazin radial entnehmbar und über Klemmen gehalten zugeordnet sind und dass das Trommelmagazin eine Klemmrollenanordnung zum Anheben und Absenken der Innenrohre aufweist.
Bei einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, sowohl mit Einzelwie auch mit Doppelrohrgestänge zu arbeiten, ohne dass es erforderlich ist, das Trommelmagazin oder andere Teile der Bohreinrichtung zu verändern bzw. auszutauschen. Insbesondere beim Arbeiten mit dem Doppelrohrgestänge kann vorteilhaft jedes einzelne Innenrohr und jedes einzelne Außenrohr getrennt im Trommelmagazin gelagert werden, um im Bedarfsfall zusammengeführt und dann durch Schwenken und Drehen des Trommelmagazins in die Bohrachse so angeordnet zu werden, um mit Hilfe der üblichen Einrichtungen wie Antrieb und Klemmzangen die Verbindung mit dem vorhandenen Doppelrohrstrang herzustellen. Die in Längsachse der Klemmlafette verfahrbare Klemmzange nimmt dabei die entsprechenden Rohre bzw. das Doppelrohr aus dem Trommelmagazin heraus, sodass es in der entsprechenden Position "verarbeitet" werden kann. Dabei ist jedes einzelne Rohr und damit auch die ineinandersteckenden Innen- und Außenrohre am Außenumfang des Trommelmagazins leicht für die Klemmzange und die anderen Hilfseinrichtungen erreichbar, um sie wie erwähnt aus dem Trommelmagazin herauszunehmen bzw. beim Ziehen des Bohrgestänges auch wieder entsprechend dort zu lagern. Besonders vorteilhaft ist, dass zum Ineinanderführen der Innen- und Außenrohre keine gesonderten Greifer und kein gesonderter Kran benötigt wird und auch die Bohrköpfe nicht tätig werden müssen, sondern dass aus dem Trommelmagazin heraus die Innenrohre angehoben und in die Außenrohre abgesenkt werden. Die Kombination aus Innen- und Außenrohr wird dann in die Bohrposition gebracht und wie beschrieben mit dem vorhandenen Bohrgestänge verbunden.
Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmzange an der Klemmlafette über einen Verfahrweg von 1 bis 2 m, vorzugsweise 1 m geführt angeordnet ist. Diese Ausbildung ermöglicht es, die Klemmzange jeweils in eine möglichst günstige Position zu bringen, um das Doppelrohr oder ggf. auch das einzelne Rohr aus dem Trommelmagazin zu entnehmen und in Bohrposition zu fixieren, um es dann mit dem vorhandenen Bohrstrang zu verbinden.
Eine weitere zweckmäßige Ausführung ist die, bei der die das Bohrgestänge im Trommelmagazin fixierenden Klemmen so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Innen- und die Außenrohre radial gesehen, getrennt oder gruppenweise getrennt über den Trommelumfang verteilt sind. Da beim Ziehen des Bohrstranges in aller Regel zunächst die Innenrohre gezogen werden, können diese auf jeweils kleinstem Weg in das Trommelmagazin eingeordnet werden. Danach werden dann die Außenrohre nacheinander gezogen, die ebenfalls auf kleinstem Wege in das Trommelmagazin eingeordnet werden können, sodass diese Arbeiten schnell abzuwickeln sind. Auch beim Ineinanderführen der Innen- und Außenrohre hat diese Anordnung der einzelnen Rohre bzw. des Bohrgestänges im Trommelmagazin den Vorteil, dass ohne gegenseitige Behinderung von Rohren diese aus dem Trommelmagazin herausgenommen und ineinandergesetzt werden können.
Die in Längsachse der Klemmlafette verfahrbare Klemmzange ist nach einer Ausbildung der Erfindung über Klemmzylinder betätigbar, die parallel zueinander angeordnet sind und von denen einer über eine Umlenkeinrichtung verfügt. Diese besondere Ausbildung gibt die Möglichkeit, das Trommelmagazin ohne Behinderung durch den zweiten Klemmzylinder der Klemmzange in die Bohrachse zu verschwenken, um das Doppelrohr oder auch das einzelne Rohr aus dem Magazin zu entnehmen. Über die Umlenkeinrichtung ist dennoch die Sicherheit gegeben, dass der Zylinder die notwendige Kraft aufbringt, um das Doppelrohr bzw. das Rohr aus dem Trommelmagazin festzuhalten und in der Bohrachse so zu fixieren, dass eine Verbindung mit dem vorhandenen Bohrstrang leicht möglich ist.
Die Umlenkeinrichtung verfügt erfindungsgemäß über ein, eine der Klemmbacken aufweisendes Winkelstück, das gelenkig geführt mit dem Kolben des Klemmzylinders verbunden ist. Dadurch kann mit einem üblichen Klemmzylinder gearbeitet werden, der über das Winkelstück vor nachteiligen Kräften gesichert die Klemmbacke in die jeweilige Position bringt. Das Winkelstück ist einmal mit dem Klemmzylinder und zum anderen mit der Klemmbacke verbunden, wobei die gelenkige oder bewegliche Verbindung den Einfluss von Schrägkräften unterbindet bzw. ausgleicht.
Ergänzend ist dazu vorgesehen, dass das Winkelstück über einen Bolzen mit dem Kolben verbunden ist und im Winkelbogen über eine Langlochführung verfügt. Dadurch kann es beim Hin- und Herschieben des Winkelstückes bzw. beim Ein- und Ausfahren des Kolbens nicht zu Beeinträchtigungen kommen. Vielmehr ist ein gleichmäßiges und sicheres Andrücken der Klemmbacke an das jeweilige Rohr, gleich ob es sich um ein Innen- oder Außenrohr handelt, sichergestellt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Innen- und die Außenrohre einen deutlich unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Dementsprechend unterschiedlich ist auch der Verfahrweg des Winkelstükkes oder besser gesagt des Klemmzylinders. Die Langlaufführung unterbindet hierbei ebenso wie die gelenkige Verbindung mit dem Kolben des Klemmzylinders ein Verhaken oder eine sonstige negative Beeinträchtigung.
Um sicher zu stellen, dass beim Verfahren der beiden Klemmzylinder beide letztlich die gleiche Kraft auf die zu fixierenden Außen- oder Innenrohre ausüben, sieht die Erfindung vor, dass die Kolben- bzw. die Ringfläche der parallelen Klemmzylinder einen Gleichlauf und Andruck auf das Bohrgestänge ergebend angeschlossen sind. Dadurch ist verhindert, dass einer der Klemmzylinder mit seiner Klemmbacke das einzuklemmende Rohr vor dem anderen erreicht und damit einen unterschiedlichen Andruck ausübt.
Den angestrebten Gleichlauf erreicht man insbesondere dadurch, dass die parallelen Klemmzylinder bezüglich Kolben- und Ringfläche so gewählt sind, vorzugsweise 100 : 60, dass sich der angestrebte Gleichlauf sicher ergibt. Dabei kann auch bei paralleler Anordnung oder wenn sich aus Platzgründen eine Verschiebung der beiden Zylinder als notwendig erweist, dennoch sichergestellt werden, dass über die beiden Klemmzylinder letztlich der gleiche Andruck ausgeübt wird.
Weiter vorne ist erläutert worden, dass nach Verschwenken des Trommelmagazins in die Bohrachse eine in der Längsachse der Klemmlafette verfahrbare Klemmzange tätig wird. Diese fixiert das Außen- und Innenrohr oder das Innenrohr und ermöglicht somit die Verbindung mit dem vorhandenen Bohrstrang. Um hier eine Schrägstellung und damit evtl. ein Problem beim Verschrauben der beiden Rohre bzw. der vier Rohre zu unterbinden, sieht die Erfindung vor, dass in Höhe des oberen Randes des Trommelmagazins der Klemmlafette eine Halteklemme für das Innenrohr vorgesehen ist. Diese Halteklemme wirkt beim Zusammenfahren mit dem vorhandenen Bohrstrang auch insofern positiv, als sie das Innenrohr so lange in getrennter Position hält, bis der Antrieb das Innenrohr erfasst hat, um die Verbindung mit dem vorhandenen Innenrohr bzw. Rohrstrang zu erreichen. Nach dem Anschluss des Innenrohres kann dann auch das Außenrohr, das über die schon erwähnte Klemmzange gehalten ist, angeschlossen werden.
Die Halteklemme verfügt nach einer Ausbildung der Erfindung über eine Greifzange, deren Klemmflügel über einen Zylinder gegen die Kraft von Haltefedern verschwenkbar ausgebildet sind. Mit dem Vorfahren des Zylinders bzw. Ausfahren werden die Klemmflügel im hinteren Bereich auseinander gedrückt und zwar gegen die Kraft der Haltefedern, um im vorderen Bereich gegen die Wandung des jeweiligen Rohres angepresst zu werden. Denkbar ist es dabei auch, auf die Haltefedern zu verzichten, nur ist dann das Wiederausschwenken oder Rückfedern der Klemmflügel etwas schwieriger zu erreichen.
Die notwendigen Andruckkräfte können auf kürzestem Wege bereits aufgebracht werden, wenn der Zylinder mit einer Kolbenstange ausgerüstet ist, die endseitig Rollen aufweist, die an das Öffnen und Schließen der Klemmflügel begünstigend gebogene Innenflächen der Klemmflügel andrückbar angeordnet und ausgebildet sind. Wie schon erwähnt ist so die Möglichkeit gegeben, die Klemmflügel im hinteren Bereich auseinander und im vorderen, dem einzuklemmenden Rohr zugeordneten Bereich gegeneinander zu bewegen. Auf kürzestem Wege ist dies mit der notwendigen Kraft möglich, wenn, wie beschrieben, die Rollen an den entsprechend gebogenen Innenflächen entlang geführt werden.
Belastungen auf das Trommelmagazin beim Verschwenken und auch beim Herausnehmen der jeweiligen Bohrstränge aus den Klemmen wird gemäß der Erfindung dadurch verhindert, dass die Drehachse des Trommelmagazins. beweglich gelagert ist. Das Trommelmagazin kann dann beim "Beladen" der Außenrohre mit den Innenrohren oder aber auch beim Einschwenken in die Bohrachse jeweils so betätigt werden, dass die jeweiligen Bohrgestänge die richtige Position erreichen und einhalten, ohne dass eine Überlastung der Drehachse auftreten kann.
Gemäß der Erfindung werden die Innenrohre beim Ineinanderfädeln in die Außenrohre mit Hilfe einer Klemmrollenanordnung aus dem Trommelmagazin herausbewegt. Um beim Hochfahren ein Ausschwenken zu verhindern und eine möglichst optimale Lage zu wahren, ist vorgesehen, dass am oberen Ende der Klemmlafette eine trichterförmige Einführung für die über die Klemmrollenanordnung hochzufahrenden Innenrohre angeordnet ist. Bei dieser trichterförmigen Einführung kann es sich um eine Endstellenführung handeln, oder aber auch um eine Zwischenführung, wobei auch die Möglichkeit besteht, beides miteinander zu kombinieren, um jeweils die optimale Position des Innenrohres an der Klemmlafette zu wahren. Diese trichterförmigen Einführungen oder auch die Endführung verhindern vor allem auch, dass auf die Klemmrollenanordnung ungünstige Kräfte wirken, weil das jeweilige herauszuziehende Innenrohr in eine nicht vorgesehene Richtung abzukippen droht. Die jeweiligen Einführungen stellen für die übrigen Einrichtungen im Rahmen der Klemmlafette keine Behinderung dar.
Das Ein- und Ausfahren des Innenrohres mit der Klemmrollenanordnung ist gleichförmig und auch bei ungünstigen Verhältnissen problemlos möglich, wenn die Klemmrollenanordnung zwei angetriebene Laufrollen aufweist, die gegenüberliegend und an das Innenrohr gleichzeitig andrückbar angeordnet und drehbar ausgebildet sind. Die Laufrollen verfügen vorzugsweise über einen gemeinsamen Antrieb, wobei es sich um einen Druckluft oder auch elektrischen Antrieb handeln kann. Die Laufrollen sind dabei zweckmäßigerweise so angeordnet, dass sie das jeweilige Rohr geringfügig umfassen und beispielsweise bei ausgebildeten Muffen soweit ausweichen können, dass eine immer sichere Fixierung des Innenrohres gewährleistet ist.
Die sichere Fixierung auch beispielsweise im Bereich von Muffen ist insbesondere dann gewährleistet, wenn die Laufrollen als an das Rohrprofil anschmiegbare Sigmarollen ausgebildet sind. Diese Sigmarollen verfügen über ausreichende Antriebsflächen, um so die Aufbringung der nötigen Kräfte auf das Innere zu gewährleisten und bilden gleichzeitig eine gewisse Führung, durch die besondere gebogene Ausführung ihrer Laufflächen.
Die notwendigen Andruckkräfte werden bei einer bevorzugten Ausbildung der Klemmrollenanordnung dadurch erreicht, dass die Laufrollen Achshalter aufweisen, die schwenkbar mit einem Haltebügel und im Abstand dazu über einen in der Länge veränderbar ausgebildeten Distanzhalter verbunden sind. Der Achshalter kann an dem starr gelagerten Haltebügel den Erfordernissen entsprechend hin- und hergeschwenkt werden oder hin- und herschwenken, wobei der Distanzhalter diese Bewegung ausführt und gleichzeitig dafür sorgt, dass über die Achshalter die notwendigen Andruckkräfte auf die Laufrollen bzw. über die Laufrollen auf die Rohrwandung aufgebracht werden können. Rein theoretisch könnte es sich bei den Distanzhaltern um Federn handeln, doch sind Druckluftzylinder o. ä. Bauteile optimal geeignet, um auch gleichzeitig ein Nachfedern und ein ausreichendes Andrücken zu gewährleisten. Beim Ineinanderfädeln der Innenrohre in die Außenrohre sollen die Innenrohre etwas über die Außenrohre vorstehen, um sie über die Halteklemme bzw. die Klemmzange erfassbar zu halten. Dies erreicht man zweckmäßigerweise dadurch, dass das Trommelmagazin auf der Grundplatte in Richtung Außenrohre vorstehende und in diese einfassende Führungsdorne aufweist, deren Länge mindestens der Fixierlänge der Halteklemme entsprechend bemessen ist. Die Klemmrollenanordnung fährt somit das Innenrohr soweit in das Außenrohr hinein, bis das Innenrohr auf dem jeweiligen Führungsdorn aufsitzt. Dann löst sich die Klemmrollenanordnung und fährt in ihre Ausgangslage zurück, so dass anschließend die ineinandergesetzten Rohre auch aus dem Trommelmagazin entnommen werden können. Aufgrund der Bemessung der Führungsdorne ist dann sichergestellt, dass die Halteklemme, über die das Innenrohr in der Bohrachse fixiert wird, genau zufassen kann.
Angedeutet ist weiter vorne, dass eine genaue Führung von Innen- und Außenrohr zweckmäßig ist, um ein sicheres Verbinden mit dem schon vorhandenen und über die Klemmzangen fixierten Bohrstrang zu ermöglichen. Da aber bereits bei leichtem Versatz Probleme auftreten, hat die vorliegende Erfindung auch hier einen Lösungsvorschlag, um den gesamten Betrieb der Vorrichtung zu optimieren, der sich dadurch auszeichnet, dass die Innenrohre mit Innenkanal angeschweißte Endstücke mit Innen- bzw. Außengewinde aufweisen, die muffenförmig ausgebildet jeweils mit korrespondierenden Einführschrägen versehen sind. Durch die angeschweißten Endstücke ist die Möglichkeit gegeben, den bisher im Durchmesser recht begrenzten Innenkanal wesentlich zu vergrößern, sodass dementsprechend auch mehr Bohrflüssigkeit durch den Innenkanal transportiert werden kann. Insbesondere wird aber der Innenkanal durchlaufend gleichförmig ausgebildet, sodass auch der Fluss des Bohrmediums im Bereich der Übergänge nicht beeinflusst wird. Gleichzeitig ist bei dieser Ausführung die Möglichkeit gegeben, das Ineinanderfädeln der Innenrohre, wo die Probleme besonders auftreten, dadurch zu verbessern, dass korrespondierende Einführschrägen vorgesehen sind. D. h. das Endstück mit Außengewinde verfügt am Außenkranz über eine entsprechende Einführschräge, während das Endstück mit Innengewinde am Einführende die Einführschräge aufweist. Die beiden Innenrohre werden somit quasi ineinandergeführt miteinander verbunden.
Die durch das Einbohren des Bohrgestänges in den Erdboden auftretenden Kräfte sind so groß, dass beim Ziehen des Außen- oder Innenrohrstragens und damit beim Lösen der einzelnen Rohre voneinander teilweise erhebliche Kräfte aufgewandt werden müssen. Um hier Abhilfe zu schaffen, sieht die Erfindung vor, dass das Außen- und auch das Innengewinde bei den Endstücken vor den Anlaufschrägen endend ausgebildet sind. Damit sitzen nicht irgendwelche Flächen der beiden miteinander zu verbindenden Rohre plan aufeinander, sondern es ist vielmehr sichergestellt, dass immer ein kleiner Abstand dazu verbleibt, weil aufgrund des Gewindes diese Teile gar nicht aufeinander kommen können. Das Lösen der Rohre von einander wird damit erleichtert.
Der Transport des jeweiligen Bohrmediums bzw. der Bohrflüssigkeit wird dadurch optimiert, dass die Endstücke einen Durchmesser des Innenkanals von mindestens 30 cm bei etwa gleichbleibender Wandstärke wahrend ausgebildet sind. Vorteilhaft ist dabei, dass trotz des sehr großen Innenkanals dennoch die notwendige Wandstärke gewahrt ist, die lange Standzeiten gewährleistet, was wiederum auch eine optimierte Handhabung gewährleistet. Die auftretende Außendurchmesservergrößerung der Innenrohre ist dabei unschädlich, weil ein ausreichender Ringkanal gegenüber der Innenwandung der Außenrohre verbleibt und weil die zum Einsatz kommende Klemmrollenanordnung ein sicheres Fassen und Halten der Innenrohre auch im Bereich dieser Muffen sicherstellt.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Vorrichtung geschaffen ist, mit der sowohl mit Einzel- wie auch mit Doppelrohrgestänge gearbeitet werden kann. Dabei können die Innen- und die Außenrohre problemlos im Trommelmagazin sicher gelagert werden und zwar so getrennt von einander, dass sie entweder getrennt gehandhabt oder auch im Trommelmagazin bei Bedarf ineinandergefahren bzw. -gesteckt werden können, um dann als Doppelrohr zum Einsatz zu kommen. Die getrennte Lagerbarkeit hat darüber hinaus den Vorteil, dass beim Ziehen des eingesetzten Bohrgestänges die einzelnen Rohre nacheinander im Trommelmagazin untergebracht werden können, weil ja das Innenrohr immer zu erst gezogen wird und dann erst das Außenrohr. Vorteilhaft ist weiter, dass aufgrund der Unterbringung im Trommelmagazin ein getrennter Einsatz möglich ist, aber eben vor allem mit Hilfe der einfachen Klemmrollenanordnung auch in kombinierter Anordnung. Aufgrund des zum Einsatz kommenden Trommelmagazins und der leichten Handhabbarkeit der Innen- und Außenrohre ist die Möglichkeit gegeben, auch mit Bohrgestängen zu arbeiten, die eine über der genormten Länge von 1,5 m liegende Arbeitslänge aufweisen. Gegenüber dem Stand der Technik kann es zu Beeinträchtigungen der Standfestigkeit nicht kommen, weil die beiden Rohre nur einem Trommelmagazin mit entsprechend begrenzter Länge oder Höhe zugeordnet sind. Da jeweils nur ein einzelnes der Innenrohre beim Ineinanderfädeln hochgefahren werden muss, kann auch diese Arbeit die Standsicherheit einer entsprechenden Vorrichtung nicht beeinträchtigen. Gleiches gilt beim Ziehen des Bohrstranges bzw. des Bohrgestänges, weil jeweils die Rohre nur einzeln gehandhabt werden, um in das relativ niedrig liegende Trommelmagazin eingelagert zu werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht der Klemmlafette mit einem Trommelmagazin für Doppelrohre,
Fig. 2
eine Draufsicht auf die Klemmlafette mit Trommelmagazin in zwei Arbeitspositionen,
Fig. 3
eine Draufsicht auf das Trommelmagazin mit eingelagerten Innen- und Außenrohren,
Fig. 4
eine Draufsicht auf eine verfahrbare Klemmzange mit Doppelzylinderanordnung,
Fig. 5
eine Halteklemme in Draufsicht,
Fig. 6
eine Klemmrollenanordnung mit Innenrohr,
Fig. 7
eine Klemmrollenanordnung mit in das Außenrohr eingefahrenem Innenrohr,
Fig. 8
ein Innenrohr im Schnitt mit Aufnahmeende und
Fig. 9
das in Fig. 8 dargestellte Innenrohr mit Einsteckende.
In Fig. 1 ist eine Bohrmaschine 1 vereinfacht wiedergegeben, wobei auf die an sich bekannten Einzelheiten wie das Raupenfahrwerk, Führungshaus u. ä. verzichtet ist. Dargestellt ist die Klemmlafette 2, an der die Bohrantriebe 3 und 4 in Längsachse 17 verfahrbar angeordnet sind. Dabei dient der Bohrantrieb 3 zum Antrieb des Innenrohres 9 und der Bohrantrieb 4 zum Antrieb des Außenrohres 8, die beide zusammen das Bohrgestänge 7 bilden, das im Trommelmagazin 6 gelagert ist.
Aus der Darstellung nach Fig. 1 ist nicht klar erkennbar, dass die Außenrohre 8 und die Innenrohre 9 jeweils gruppenweise über den Umfang des Trommelmagazins 6 verteilt angeordnet sind, wobei sie auf der Grundplatte 22 des Trommelmagazins 6 aufstehen.
Am unteren Ende 15 der Klemmlafette 2 sind mehrere Klemmzangen 10, 11, 12 angebracht, wobei diese dazu dienen, entweder die Außenrohre 8 mit dem im Bohrloch befindlichen Außenrohr oder die Innenrohre 9 mit dem im Bohrloch befindlichen Innenrohr jeweils zu verbinden oder beim Ziehen des Bohrgestänges 7 die einzelnen Teile von einander zu lösen.
Am oberen Ende 14 der Klemmlafette 2 ist eine trichterförmige Einführung 13 wiedergegeben, in die die Innenrohre 9 jeweils eingeführt werden, wenn Sie aus Ihrer Halterung im Trommelmagazin 6 herausgezogen werden, um anschließend in das benachbarte Außenrohr 8 eingeschoben zu werden. Entsprechend kann aber die Länge der Klemmlafette 2 auch noch eine zweite trichterförmige Einführung 19 vorgesehen werden, wobei es sich hierbei eigentlich um die Endführung handelt, während die trichterförmige Einführung 13 eine Durchführung für das Innenrohr 9 darstellt.
Die trichterförmigen Einführungen 13, 19 dienen, wie gesagt, zur Führung des Innenrohres 9, wenn dieses aus dem Trommelmagazin 6 herausgefahren wird, um anschließend in ein Außenrohr 8 eingeführt zu werden. Hierzu dient eine Klemmrollenanordnung 20, die am oberen Rand 46 des Trommelmagazins 6 angeordnet ist.
Nach dem Einführen des Innenrohres 9 in das Außenrohr 8 wird das Trommelmagazin 6 in die Bohrachse 26 geschwenkt, um dann von der Klemmzange 10 erfasst und fixiert zu werden. Die Klemmachse 10 ist am unteren Ende 15 der Klemmlafette 2 angeordnet und kann über den gesamten Verfahrweg 16 in Längsachse 18 der Rohre 8, 9 bzw. dann in Längsachse 17 der Klemmlafette 2 verfahren werden. Hierüber kann das Außenrohr 8 oder auch das Innenrohr 9 jeweils so fixiert werden, dass es anschließend mit dem Außenrohr im Bohrloch oder mit dem Innenrohr im Bohrloch verbunden werden kann. Hierzu dienen die weiteren Klemmzangen 11, 12, die die jeweiligen Bohrstränge fixieren.
Fig. 2 zeigt angedeutet den Schwenkvorgang, mit dem die ineinander gefahrenen Außenrohre 8 und Innenrohre 9 in die Bohrachse 26 geschwenkt werden, wozu mit der Klemmlafette 2 ein Schwenkarm 21 verbunden ist, der um die Schwenkachse 24 so verschwenkt werden kann, dass die jeweilige Kombination aus Innenrohr 9 und Außenrohr 8 sich in der Bohrachse 26 befindet. Hierzu kann jeweils ein am Trommelumfang 25 angeordnetes Kombirohr verwendet werden, nachdem das Trommelmagazin 6 über den Schwenkarm 21 in die in Fig. 2 ausgezogene Position gebracht worden ist. Dann wird die Rohrkombination 8, 9, von der Klemmzange 10 erfasst, die in Fig. 2 ebenfalls wiedergegeben ist.
Angedeutet ist in Fig. 2 auch, die Position der Klemmrollenanordnung 20 und auch der Drehachse 23, die ja so angeordnet und ausgebildet, dass Überlastungen nicht zu befürchten sind, weshalb sie beweglich gelagert ist.
Fig. 3 zeigt ein Trommelmagazin aus der Vorgelperspektive, wobei deutlich wird, dass die Innenrohre 9, 9', 9'' und die Außenrohre 8, 8', 8'' jeweils gruppenweise über den Trommelumfang 25 verteilt angeordnet sind. Sie werden jeweils über Klemmen 27, 28, gehalten, die die jeweiligen Außenrohre 8 oder Innenrohre 9 über ihre gebogenen freien Enden 29, 30 sicher fixieren. Erkenntlich ist aus dieser Darstellung, dass die jeweiligen Außenrohre 8 und Innenrohre 9 nach dem Einschwenken des Trommelmagazins 9 vor die Klemmlafette 2 über die Klemmzange 10 aus ihrer Position entnommen werden können, um in der Bohrachse 26 mit dem vorhandenen Bohrstrang verbunden zu werden.
Diese Klemmzange 10 ist in Fig. 4 vergrößert wiedergegeben, wobei es sich hier insofern um eine besondere Ausbildung und eine von der Darstellung in Fig. 2 abweichende Abbildung in sofern handelt, als die Klemmzylinder 31, 32 parallel nebeneinander liegen. Dennoch kann über diese Anordnung das jeweilige Außenrohr 8 oder Innenrohr 9 sicher gehalten und fixiert werden, weil der Klemmzylinder 32 über eine Umlenkeinrichtung 33 verfügt. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, mit diesen Zylindern die jeweiligen Rohre 8, 9 sicher zu fixieren, indem die Klemmbacken 34, 35 gegeneinander gefahren werden. Der Klemmzylinder 32 verfügt deshalb über ein Winkelstück 36, das einmal mit dem Kolben 37 verbunden ist und zum anderen an der gegenüberliegenden Seite die Klemmbacke 34 trägt. Eine Überlastung des Klemmzylinders 32 wird dadurch verhindert, dass das Winkelstück 36 über einen Bolzen 39 und damit über ein Gelenk 38 mit dem Kolben 37 verbunden ist. Im Winkelbogen 40 ist eine Langlochführung 41 vorgesehen, sodass eine genaue Führung des Winkelstücks 36 beim Einschieben oder beim Ausschieben des Kolbens 37 sichergestellt ist.
Die Kolbenfläche 42 und die Ringfläche 43 sind bei den Klemmzylindern 31, 32 so ausgelegt, dass ein Gleichlauf beider Klemmzylinder 31, 32 sichergestellt ist.
Während das Außenrohr 8 im unteren Teilbereich der Klemmlafette 2 durch die Klemmzange 10 fixiert wird, dient zum Arretieren des Innenrohres und zum Handhaben den Innenrohres 9 die in Fig. 5 dargestellte Halteklemme 47. Diese Halteklemme 47 verfügt nach Fig. 5 über eine Greifzange 48, die über Klemmflügel 49, 50 verfügt, die ein genaues Fixieren des Innenrohres 9 sicherstellen. Auf dem den Greifflächen gegenüberliegenden Ende der Klemmflügel 49, 50, die über eine Haltefeder 51 in diesem Bereich zusammengehalten werden können. Ist ein Zylinder 56 mit einer Kolbenstange 52 angeordnet, der endseitig Rollen 53, 54 aufweist, die zwischen die Klemmflügel 49, 50 verfahrbar sind. Dabei sind die Innenflächen 55 der Klemmflügel 49, 50 so ausgebildet, dass die Klemmflügel 49, 50 sich in diesem Bereich öffnen und im Bereich der Greifflächen schließen, wenn die Kolbenstange 52 entsprechend weit ausfährt. Aufgrund der Innenflächen 55 ist der Verfahrweg dabei relativ klein. Entsprechendes ist in Fig. 5 mit durchgezogener Linie und strichpunktierter Linie verdeutlicht.
Die einzelnen Innenrohre 9 werden, wie weiter vorne schon erwähnt, über eine Klemmrollenanordnung 20 aus dem Trommelmagazin herausgenommen oder herausgezogen, um sie dann in das jeweils nächste Außenrohr 8 oder ein zur Auswahl anstehendes Außenrohr 8 abzusenken und zwar bis die in Fig. 7 angedeutete Position erreicht ist. Während Fig. 6 den Ausgangspunkt andeutet, wobei sich das Innenrohr 9 auf einen Stützbock 66 abstützt, der wiederum mit der Grundplatte 22 verbunden ist, steht das Außenrohr 8 gemäß Fig. 7 direkt auf der Grundplatte 22 auf. Fig. 6 zeigt die Klemmen 28, über die das Innenrohr 9 im Trommelmagazin 6 fixiert ist, wobei diesen Klemmen 28 die Klemmen 27 nach Fig. 7 für das Außenrohr 8 im Prinzip entsprechen.
Fig. 7 zeigt ergänzend die Situation nach Ineinanderfahren von Innenrohr 9 und Außenrohr 8, wobei über den Führungsdorn 65 auf der Grundplatte 22 dafür Sorge getragen ist, dass das Innenrohr 9 mit einem gewissen Überstand aus dem Außenrohr 8 herausragt, wenn die Arbeit der Klemmrollenanordnung 20 abgeschlossen ist.
Diese Klemmrollenanordnung 20 besteht aus zwei Laufrollen 58, 59, die dicht an das Rohrprofil 60 anzulagern sind. Sie sind über Achshalter 61 fixiert, die wiederum mit einem starren Haltebügel 62 gelenkig verbunden sind. Im Abstand zum Haltebügel 62 ist ein Distanzhalter 63 bzw. 64 angeordnet, über den die beiden Achshalter 61 gegeneinander bewegt werden können, um so das Anliegen der Laufrollen 58, 59 an dem Innenrohr 9 zu gewährleisten. Bei den Distanzhaltern 63 und 64 kann es sich um einen Luftzylinder o. ä. Zylinder oder auch um eine Feder handeln, wobei andererseits sichergestellt werden muss, dass die Laufrollen 58, 59 nicht zu dicht aufeinanderliegen, dass das Innenrohr 9 nicht hindurchgezwängt werden kann.
Die Figuren 8 und 9 schließlich zeigen eine besondere Ausführungsform eines Innenrohres 9, das, wie deutlich erkenntlich, über einen im Durchmesser großen Innenkanal 68 verfügt. Hierzu verfügt das Innenrohr 9 über ein angeschweißtes Endstück 69 mit einem Innengewinde 70, das mit dem Außengewinde 72 des benachbarten angeschweißten Endstückes 71 verbunden werden kann. Zum leichteren Einfädeln sind Einführschrägen 73 vorgesehen, die bei den angeschweißten Endstücken 69, 71 korrespondierend geformt sind, sodass quasi eine trichterförmige Einführung erreicht ist. Das Festsitzen der einmal miteinander verbundenen Innenrohre 9 wird dadurch zumindest weitgehend verhindert, dass sowohl das angeschweißte Endstück 69 wie auch das angeschweißte Endstück 71 über Anlaufschrägen 74, 75 verfügen, die so angeordnet sind, dass das jeweilige Gewinde 70, 72 ausreichend weit vor ihnen endet, sodass die korrespondierenden Flächen im Abstand zu einander verbleiben, d. h. ohne dass die Gefahr besteht, dass sie sich aneinander festsetzen.
Das angeschweißte Endstück 69 kann auch als Aufnahmeende und das angeschweißte Endstück 71 als Einsteckende bezeichnet werden, wobei durch die beschriebene Ausführungsform erreicht ist, dass beim Ineinanderführen der Rohrenden ein Verkanten zumindest erschwert, wenn nicht sogar vermieden wird, sodass die Handhabung derartiger Rohre wesentlich verbessert ist.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern mit einer Klemmlafette (2), an dieser verfahrbaren Bohrantrieben (3, 4) über die das Bohrgestänge (7), bestehend aus Innenrohren (9) und Außenrohren (8) ins Bohrloch eingetrieben oder auch herausgezogen wird, und einem parallel zur Klemmlafette (2) angeordneten und um die Drehachse (23) drehbaren Trommelmagazin (6) für die Innen- (9) und die Außenrohre (8), sowie der Klemmlafette (6) zugeordnete Klemmzangen (10, 11, 12) zum Verschrauben und Lösen des Bohrgestänges (7), wobei eine Klemmzange (10) am unteren Ende (15) der Klemmlafette (2) in deren Längsachse (17) verfahrbar ist, und die Innen- und die Aussenrohre über Klemmen (27, 28) gehalten sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmzange korrespondierend mit dem verschwenk- und drehbaren Trommelmagazin (6) betätigbar angeordnet ist, dass die Innen- (9) und die Außenrohre (8) dem Trommelmagazin (6) radial entnehmbar zugeordnet sind, dass das Trommelmagazin (6) eine Klemmrollenanordnung (20) zum Anheben und Absenken der Innenrohre (9) aufweist, und dass das Trommelmagazin im ein zur Längsachse der Klemmlafette (2) schwenkbar angeordnet ist.
  2. Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmzange (10) an der Klemmlafette (2) über einen Verfahrweg (16) von 1 bis 2 m, vorzugsweise 1 m geführt angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die das Bohrgestänge (7) im Trommelmagazin (6) fixierenden Klemmen (27, 28) so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Innen- (9) und die Außenrohre (8) radial gesehen, getrennt oder gruppenweise getrennt über den Trommelumfang (25) verteilt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrbare Klemmzange (10) über Klemmzylinder (31, 32) betätigbar ist, die parallel zueinander angeordnet sind und von denen einer (32) über eine Umlenkeinrichtung (33) verfügt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (33) über ein, eine der Klemmbacken (34, 35) aufweisendes Winkelstück (36) verfügt, das gelenkig geführt mit dem Kolben (37) des Klemmzylinders (32) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelstück (36) über einen Bolzen (39) mit dem Kolben (37) verbunden ist und im Winkelbogen (40) über eine Langlochführung (41) verfügt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben- bzw. die Ringfläche (42, 43) der parallelen Klemmzylinder (31, 32) einen Gleichlauf und Andruck auf das Bohrgestänge (7) ergebend angeschlossen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Klemmzylinder (31, 32) bezüglich Kolben- und Ringfläche (42, 43) so gewählt sind, vorzugsweise 100 : 60, dass sich der angestrebte Gleichlauf ergibt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe des oberen Randes (46) des Trommelmagazins (6) der Klemmlafette (2) eine Halteklemme (47) für das Innenrohr (9) vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklemme (47) über eine Greifzange (48) verfügt, deren Klemmflügel (49, 50) über einen Zylinder (56) gegen die Kraft von Haltefedern (51) verschwenkbar ausgebildet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (56) mit einer Kolbenstange (52) ausgerüstet ist, die endseitig Rollen (53, 54) aufweist, die an das Öffnen und Schließen der Klemmflügel (49, 50) begünstigend gebogene Innenflächen (55) der Klemmflügel (49, 50) andrückbar angeordnet und ausgebildet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (23) des Trommelmagazins (6) beweglich gelagert ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende (14) der Klemmlafette (2) eine trichterförmige Einführung (13) für die über die Klemmrollenanordnung (20) hochzufahrenden Innenrohre (9) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmrollenanordnung (20) zwei angetriebene Laufrollen (58, 59) aufweist, die gegenüberliegend und an das Innenrohr (9) gleichzeitig andrückbar angeordnet und drehbar ausgebildet sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen (58, 59) als an das Rohrprofil (60) anschmiegbare Sigmarollen ausgebildet sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen (58, 59) Achshalter (61) aufweisen, die schwenkbar mit einem Haltebügel (62) und im Abstand dazu über einen in der Länge veränderbar ausgebildeten Distanzhalter (63, 64) verbunden sind.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Trommelmagazin (6) auf der Grundplatte (22) in Richtung Außenrohre (8) und in diese einfassende Führungsdorne (65) vorgesehen sind, deren Länge mindestens der Fixierlänge der Halteklemme (47) entsprechend bemessen ist.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrohre (9) mit Innenkanal (68) angeschweißte Endstücke (69) mit Innen- (70) bzw. Außengewinde (72) aufweisen, die muffenförmig ausgebildet jeweils mit korrespondierenden Einführschrägen (73) versehen sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Außen- (72) und auch das Innengewinde (70) bei den Endstücken (69, 71) vor den Anlaufschrägen (74, 75) endend ausgebildet sind.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (69, 71) einen Durchmesser des Innenkanals (68) von mindestens 30 cm bei etwa gleichbleibender Wandstärke wahrend ausgebildet sind.
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