AT390124B - Oeffnungsanordnung zum loesen eines aus verschraubten bohrstangen bestehenden bohrgestaenges einer ausruestung fuer langlochbohrung - Google Patents

Description

Nr. 390 124

Diese Erfindung betrifft eine Öffnungsanordnung zum Lösen eines aus verschraubten Bohrstangen bestehenden Bohrgestänges einer Ausrüstung für Langlochbohrung, zu welcher Ausrüstung gehören: - ein Vorschubbalken, - eine längs der Vorschubbalken bewegliche Bohrmaschine, - eine vom Vorschubbalken getragene, an der Bohrungsachse befindliche Sperrflihrung für eine Bohrstange, - ein Rotationsmechanismus zum Rotieren einer Bohrstange zu deren Lösung von einer benachbarten Bohrstange, und - eine zwischen der Sperrführung und der Bohrmaschine befindliche Greifeiführung, um eine Bohrstange auf den Vorschubbalken zu geben bzw. sie von diesem zu nehmen.

Bei mechanisierter Langlochbohrung werden besondere um Zusammenfügen und Losmachung separater Bohrstangen des Bohrgestänges verwendet, welche Anordnungen in Zusammenwirkung mit Sperrführungen gebraucht werden. Die Speirführung befindet sich fest an dem der Bohrmaschine gegenüberliegenden Ende des Vorschubbalkens, und die Aufgabe der Sperrführung ist einerseits, die Bohrstange beim Anbohren zu führen, und anderseits, die Bohrstange zu ergreifen, und sie beim Öffnen der Bohrmaschine oder Bohrstange festzuhalten. Die Aufgabe der Öffnungsanordnung ist, die Bohrstange unrotierbar zu verriegeln, wenn die Bohrstange von dem Bohrereinsteckende losgedreht werden soll, und die Bohrstange zu rotieren, wenn sie von einer von der Sperrflihrung festgehaltenen Bohrstange losgedreht werden soll.

Es ist vorbekannt, einen separaten Rotationsmechanismus, der von einer Seite des Vorschubbalkens an die Bohrungsachse gebracht wird, zusammen mit einer zwischen der Speirführung und der Bohrmaschine befindlichen separaten Greiferführung als Öffnungsanordnung zu verwenden. Der Rotationsmechanismus ist dabei wenigstens eine der Länge des Gewindes der Bohrstange entsprechende Strecke in der Richtung der Bohrungsachse beweglich angeordnet, während die Greiferführung in der Bohrungsrichtung unbeweglich ist.

Ein Nachteil einer solchen Öffnungsanordnung ist jedoch, daß der Rotationsmechanismus an der Seite des Vorschubbalkens viel Raum braucht und mit seinen Rotationsrollen schwer wird.

Aus der US-Patentschrift 3,851,714, aus der GB-Patentschrift 1 302 109 und aus der DE-Auslegungsschrift 1775 409 sind verschiedene Öffnungsanordnungen vorbekannt, die mit einer Bohrmaschine gekoppelt sind, um sich damit zu bewegen, und mittels deren eine Bohrstange an einem Bohrereinsteckende verriegelt werden kann, wenn die Bohrstange mittels der Bohrmaschine von einer von einer Sperrführung festgehaltenen Bohrstange losgedreht wird.

Ein Nachteil einer solchen Öffnungsanordnung ist, daß die Öffnungsanordnung die Masse der Bohrmaschine vermehrt, und daß ihre Konstruktion kompliziert und wegen der Vibrationen der Bohrmaschine empfindlich für Defekte ist.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Öffnungsanordnung zustandezubringen die die obenerwähnten Nachteile vermeidet und eine einfachere und leichtere Konstruktion hat Diese Aufgabe wird mittels der erfindungsgemäßen Öffnungsanordnung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, - daß der Rotationsmechanismus mit der in Richtung der Bohrungsachse festen Speirführung zu deren Rotation gekoppelt ist, und - daß die Greiferführung, mit der die Bohrstange am Vorschubbalken unrotierbar verriegelbar ist, mit einer Bedienungsvorrichtung zum Bewegen der Greiferführung in der Richtung der Bohrungsachse versehen ist

Bis jetzt wurden die im Bohrloch befindlichen Bohrstangen unrotierbar verriegelt und die am Vorschubbalken befindliche Bohrstange zum Öffnen des dazwischen befindlichen Gewindeanschlusses rotiert Die Erfindung basiert nun auf der Idee, umgekehrt zu verfahren, d. h. die im Bohrloch befindlichen Bohrstangen zu drehen und die an dem Vorschubbalken befindliche Bohrstange unrotierbar zu verriegeln. Dabei wird die Sperrführung, mittels der die Bohrstangen in jedem Fall ergriffen werden, rotierbar gemacht, wobei kein separater Rotationsmechanismus erforderlich ist und die Konstruktion einfacher und leichter wird. Die Sperrführung fungiert also sowohl als Greifeiorgan als auch als Rotationsorgan, weshalb die Funktion der Öffnungsanordnung schnell ist. Die Öffnungsanordnung erlaubt auch einen Gebrauch von Standardbohrstangen, die mit einer Muffe versehen sind.

Die Konstruktion der Öffnungsanordnung kann sehr einfach gemacht werden, wenn die Sperrführung so konstruiert wird, daß die Rotation zugleich das Ergreifen der Bohrstange und das Festhalten der Bohrstange selbsttätig zustandebringt. Eine vorteilhafte Ausführungsfarm zur Verwirklichung einer solchen Funktion wird in der gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereichten Parallelanmeldung der Anmelderin beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, wobei

Figur 1 eine mit ein»' eriindungsgemäßen Öffnungsanordnung versehene Bohrungsausrüstung schematisch von oben zeigt,

Figur 2 eine ausführlichere Seitenansicht der Bohrungsausrüstung zeigt,

Figur 3 einen Querschnitt der Greiferführung längs der Linie (ΠΙ-ΙΠ) in Figur 2 zeigt,

Figur 4 einen Achsialschnitt der Sperrführung zeigt,

Figur 5 einen Schnitt der Speirführung längs der Linie (V-V) in Figur 4 zeigt, und

Figur 6A-6G die verschiedenen Funktionsphasen der Bohrungsausrüstung beim Öffnen einer Bohrstangenreihe von oben zeigt.

Die Figuren 1 und 2 in den Zeichnungen zeigen eine Ausrüstung für Langlochbohrung, die einen länglichen -2-

Nr. 390 124

Vorschubbalken (1) und eine längs dieses Balkens bewegliche Bohrmaschine (2) umfaßt Am einen Ende des Vorschubbalkens ist eine Sperrführung (3) fest montiert und an der einen Seite eine Greiferführung (4), die zusammen eine erfindungsgemäße Öflhungsanordnung bilden. Die Führungsachse der Sperrführung befindet sich in einer an sich bekannten Weise an der Bohrungsachse (A), die eine Verlängerung des Bohrereinsteckendes (5) der Bohrmaschine bildet

Die Konstruktion der Sperrführung (3) wird in den Figuren 4 und 5 ausführlicher gezeigt An einem an dem Vorschubbalken befestigten Rahmen (6) ist eine Traghülse (7) rotierbar gelagert, die ringförmige Führungsschienen (8), (9) aufweist, die sich exzentrisch hinsichtlich der Achse (A) der Sperrführung an deren entgegengesetzten Seiten befinden. An den Führungsschienen sind separate, plattenförmige Backen (10), (11) gelagert, die radial gleitend an einander anliegen und von einer innerhalb der Traghülse rotierbar gelagerten Unterstützungsgabel (12) geführt sind. Zwischen den Rahmenenden und den Enden der Unterstützungsgabel sind Friktionsscheiben (13) montiert.

Der Außenumfang der Traghülse ist mit einem Zahnkranz (14) versehen und an dem Rahmen ist ein hydraulischer Rotationsmotor (15) befestigt, der mittels eines Zwischenzahnrads mit dem Zahnkranz im Eingriff steht. Während sich die Traghülse im Rahmen dreht, zwingen die Führungsschienen die Backen sich radial gegeneinander zu bewegen, und zwar je nach der Drehrichtung der Traghülse, weil die Friktionsscheiben eine Tendenz haben, dem Drehen der Unterstützungsgabel und der Backen mit der Traghülse entgegenzuwirken. Während die Drehbewegung der Traghülse fortsetzt, ergreifen die Backen eine sich durch die Sperrhülse erstreckende Bohrstange, und sind nicht mehr imstande, sich hinsichtlich der Traghülse zu bewegen, wobei die Backen und die Bohrstange mit der Traghülse rotieren.

Die Konstruktion der Greiferführung (4) wird in Figur 3 ausführlicher gezeigt. Sie umfaßt eine mit dem Vorschubbalken parallele Tragschiene (16), die durch Schwenkarme (17) an dem Vorschubbalken schwenkbar gelagert ist. Die Tragschiene trägt einen Schlitten (18), der mit Backen (19) versehen ist, von denen die eine fest und die andere mittels eines hydraulischen Zylinders (20) gegen die feste Backe bewegbar ist Zum Schwenken der Tragschiene sind hydraulische Zylinder (21) montiert, mittels deren die Backen an die Bohrungsachse (A) respektive an eine Seite des Vorschubbalkens verschiebbar sind. Zwischen dem Schlitten und der Tragschiene ist ein hydraulischer Verschiebezylinder (22) montiert, mittels dessen der Schlitten eine Strecke längs der Tragschiene bewegbar ist

An der Tragschiene ist außerdem in einem Abstand von dem Schlitten (18) eine feste Zwischenführung (23) zum Tragen der Bohrstange montiert.

Die Öffnungsanordnung funktioniert in der folgenden Weise:

Mit der Bohrmaschine (2) ist ein Loch (24) mittels Bohrstangen (25) und (26) in einen Felsen gebohrt, Figur 6A.

Durch Verschieben der Bohrmaschine vom Felsen abwärts wird die Bohrstangenreihe aus dem Bohrloch so herausgezogen (B), daß die Anschlußmuffe, (6a) der ersten Stange (26) sich auf demselben Niveau mit den Backen (10), (11) der Sperrführung (3) befindet, Figur 6B.

Die Greiferführung (4) wird mittels die Schwenkzylinder (21) in eine Greifstellung so geschwenkt (C), daß die Backen (19) der Greiferführung und die Zwischenführung (23) sich um die zweite Bohrstange (25) legen. Mit dem Zylinder (20) werden die Backen mit der Bohrstange in Eingriff verriegelt (D). Die Bohrmaschine wird rückwärts gedreht (E), so daß das Bohrereinsteckende (5) von der Anschlußmuffe (25a) der zweiten Stange (25) losgedreht wird, Figur 6C, und die Bohrmaschine wird in die hintere Stellung verschoben (F), Figur 6D.

Die Backen (10), (11) der Sperrführung (3) werden durch Rotieren (H) der Sperrführung (3) mit der Anschlußmuffe (26a) der ersten Bohrstange (26) in Eingriff verriegelt (G), wobei die Stange mit der Führung zu rotieren beginnt. Gleichzeitig wird die zweite Stange (25), die mittels der Greiferführung (4) unrotierbar verriegelt ist und von der Zwischenführung (23) gestützt ist, durch Vermittlung der Greiferführung mit dem Verschiebezylinder (22) axial abwärts von der ersten Stange verschoben (J). Dabei dreht sich die erste Bohrstange von der zweiten Stange los, die auf die Greiferführung und Zwischenführung gestützt bleibt, Figur 6E.

Die Greiferführung (4) wird mit dem Schwenkzylinder (21) an die Seite des Vorschubbalkens geschwenkt, so daß die zweite Bohrstange von der Bohrungsachse (A) wegverschoben wird. Die Bohrmaschine wird an die Sperrführung verschoben (L) und das Bohrereinsteckende wird mit der Anschlußmuffe (26a) der ersten Stange in Eingriff gedreht (M), Figur 6F.

Danach wird die Sperrführung in die entgegengesetzte Richtung rotiert, so daß die erste Bohrstange sich von der Sperrführung befreit. Die Bohrmaschine wird schließlich in ihre Ausgangsstellung verschoben (N), so daß die erste Stange aus dem Bohrloch herausgezogen wird, Figur 6G. Die Ausrüstung ist jetzt fertig zum Verschieben an das folgende zu bohrende Loch.

Zur Beschleunigung des Losmachungsvorgangs der Bohrstangenreihe ist es möglich, die Losdrehung (E) des Bohrereinsteckendes (5) der Bohrmaschine von der Anschlußmuffe (25a) der zweiten Stange gleichzeitig auszuführen, wie die Anschlußmuffe (26a) der ersten Stange durch Rotieren der Sperrführung von der zweiten Stange losgedreht (H) wird. Die Bohrmaschine wird dabei synchronisiert mit der Bewegung des Verschiebezylinders (22) schneller rückwärtsgezogen. -3-

Claims (5)

1. Nr. 390 124 Die Zeichnungen und die sich daran anschließende Beschreibung ist nur zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung beabsichtigt. Was die Einzelheiten betrifft, kann die erfindungsgemäße Öffnungsanordnung im Rahmen der Patentansprüche variieren. Es ist möglich so anzuordnen, daß die Greiferführung mit der Stangenkassette zusammenwirkt, in die die Greiferführung eine von der Bohrstangenreihe losgemachte Bohrstange abgibt und aus 5 der die Greiferführung eine an dem Bohrstangenhalter zu befestigende Bohrstange entnimmt. Wenn die Bohrstange lang ist, kann an der Anordnung zwischen der Sperrführung und der Bohrmaschine eine zusätzliche Zwischenführung zum Stützen der Stange beim Bohren montiert werden. Die Zwischenführung kann jeder beliebigen, geeigneten, bekannten Konstruktion sein. 10 PATENTANSPRÜCHE 15 1. Öffnungsanordnung zum Lösen eines aus verschraubten Bohrstangen bestehenden Bohrgestänges einer Ausrüstung für Langlochbohrung, zu welcher Ausrüstung gehören: 20 - ein Vorschubbalken, - eine längs der Vorschubbalken bewegliche Bohrmaschine, - eine vom Vorschubbalken getragene, an der Bohrungsachse befindliche Sperrführung für eine Bohrstange, - ein Rotationsmechanismus zum Rotieren einer Bohrstange zu deren Lösung von einer benachbarten Bohrstange, und 25 - eine zwischen der Sperrführung und der Bohrmaschine befindliche Greiferführung, um eine Bohrstange auf den Vorschubbalken zu geben bzw. sie von diesem zu nehmen, dadurch gekennzeichnet, - daß der Rotationsmechanismus (15) mit der in Richtung der Bohrungsachse (A) festen Sperrführung (3) zu deren Rotation gekoppelt ist, und - daß die Greiferführung (4), mit der die Bohrstange (25) am Vorschubbalken (1) unrotierbar veniegelbar ist, 30 mit einer Bedienungsvonichtung (22) zum Bewegen der Greiferführung in der Richtung der Bohrungsachse (A) versehen ist.
2. 2. Öffnungsanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsmechanismus (15) der Sperrführung (3) mit Greiferorganen (10, 11) der Spenföhrung (3) gekoppelt ist und diese bei 35 Rotation zwischen einer greifenden Festhaltestellung und einer Losmachungsstellung der Bohrstange bewegt.
3. 3. Öffnungsanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrführung (3) mit einer von dem Rotationsmechanismus (15) drehbaren Traghülse (7) versehen ist, daß die Greiferorgane (10,11) hinsichtlich der Traghülse radial beweglich an der Sperrführung gelagert sind und daß die Traghülse mit 40 hinsichtlich der Rotationsachse (A) der Traghülse exzentrischen Führungsschienen (8,9) zum Bewegen der Gieiferorgane versehen ist
4. 4. Öffnungsanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferführung (4) beweglich auf einer Tragschiene (16) montiert ist, und zum Verschieben der Greiferführung 45 längs der Tragschiene mit der Bedienungsvorrichtung (22) gekoppelt ist
5. 5. Öffnungsanordnung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschiene schwenkbar auf den Vorschubbalken (1) montiert ist, und zum Verschieben der Greiferführung an die Bohrungsachse (A) und weg davon mit einer Bedienungsvorrichtung (21) gekoppelt ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 50