DE19901001A1 - Erdbohranlage mit Gestängewechsler - Google Patents
Erdbohranlage mit GestängewechslerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Erdbohranlage mit einem Rahmen (48) und einem daran verschiebbaren Drehantrieb (50, 54) für ein Bohrgestänge mit mindestens zwei Bohrstangen, die lösbar miteinander verbindbar sind, mit einem am Rahmen (48) befestigten Bohrstangenmagazin (44), mit einer am Rahmen angeordneten Lösevorrichtung, die eine an einer ersten Bohrstange angreifende Klemmeinheit (102, 104, 106, 110) und eine an einem Teil des Drehantriebs (50, 54) oder einer zweiten Bohrstange angreifende Losbrecheinheit hat, und mit mindestens einem am Rahmen angeordneten Transportarm (66), der eine vom Bohrgestänge gelöste Bohrstange in eine Lagerstellung im Bohrstangenmagazin (44) transportieren kann oder eine Bohrstange aus ihrer Lagerstellung heraus an das Bohrgestänge einsetzen kann. Erfindungsgemäß wird mindestens eine Einheit der Lösevorrichtung am Transportarm (66) angeordnet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Erdbohranlage mit einem Rahmen und einem daran
verschiebbaren Drehantrieb für ein Bohrgestänge mit mindestens zwei
Bohrstangen, die lösbar miteinander verbindbar sind, mit einem am Rahmen
befestigten Bohrstangenmagazin, mit einer am Rahmen angeordneten
Lösevorrichtung, die eine an einer ersten Bohrstange angreifende Klemmeinheit
und eine an einem Teil des Drehantriebs oder einer zweiten Bohrstange
angreifende Losbrecheinheit hat, und mit mindestens einem am Rahmen
angeordneten Transportarm, der eine vom Bohrgestänge gelöste Bohrstange in
eine Lagerstellung im Bohrstangenmagazin transportieren kann oder eine
Bohrstange aus ihrer Lagerstellung heraus an das Bohrgestänge ansetzen kann.
Eine derartige Erdbohranlage ist beispielsweise aus der Druckschrift
EP-A-0 819 820 bekannt. Sie hat Bohrstangen, die zum Verlängern des Bohrgestänges
aneinandergeschraubt werden können. Beim Erstellen einer Bohrung wird eine
zusätzliche Bohrstange mit Hilfe des Transportarms aus dem Magazin
herausbefördert, an das Gestänge angelegt und dann einerseits mit dem
Drehantrieb, der dazu in eine hintere Anschlagstellung gefahren wird, und
andererseits mit dem hinteren Ende des Bohrgestänges verschraubt. Beim
Herausziehen des Gestänges nach Beendigung der Bohrung werden die
Bohrstangen in analoger Weise von hinten her abgeschraubt. Der Transportarm
befördert sie anschließend zurück in das Magazin.
Während des Bohrens werden die Schraubverbindungen am Drehantrieb und
zwischen den Bohrstangen in der Regel über das ursprüngliche Maß hinaus
festgezogen, weil das Erdreich der angetriebenen Drehung des Bohrgestänges
einen großen Widerstand entgegensetzt. Sind sowohl das wirkende
Antriebsdrehmoment als auch der diesem entgegenstehende Widerstand des
Erdreichs größer als der Haftreibungswiderstand zwischen Kontaktflächen zweier
Bohrstangen, wird die Schraubverbindung zwischen diesen Bohrstangen fester
gezogen. Dabei werden die Bohrstangen gegen den Gleitreibungswiderstand
ihrer Kontaktflächen gedreht und in axialer Richtung stärker aufeinander gepreßt.
Da der Haftreibungswiderstand größer als der Gleitreibungswiderstand ist, muß
zum Lösen der Schraubverbindungen ein Drehmoment aufgebracht werden, das
das beim Festziehen während des Bohrens ausgeübte Drehmoment noch
übertrifft.
Um daher auch für das Losschrauben der Bohrstangen ein ausreichend hohes
Drehmoment und einen die Haftreibung übertreffenden Widerstand zur Verfügung
zu stellen, wird beim Stand der Technik eine Losbrecheinheit verwendet. Die in
der Druckschrift EP-A-0 819 820 offenbarte Losbrecheinheit hat am vorderen
Ende ihres Rahmens eine Klemmeinheit und unmittelbar dahinter eine
Losbrecheinheit.
Soll etwa das Bohrgestänge um eine Bohrstange verlängert werden, wird
zunächst der an einen vorderen Anschlag des Rahmens gefahrene Drehantrieb
angehalten. Anschließend werden hydraulisch betriebene Klemmbacken der
Klemmeinheit gegen das hintere Ende der hinteren Bohrstange gepreßt, während
ähnliche, an der Losbrecheinheit angeordnete Klemmbacken einen
Antriebsstutzen am Drehantrieb einklemmen. Die Klemmbacken der
Losbrecheinheit sind an einem Gehäuse befestigt, das mit Hilfe eines
Hydraulikzylinders um die Bohrachse geschwenkt werden kann. Um die
Schraubverbindung loszubrechen, übt der Hydraulikzylinder über das Gehäuse
auf den Antriebsstutzen ein hohes Drehmoment aus, das entgegen der zum
Bohren eingestellten Drehrichtung wirkt. Dadurch wird die Haftreibung an den
Kontaktflächen von Antriebsstutzen und hinterster Bohrstange überwunden und
beide Teile werden um einen Winkel gegeneinander verschwenkt.
Anschließend werden die Klemmbacken der Losbrecheinheit gelöst, und der
Drehantrieb setzt die Drehung des Antriebsstutzens mit relativ geringem
Drehmoment fort, wodurch die Schraubverbindung vollständig gelöst wird. Der
Drehantrieb wird dann entgegen der Vorschubrichtung in eine hintere
Anschlagstellung am Rahmen verschoben, um mit Hilfe zweier Transportarme
eine weitere Bohrstange einzufügen.
Die Transportarme sind mehrgelenkige Greifarme und haben an ihrem vorderen
Ende je einen hydraulisch betriebenen, etwa sichelförmigen Greifer und ein
Gegenlager. Durch Betätigung der Hydraulik kann der Greifer beim Zugriff auf
eine Bohrstange geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Beim
Transport zwischen dem Stangenmagazin und dem Bohrgestänge wird die
Bohrstange zwischen der Innenfläche des Greifers und dem Gegenlager
gehalten.
Nachteilig ist beim Stand der Technik, daß die Losbrecheinheit viel Raum
benötigt und eine solche Erdbohranlage daher für Bohrplätze, an denen dem
Rahmen nur wenig Raum zur Verfügung steht, nicht geeignet ist. Weiterhin sind
Konstruktion und Betriebsweise des Transportarms beim Stand der Technik sehr
kompliziert und daher fehleranfällig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache und nur wenig Raum
beanspruchende Erdbohranlage mit einer Lösevorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird für eine Erdbohranlage der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß mindestens eine Einheit der Lösevorrichtung am Transportarm
angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Erdbohranlage wird entweder die Klemmeinheit oder
die Losbrecheinheit der Lösevorrichtung am Transportarm angeordnet. Dadurch
entfällt die Notwendigkeit einer separaten Haltekonstruktion für die Bauteile der
entsprechenden Einheit am Rahmen der Erdbohranlage, die aufgrund der
Erfindung also kürzer gebaut werden kann und auch bei beengten
Platzverhältnissen einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß erfüllt die am Transportarm angeordnete Klemm- oder
Losbrecheinheit mindestens zwei Aufgaben, für die beim Stand der Technik zwei
unterschiedliche Baugruppen erforderlich sind. Zum einen wird eine Bohrstange
festgehalten, während sie zwischen dem Magazin und dem Bohrgestänge hin-
oder herbefördert wird. Zum anderen kann aber auch eine mit dem Bohrgestänge
verschraubte Bohrstange bzw. ein Antriebsstutzen des Drehantriebs mit so großer
Kraft umfaßt werden, daß beim Losbrechen der entsprechenden
Schraubverbindung eine Drehung der Bohrstange bzw. des Antriebsstutzens
innerhalb der Umfassung unmöglich ist. Ist die Losbrecheinheit in den
Transportarm integriert, so wird als dritte Aufgabe auch noch das Verschwenken
dieser Einheit um die Achse des Bohrgestänges ausgeführt. Durch die Erfindung
werden also an sich bekannte Funktionen unterschiedlicher Baugruppen in einem
einzigen Bauteil vereinigt, wodurch eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaus
der Erdbohranlage erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Erdbohranlage hat den weiteren Vorteil, daß nach dem
Erstellen einer Bohrung das Bohrgestänge besonders schnell auseinandergebaut
werden kann. Nach dem Losbrechen der Schraubverbindungen der jeweils
hinteren Bohrstange ist der Transportarm ohne weitere Bewegung in der richtigen
Position, um die Bohrstange sofort zurück ins Magazin zu befördern. Dadurch
kann die Zeitspanne eingespart werden, die beim Stand der Technik nach dem
Losbrechen benötigt wird, um den Transportarm zur hinteren Bohrstange zu
bewegen und diese greifen zu lassen.
Bei einer bevorzugten, besonders einfachen Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Erdbohranlage ist die Klemmeinheit am Transportarm
angeordnet. Die Klemmeinheit hat weniger Bauteile als die Losbrecheinheit und
ist daher besonders leicht in den Transportarm zu integrieren.
Es ist aber auch möglich, die Losbrecheinheit am Transportarm unterzubringen.
Eine Integration der Losbrecheinheit ist zwar komplizierter als die der
Klemmeinheit, weil für das Schwenken der Einheit um die Achse des
Bohrgestänges in bekannter Weise zusätzlich eine entsprechende Lagerung und
ein Antrieb vorzusehen sind. Jedoch hat diese Variante den Vorteil, daß auch die
aufwendigere und platzraubende Haltekonstruktion für die Losbrecheinheit am
Rahmen entfällt und die Platzersparnis dadurch besonders groß wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Transportarm auf einer parallel zur
Bohrachse und unterhalb des Bohrstangenmagazins verlaufenden Schwenkachse
gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung verbunden ist, und wenn die Klemm-
oder Losbrecheinheit an einem Ende des Transportarms angeordnet ist. Bei
dieser Ausführung des Transportarms genügt eine einfache Schwenkbewegung,
um eine Bohrstange zwischen dem Magazin und dem Bohrgestänge hin- oder
herzutransportieren. Es ist also nicht notwendig, den Transportarm mit
komplizierten Gelenken auszustatten, deren Betätigung jeweils einen eigenen
Antrieb erfordern würde. Der Transportarm wird durch seine einfache
Konstruktion auch wesentlich weniger anfällig für technische Störungen. Da die
Schwenkbewegung zudem besonders einfach, zuverlässig und schnell
durchführbar ist, wird beim Auseinander- oder Zusammenbauen des
Bohrgestänges viel Zeit eingespart.
Wird ein solcher Transportarm im wesentlichen als sich senkrecht zur
Schwenkachse erstreckende Scheibe mit der Kontur eines Ellipsenabschnitts
ausgebildet, dessen gekrümmte Seite von der Schwenkachse abgewandt ist,
werden hinsichtlich der Stabilität und der zum Schwenken des Transportarmes
benötigten Antriebsleistung optimale Eigenschaften erzielt. Denn einerseits bietet
die genannte Form des Transportarms die notwendige Fläche und Robustheit, um
die Klemm- oder die Losbrecheinheit zu tragen. Andererseits wird das
Trägheitsmoment des Transportarms bezüglich seiner Schwenkachse und damit
die zum Schwenken erforderliche Antriebsleistung relativ gering gehalten.
Bei einer weiteren Ausführungsform hat der so ausgebildete Transportarm eine
Klemmeinheit mit zwei Klemmbacken, von denen mindestens eine relativ zur
anderen bewegt werden kann. Vorzugsweise ist die bewegliche Klemmbacke um
eine am Transportarm angeordnete Achse schwenkbar und wird von einer
ebenfalls am Transportarm befestigten, fluidbetätigten Antriebseinrichtung zu
ihrer Schwenkbewegung angetrieben. Durch diese Maßnahmen wird sowohl das
Greifen einer Bohrstange für den Transport als auch das Einklemmen einer
Bohrstange für das Losbrechen einer Schraubverbindung auf einfache Weise
realisiert. Die fluidbetätigte Antriebseinrichtung für die Schwenkbewegung der
Klemmbacke kann eine dem Bedarf angemessene Kraft auf die Bohrstange
übertragen. Beim Transport genügt es, zum Festhalten der Bohrstange eine
geringere Kraft auszuüben, während für das Einklemmen der Bohrstange die Kraft
sehr groß gewählt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Klemmeinheit Elemente zum
Herstellen einer formschlüssigen Verbindung mit einer jeweiligen Bohrstange.
Durch eine formschlüssige Verbindung kann ein besonders großes Drehmoment
von der Losbrecheinheit über die Bohrstange auf die Klemmbacken übertragen
werden, ohne daß die Bohrstange beim Losbrechen einer Schraubverbindung
gegen die Klemmbacken gedreht wird.
Werden austauschbare Klemmeinsätze bei den Klemmbacken verwendet, kann
die Erdbohranlage leicht für die Verwendung unterschiedlicher Typen von
Bohrstangen umgerüstet werden. Weiterhin ist ein Ersatz verschlissener
Klemmeinsätze mit geringem Aufwand auch während des Betriebs der
Bohranlage möglich.
Die Klemmeinsätze sind besonders langlebig und wirkungsvoll, wenn sie aus
gehärtetem Stahl gefertigt sind und rauhe Oberflächen haben. Die Rauhigkeit der
Oberflächen erhöht den Haftreibungswiderstand der Klemmeinsätze, wodurch
zum Losbrechen einer Schraubverbindung ein größeres Drehmoment auf die
Bohrstange übertragen werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung deutlich. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen
Erdbohranlage,
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Erdbohranlage aus Fig.
1
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Bohrrampe der Erdbohranlage mit
einem Bohrstangenmagazin,
Fig. 4 eine Vorderansicht der Bohrrampe mit dem
Bohrstangenmagazin, und
Fig. 5 eine Vorderansicht einer Losbrecheinheit der
Erdbohranlage.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Erdbohranlage 10, von der aus sich ein
Bohrgestänge 12 mit einem lenkbaren Bohrkopf 14 an seiner Spitze in eine
Erdbohrung 16 hinein erstreckt. Um den gekrümmten Verlauf der Erdbohrung 16
sichtbar zu machen, ist das Erdreich 18 in Fig. 1 geschnitten dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der als Raupenfahrzeug konzipierten
Erdbohrbohranlage 10, deren Fahrgestell 20 eine Trägerstruktur 22 für die im
folgenden beschriebenen Aufbauten hat. Am vorderen Ende des Fahrzeugs ist
eine Fahrerkabine 24 angeordnet, in der ein Steuerpult 26 und ein Sitz 28
vorgesehen sind. Hinter dem Sitz 28 bilden ein Kraftstofftank 30 und ein
Hydrauliköltank 32 die Rückwand der Fahrerkabine 24. Ein Dieselmotor 34 mit
Hydraulikkomponenten ist hinter der Rückwand der Fahrerkabine angeordnet.
Nach hinten hin folgen ein Spülflüssigkeitstank 36 und eine Mischanlage 38 für
Spülflüssigkeit.
An der dem Betrachter abgewandten Seite der Erdbohranlage 10 ist eine zum
Boden hin geneigte Bohrrampe 40 befestigt, deren Vorderseite mit ihrer
Unterkante auf einer Stütze 42 aufliegt, die im Boden verankert werden kann. Mit
der Oberseite der Bohrrampe 40 ist ein Bohrstangenmagazin 44 verbunden.
Im hinteren Bereich der Erdbohranlage 10 ist eine Stütze 46 am Fahrgestell 20
befestigt, die auf den Boden herabgefahren werden kann. Die Stütze 46 kann
eine unerwünschte Bewegung der Erdbohranlage 10 verhindern, wenn beim
Bohren der Widerstand des Erdreichs gegen den Vorschub des Bohrkopfes 16
durch das Bohrgestänge 12 auf die Erdbohranlage 10 übertragen wird.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht der Bohrrampe 40, deren
verschiedene Funktionselemente an einem Rahmen 48 angeordnet sind. Ein
Antriebsschlitten 50, der mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs längs des
Rahmens 48 hin- und hergefahren werden kann, wird in dieser Figur in einer
hinteren Anschlagposition gezeigt. An der Rückseite des Antriebsschlittens ist ein
Anschluß 52 für Spülflüssigkeit vorgesehen. An der Vorderseite des
Antriebsschlittens 50 sind ein Drehantriebsmotor 54 und eine von diesem zur
Drehung angetriebene Bohrstangenaufnahme 56 mit einem Antriebsstutzen 57
befestigt.
In der Darstellung der Fig. 3 ist die Bohrstangenaufnahme 56 leer. Eine
strichpunktiert gezeichnete Gerade 58 verdeutlicht die Lage der Achse einer am
Antriebsstutzen 57 befestigten Bohrstange beim Betrieb der Erdbohranlage 10.
Zwei vertikale Träger 60 und 62 sind am Rahmen 48 der Bohrrampe 40 nahe
dessen vorderem und hinterem Ende in etwa gleichem Abstand von einer
gedachten, vertikalen Mittelachse 64 der Bohrrampe 40 befestigt. An den Trägern
60 und 62 sind Transportarme 66 bzw. 68 um Achsen 67 bzw. 69 schwenkbar
gelagert. Die Transportarme werden unten anhand der Fig. 4 detailliert
beschrieben.
An der Vorderseite des Rahmens 48 ist eine Losbrecheinheit 79 angeordnet, die
unten anhand der Fig. 6 und 7 im einzelnen beschrieben wird.
Ebenfalls in etwa gleichem Abstand zur Mittelachse 64 sind ein vorderer und ein
hinterer Ausstoßzylinder 70 und 72 am Rahmen befestigt. Sie dienen dazu, eine
von den Transportarmen 66 und 68 getragene Bohrstange zurück in das
Bohrstangenmagazin 44 zu schieben, das mit der Oberseite des Rahmens 48 der
Bohrrampe 40 verbunden ist.
Das Bohrstangenmagazin 44 erstreckt sich etwa über die Länge einer Bohrstange
zwischen dem vorderen und hinteren Ende des Rahmens 48. Das
Bohrstangenmagazin selbst hat einen nach oben und unten hin offenen Rahmen
74 mit daran vertikal beweglich gelagerten Halterungselementen 76, die in ihrer
vertikalen Position jeweils paarweise am vorderen und am hinteren Ende des
Bohrstangenmagazins 44 angeordnet sind. Jedes Paar Halterungselemente 76
kann eine Bohrstange 78 aufnehmen. Mit Hilfe einer dem Fachmann bekannten,
nicht dargestellten Antriebsvorrichtung können alle Halterungselemente 76
gemeinsam aufwärts oder abwärts bewegt werden.
Eine in Fig. 4 vereinfacht dargestellte Vorderansicht der Erdbohranlage 10 zeigt,
daß das Bohrstangenmagazin 44 fünf vertikale Schächte 80 bis 88 zur Aufnahme
von Bohrstangen hat. Die Schächte sind von einander durch vier Wände 90 bis
96 abgetrennt, die an unteren und oberen Abschnitten des Rahmens 74 befestigt
sind. Möglich ist auch die Verwendung eines Bohrstangenmagazins mit einem
einzelnen Schacht für Bohrstangen, der etwa S-förmig zwischen dem oberen und
dem unteren Ende des Bohrstangenmagazins 44 verläuft.
Der vordere Transportarm 66 hat annähernd die Kontur eines Ellipsenabschnitts
mit zwei einander schneidenden, im wesentlichen geraden Seiten und einer
gekrümmten Seite. Die Schwenkachse 67 ist nahe dem Schnittpunkt der beiden
geraden Seiten angeordnet. Zum Antrieb der Schwenkbewegung greift ein Kolben
98 eines fluidbetätigten Zylinders 100 mit einem Abstand zur Schwenkachse 67
am Transportarm 66 an. Sowohl das am Transportarm angreifende Kolbenende
als auch das am Rahmen befestigte hintere Ende des Zylinders 100 sind
schwenkbar gelagert. Auf diese Weise kann durch Ein- oder Ausfahren des
Kolbens 98 die Schwenkposition des Transportarms 66 verändert werden.
Eine am Transportarm 66 ausgebildete, erste Klemmbacke 102 und eine um eine
Achse 104 schwenkbare, zweite Klemmbacke 106 sind in der in Fig. 4
dargestellten Schwenkposition des Transportarms 66 dem Gestängemagazin
zugewandt. Die Achse 104 steht senkrecht zur Fläche des Transportarms. Beide
Klemmbacken sind auf ihren Innenseiten so ausgeformt, daß sie eine Bohrstange
formschlüssig zwischen sich aufnehmen können. Beispielsweise können sie in
stumpfem Winkel aneinander anschließender Flächenabschnitte haben, wie
unten anhand einer Klemmbacke 126 der Losbrecheinheit 79 näher beschrieben
wird (vgl. Fig. 6). Die Bohrstangen oder der Antriebsstutzen 57 haben dort, wo
die Klemmbacken 102 und 106 angreifen, eine ihnen entsprechende
Mantelfläche, so daß beim Einklemmen eine formschlüssige Verbindung entsteht.
Die zweite Klemmbacke 106 kann mit Hilfe eines fluidbetätigten Klemmzylinders
108 auf die erste Klemmbacke 102 zu oder von ihr weggeschwenkt werden.
Hierfür ist der Klemmzylinder 108 einerseits mit seinem hinteren Ende am
Transportarm und andererseits mit dem vorderen Ende seines Kolbens 110 an
der zweiten Klemmbacke 106 schwenkbar befestigt. Der Kolben 110 greift mit
einem Abstand von der Achse 104 an der zweiten Klemmbacke 106 an. Der
Klemmzylinder 108 kann beim Losbrechen einer Schraubverbindung eine so
große Kraft aufbringen, daß bei Betätigung der Losbrecheinheit 79 eine Drehung
einer zwischen den Klemmbacken 102 und 106 gehaltenen Bohrstange verhindert
wird.
Der zweite Transportarm 68 ist ähnlich aufgebaut wie der erste, hat jedoch keine
Klemmeinheit.
Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht der Losbrecheinheit 79, die am vorderen Ende
des Rahmens 48 der Bohrrampe 40 angeordnet ist. Die Losbrecheinheit 79 hat
einen um die Achse 58 schwenkbar gelagerten Träger 112 mit zwei Flügeln, die
sich senkrecht zu und beiderseits einer gedachten vertikalen, die Achse 58
enthaltenden Mittelebene 114 erstrecken. An jedem Flügel des Trägers 112 ist
ein Klemmzylinder befestigt. In der Vorderansicht trägt der linke Flügel auf seiner
Vorderseite einen fluidbetätigten ersten Klemmzylinder 116 und der rechte Flügel
auf seiner Rückseite einen gleichartigen zweiten Klemmzylinder 118.
Der erste Klemmzylinder 116 hat Anschlußstutzen 120 und 122, durch die ein
Antriebsfluid ein- und ausströmen kann, um einen Kolben 124 zum Einklemmen
einer Bohrstange in Richtung ihrer Achse 58 auszufahren oder ihn zum Loslassen
der Bohrstange einzufahren. Am vorderen Ende des Kolbens 124 ist eine
Klemmbacke 126 befestigt, deren zur Achse 58 weisende Innenseite aneinander
anschließende, ebene Flächenabschnitte hat. Der mittlere Abschnitt bildet mit den
beiden äußeren Abschnitten jeweils einen stumpfen Winkel von etwa 120°. Die
beiden äußeren Abschnitte tragen lösbare Klemmeinsätze 128 und 130 aus
gehärtetem Stahl, deren Oberflächen rauh sind.
Der zweite Klemmzylinder 118 der Losbrecheinheit 79 ist wie der erste aufgebaut.
Die Bohrstangen haben dort, wo die Klemmbacken der Klemmzylinder 116 und
118 an ihnen angreifen, eine Mantelfläche mit ebenfalls in Richtung des Umfangs
unter ca. 120° aneinander anschließenden Flächenabschnitten, so daß beim
Einklemmen der Bohrstange eine formschlüssige Verbindung entsteht.
Das Bohrgestänge 12 erstreckt sich durch eine U-förmige Öffnung 132, die am
Träger 112 spiegelsymmetrisch bezüglich der vertikalen Mittelebene 114
ausgebildet ist. Die offene Seite des U kann mit einer auf der Oberseite des
Trägers festschraubbaren Brücke 134 geschlossen werden.
Für seine Lagerung hat der Träger 112 unterhalb der Öffnung 132 ein Langloch
136, das kreisbogenförmig um einen auf der Achse 58 liegenden Mittelpunkt und
ebenfalls spiegelsymmetrisch bezüglich der vertikalen Mittelebene 114
ausgebildet ist. Zwei an einem mit dem Rahmen 48 verbundenen Lagerblock 138
befestigte Lagerbolzen 140 und 142 erstrecken sich parallel zur Achse 58 durch
das Langloch 136 hindurch und stützen den Träger 112 auch bei seiner
Schwenkbewegung um die Achse 58 des Bohrgestänges.
Die Schwenkbewegung der Losbrecheinheit 79 wird von einem Losbrechzylinder
144 angetrieben, dessen Kolben 146 seitlich der Achse 58 am rechten Flügel des
Trägers 112 angreift. Hierfür ist der Kolben 146 mit seinem vorderen Ende über
ein Gelenk 148 schwenkbar am Träger 112 befestigt. Der Zylinder 144 wird von
einem am Lagerblock 138 festgeschraubten Ausleger 150 an einer
Gelenkverbindung 152 gehalten. Durch diese Anordnung kann der
Losbrechzylinder 144 beim Schwenken des Trägers 112 nicht axial auf den
Kolben 146 wirkenden Kräften durch eine eigene Schwenkbewegung nachgeben.
Zum Losbrechen einer Schraubverbindung zwischen dem Antriebsstutzen 57 und
einer Bohrstange greifen die Klemmbacken 102 und 106 der Klemmeinheit des
Transportarms 66 am Antriebsstutzen 57, und die Klemmbacken 126 der
Losbrecheinheit 79 an der Bohrstange an. Anschließend wird der
Losbrechzylinder 144 betätigt und die Bohrstange mit der Losbrecheinheit 79 um
etwa 40° entgegen der Drehrichtung des Bohrgestänges beim Erstellen der
Bohrung geschwenkt, während der Antriebsstutzen 57 festgehalten wird.
Claims (15)
1. Erdbohranlage
- - mit einem Rahmen (48) und einem daran verschiebbaren Drehantrieb (50, 54, 56, 57) für ein Bohrgestänge (12) mit mindestens zwei Bohrstangen, die lösbar miteinander verbindbar sind,
- - mit einem am Rahmen (48) befestigten Bohrstangenmagazin (44),
- - mit einer am Rahmen (48) angeordneten Lösevorrichtung, die eine an einer ersten Bohrstange angreifende Klemmeinheit (102, 104, 106, 108, 110) und eine an einem Teil (57) des Drehantriebs oder an einer zweiten Bohrstange angreifende Losbrecheinheit (79) hat,
- - und mit mindestens einem am Rahmen (48) angeordneten Transportarm (66, 68), der eine vom Bohrgestänge (12) gelöste Bohrstange in eine Lagerstellung im Bohrstangenmagazin (44) transportieren kann oder eine Bohrstange (78) aus ihrer Lagerstellung heraus an das Bohrgestänge (12) ansetzen kann,
2. Erdbohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Losbrecheinheit (79) am Transportarm (66, 68) angeordnet ist.
3. Erdbohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klemmeinheit (102, 104, 106, 108, 110) am Transportarm (66, 68)
angeordnet ist.
4. Erdbohranlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Transportarm (66, 68) auf einer parallel zur Bohrachse (58) und unterhalb
des Bohrstangenmagazins (44) verlaufenden Schwenkachse (67, 69)
gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung (98, 100) verbunden ist, und daß
an einem Ende des Transportarms (66, 68) die Klemm- oder Losbrecheinheit
angeordnet ist.
5. Erdbohranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Transportarm (66, 68) im wesentlichen als sich senkrecht seiner
Schwenkachse (67, 69) erstreckende Scheibe mit der Kontur eines
Ellipsenabschnitts geformt ist, und daß die Schwenkachse (67, 69) etwa am
Schnittpunkt der beiden geraden Seiten des Ellipsenabschnitts liegt.
6. Erdbohranlage nach Anspruch 3 und Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit (102, 104, 106, 108, 110) zwei
Klemmbacken (102, 106) hat, von denen mindestens eine relativ zur
anderen bewegt werden kann.
7. Erdbohranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine der Klemmbacken (102, 106) um eine am Transportarm (66) gelagerte
Achse (104) schwenkbar ist.
8. Erdbohranlage nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine am
Transportarm (66) angeordnete, fluidbetätigte Antriebseinrichtung (108, 110)
für die bewegliche Klemmbacke (106).
9. Erdbohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit (102, 104, 106, 108, 110) Elemente
zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung mit einer jeweiligen
Bohrstange hat.
10. Erdbohranlage nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken austauschbare
Klemmeinsätze (128, 130) haben.
11. Erdbohranfage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Klemmeinsätze (128, 130) aus gehärtetem Stahl
gefertigt sind und rauhe Oberflächen haben.
12. Erdbohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch mindestens zwei Transportarme (66, 68), an deren
einem die Klemmeinheit (102, 104, 106, 108, 110) oder die Losbrecheinheit
(79) vorgesehen ist.
13. Erdbohranlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Losbrecheinheit (79) eine um die Bohrachse (58) schwenkbare
Klemmvorrichtung (126) hat.
14. Erdbohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bohrstangenmagazin (44) mindestens zwei
nebeneinander angeordnete, annähernd senkrecht zur Bohrachse (58)
stehende Bohrstangenschächte (90, 92, 94, 96) hat.
15. Erdbohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bohrstangenmagazin (44) einen S-förmigen
Bohrstangenschacht hat.
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