DE29903909U1

DE29903909U1 - Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen

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Publication number: DE29903909U1
Application number: DE29903909U
Authority: DE
Original assignee: Huette & Co Bohrtechnik GmbH
Current assignee: Huette & Co Bohrtechnik GmbH
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2009-03-06

Description

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* PATENTANWÄLTE —,.

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

DIPL-ING. HEINZ J. RING

_QQrHQo DIPL.-ING. ULRICHCHRISTOPHERSEN

Unser-Zeichen: yaUiyj DIPL.-ING. MICHAEL RAUSCH

DIPL.-ING. WOLFGANG BRINGMANN

Hütte & Co. Bohrtechnik GmbH Patentanwälte

Ziegeleistraße 36 european patent attorneys

57462 Olpe 05. März 1999

Datum

Vorrichtung zur Handhabung von Bohrelementen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Bohrrohren, Bohrgestängen oder dgl. Bohrelementen an einem Bohrgerät zum Bohren von Löchern im Erdreich, Gestein oder Fels, mit einer Lafette, einem an der Lafette verfahrbaren Bohrantrieb für aus Bohrelementen zusammengesetzten Bohrsträngen, einem Magazin für Bohrelemente sowie mit einer Handhabungsvorrichtung für die Bohrelemente, insbesondere beim Entnehmen der Bohrelemente aus dem Magazin, Setzen in die Arbeitsstellung sowie Ziehen und Rückführen der Bohrelemente nach Durchführung des Bohrvorgangs in das Magazin, mit einem verfahrbaren Greifarm, an dessen freiem Ende ein Greifer für die Bohrelemente angeordnet ist.

Bohrgeräte zum Doppelkopf- und Überlagerungsbohren sind bekannt. Die Bohrgeräte bestehen aus einem Raupenfahrzeug, auf dem eine Lafette an Gelenkarmen in allen Richtungen beweglich angelenkt ist. Auf der Lafette ist axial verfahrbar ein Doppelkopf-Bohrantrieb, zum Beispiel ein Dreh-/Schlagantrieb, angeordnet, mit dem die inneren Bohrgestänge und äußeren Bohrrohre der konzentrisch zueinander angeordneten Bohrelemente gekoppelt werden. Die Bohrelemente werden einem parallel zur Lafette angeordneten Trommelmagazin entnommen. Die Kopplung mit dem Bohrantrieb der Lafette findet gewöhnlich mit Schraubverbindungen statt, über die auch die einzelnen Bohrelemente im Rahmen des Vortriebs des gesamten Bohrstranges miteinander verbunden werden. Nach dem Bohren der Löcher werden die Bohrelemente wieder gezogen und in das Magazin rückgeführt. Dabei stellt die Handhabung der einzelnen Bohrelemente sowohl beim Setzen zur Durchführung des Bohrvorgangs als auch beim Ziehen der Bohrstränge ein außerordentliches Problem dadurch dar, daß die einzelnen

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Bohrelemente in Abhängigkeit von ihrer Länge erhebliche Gewichte besitzen, die am Bohrgerät positioniert, gehalten und verschraubt werden müssen bzw. wieder voneinander gelöst und wegtransportiert werden müssen.

Die Handhabung ist besonders erschwert bei Doppelkopf- und Überlagerungsbohrverfahren, bei denen mit ineinandergesetzten Bohrsträngen gearbeitet wird, indem ein inneres Bohrgestänge mit einem Außenbohrrohr konzentrisch mit Abstand umgeben wird. Für jeden Schuß sind daher zwei unterschiedliche Bohrelemente zu magazinieren, zum Bohrgerät zu transportieren, vorher oder hinterher ineinander anzuordnen, über je zwei Gewindeanschlüsse oben und unten mit dem Bohrantrieb und dem bereits gesetzten Bohrstrang zu verbinden und ist nach Durchführung des Dreh-/Schlag-Bohrvorgangs in umgekehrter Weise das Ziehen der Bohrstränge vorzunehmen.

Aus der EP 0 565 502 ist es bekannt, parallel zur Lafette des Bohrgerätes ein Kastenmagazin für die Bohrelemente anzuordnen und diese aus dem Magazin heraus maschinell mittels eines verfahrbaren Greifers in die Bohrposition zu bringen, so daß dort die Kopplung mit dem Bohrantrieb einerseits und dem bereits im zu bohrenden Loch befindlichen Bohrrohr andererseits vorgenommen werden kann. Das Magazin weist dabei mehrere Lagerplätze nebeneinander für verschiedene innere und äußere Rohre auf und erstreckt sich parallel zu der Lafette des Bohrgerätes, mit der das Magazin fest verbunden ist. Nachteilig ist, daß die Anordnung der Bohrgestänge in den Bohrrohren zum Überlagerungsbohren und Doppelkopfbohren von Hand noch im Magazin vorgenommen werden muß, bevor der Transport in die Arbeitsposition mittels des verfahrbaren Greifers durchgeführt werden kann. Das Einsetzen der Innenstange in das Außenrohr von Hand führt zu einer Verminderung der zulässigen Rohrelemente-Länge dadurch, daß gesetzlich nur noch 25 kg von Hand gehoben werden dürfen, so daß nur noch Bohrelemente von 1 m bis 1,5 m Länge angewendet werden können. Dies bedingt bei einer vorgegebenen Bohrlochlänge eine erhebliche Erhöhung der Zahl der zu schaffenden und wieder zu lösenden Verbindungen, so daß ein enormer Zeitverlust und auch Verschleiß an den Verbindungsgewinden durch das häufige An- und Abschrauben entsteht.

Ferner ist nachteilig, daß beim Ziehen das Innengestänge zunächst separat gelagert werden muß, bis dann die Außenrohre gezogen sind und im Kasten-

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magazin untergebracht worden sind, so daß dann anschließend wiederum in einem eigenständigen Arbeitsvorgang die Innengestänge von Hand in die Außenrohre im Magazin eingebracht werden müssen, um das Magazin bereit für einen neuen Bohrvorgang zu haben.

In Verbindung mit dem bekannten Kastenmagazin wird eine Handhabungsvorrichtung benutzt, die aus einem am Magazin angebrachten, vertikal emporragenden teleskopartig ein- und ausfahrbaren Pfosten besteht, an dem kragartig ein Greiferbaum befestigt ist, welcher ebenfalls teleskopartig ausfahrbar ist und sowohl den Magazinbereich als auch den Arbeitsbereich der Lafette des Bohrgerätes überfahren kann. Am äußeren, ausziehbaren Teil des Greiferbaums ist eine Greifklaue vorgesehen, die im Zusammenwirken mit einem Widerlager ausgelegt ist, ein Bohrrohr aus dem Magazin herauszugreifen und festzuhalten sowie über die Betätigung des teleskopisch ausfahrbaren Pfostens und Greiferbaums in die Bohrposition an der Lafette des Bohrgerätes zu verbringen.

Für die Handhabung von inneren Bohrgestängen ist ein separater scherenförmiger Greifer vorgesehen.

Nachteilig ist bei dieser aus der EP 0 565 502 bekannten Handhabungsvorrichtung weiterhin, daß sie als integrierter Bestandteil des Magazins für die Bohrelemente ausgelegt ist und daher einseitig eine erhebliche Schwerpunktsverlagerung neben der Lafette des Bohrgerätes erzeugt, die zwecks Erhaltung der Standsicherheit und Verfahrbarkeit des Bohrgerätes mit anderen, zusätzlichen Mitteln ausgeglichen werden muß. Darüber hinaus ist die Gesamtbreite der Vorrichtung so groß, daß ein normaler Transport ausgeschlossen ist. Die Handhabungsvorrichtung ist technisch aufwendig, schwer und führt komplexe Bewegungsvorgänge durch die in verschiedenen Ebenen und rechtwinklig zueinander angeordneten Teleskopelemente durch. Dabei führt der frei über den gesamten Bewegungsweg vorkragende Greiferbaum zu Stabilitätsproblemen, da an dessen freiem Ende mit langem Hebelarm die Last angeordnet ist und mit dieser lange Verfahr- und Transportwege bewältigt werden müssen. Nachteilig ist darüber hinaus, daß der Greifer nicht zur Unterstützung des Lösens der Schraubverbindungen vorgesehen ist und auch eine zu geringe Klemmwirkung hat, um die einzelnen Bohrelemente sicher ohne manuelle Hilfe vom Bohrantrieb zu lösen.

Aus der DE-A 41 26 919 ist ein Bohrgerät mit einem Magazin für Bohrelemente bekannt, bei dem das Magazin trommeiförmig und um seine Mittelachse rotierbar ausgebildet ist. Derart kann das Magazin über den Umfang verteilt mehrere Schüsse aufnehmen, die nach außen entnehmbar sind. Um den Transport in die Bohrposition an der Lafette des Bohrgerätes zu bewerkstelligen, ist das Magazin aus einer außenliegenden Vorratslage über einen Schwenkantrieb um eine Schwenkachse nach einwärts in die Arbeitsstellung schwenkbar, in der der Bohrantrieb der Lafette des Bohrgerätes den fluchtenden, zugeordneten Schuß des Bohrgestänges aufnehmen kann. Nach der Übernahme des zugeordneten Schusses schwenkt das Magazin wieder in die Vorratslage zurück.

Nachteilig ist bei dem bekannten Trommelmagazin, daß mit getrennten Trommeln für Bohrgestänge und Bohrrohre gearbeitet werden muß, so daß mehrere Magazine in Längsrichtung hintereinander an der Lafette, ggf. sogar beidseitig, angeordnet werden müssen. Durch die Hintereinanderanordnung stellt sich nachteiligerweise eine außerordentlich große Länge des Bohrgerätes ein. Wegen der erforderlichen Verschwenkbarkeit der Trommelmagazine aus der außenliegenden Vorratslage in die Arbeitslage, d.h. in die Bohrachse, ist ein Schwenkantrieb erforderlich und muß ein aufwendiger und positionspräziser Schwenkmechanismus vorgesehen werden, der beschädigunganfällig ist und im Funktionsablauf wegen der großen zu bewegenden Massen langsam ist. Für die Beschickung des Bohrgerätes mit jedem einzelnen Bohrelement muß das gesamte Magazin mit seinem hohen Gewicht hin- und zurückgeschwenkt werden, was beim Doppelkopf- und Überlagerungsbohren besonders nachteilig ist, da diese Bewegung sowohl von dem oberen Trommelmagazin für die inneren Bohrgestänge als auch von dem unteren Trommelmagazin für die äußeren Bohrrohre durchgeführt werden muß.

Um das Verbinden des Bohrantriebs mit dem in Arbeitsstellung befindlichen Schuß des Bohrgestänges funktionssicher durchführen zu können, besitzt das bekannte Trommelmagazin eine Arretiervorrichtung, die vorgesehen ist, den in Arbeitsstellung befindlichen Schuß des Bohrgestänges verdrehsicher zu halten, so daß der Bohrantrieb mit diesem Schuß durch Verschraubung verbunden werden kann. Die Arretiervorrichtung stellt jedoch keine Handhabungsvorrichtung dar, sondern bewirkt nur, daß das jeweilige Bohrelement in der Arbeitsstellung sich

nicht verdreht, wenn der Bohrantrieb mit dem oberen Ende des Bohrelementes verschraubt wird.

Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, unter Meidung der obengenannten Nachteile ein einfaches Magazinieren, Zuführen zum Bohrvorgang und Rückführen der Bohrelemente nach der Fertigstellung des Bohrlochs vorzuschlagen, wobei die Bohrelemente in einem einzigen Magazin des Bohrgerätes gelagert werden können und aus diesem ohne manuellen Zugriff vollkommen maschinell ohne Verschwenkung des Magazins der Arbeitsstellung zugeführt werden können bzw. nach dem Ziehen der Bohrelemente wieder rückgeführt werden können, wobei auch das Ineinandersetzen der Bohrelemente maschinell durchführbar sein soll und hierzu das Bohrgerät ohne zusätzliche Verlängerung, d.h. kurzbauend, ausgebildet sein soll. Weiterhin soll die Vorrichtung für einen Normaltransport auslegbar sein.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Handhabungsvorrichtung in einer im wesentlichen parallel zur Lafette und den im Magazin positionierten Bohrelementen verlaufenden Richtung verfahrbar an der Lafette angeordnet ist.

Mit der Erfindung lassen sich in einem Magazin angeordnete innere Bohrgestänge und äußere Bohrrohre zusammensetzen zu kompletten, im Magazin befindlichen Schüssen aus koaxial zusammengesetzten Bohrelementen, die dann aus dem Magazin heraus in einfacher Weise in vollem Umfange maschinell erfaßt, transportiert, positioniert und mit dem Bohrantrieb in der Bohrebene verbunden werden können sowie nach Erstellung des Bohrlochs gezogen und in das Magazin zurückführbar sind, wobei sowohl das Magazin als auch die Handhabungsvorrichtung konstruktiv gegenüber bisher bekannten Einrichtungen sehr kompakt, leicht und einfach aufgebaut werden können.

In vorteilhafter Weise wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Handhabungsvorrichtung an einem eine Schiene bildenden Träger an der Lafette angeordnet ist. Die Handhabungsvorrichtung ist vorzugsweise an dem Träger mit einem Schlitten verfahrbar, und zwar vorzugsweise über einen Weg, dessen Länge die Länge eines Außenrohrs oder eines inneren Bohrgestänges übersteigt.

An der Lafette kann seitlich beispielsweise mit einer Doppelbolzenverbindung ein Träger angeordnet sein, an welchem ein Kastenmagazin befestigt ist. Dieses Kastenmagazin ist so ausgebildet, daß Bohrelemente unterschiedlichen Durchmessers eingelagert werden können. Die Bohrelemente können von einer Oberseite des Magazins entnommen werden, wobei die Bohrelemente, also die inneren Bohrgestänge oder inneren Bohrrohre einerseits wie auch die äußeren Bohrrohre andererseits in ihren Magazinschächten jeweils radial in Richtung der Entnahmestellen bewegt werden. Somit ist an der Entnahmeseite jeweils ein entnehmbares Rohr positioniert. An dem an der Lafette angeordneten Träger oder an einem Zwischenträger ist ein im wesentlichen parallel zur Lafette verlaufender, schienenartiger Träger angeordnet, auf welchem die Handhabungsvorrichtung mittels eines Schlittens längsverfahrbar ist. Die Handhabungsvorrichtung hat einen Ständerträger und einen Tragarmträger, an dem sich wiederum die Klemmbacken befinden. Die Klemmbacken sind zu der Entnahmestelle des Magazins bewegbar und durch den Schlitten parallel zur Lafette, sowie in zwei Richtungen quer zur Lafette, also hoch/runter und zur Lafette hin bzw. von dieser weg bewegbar. Die Bewegungen werden vorzugsweise durch Hydraulikeinrichtungen bewirkt.

Die Möglichkeit der kompakten Bauweise behebt die Nachteile einseitiger Schwerpunktbelastungen.

Die Klemmbacken sind Klemmbacken mit kreissegmentförmigen Ausbuchtungen, so daß die Rohre sowohl mit kleinem Durchmesser als auch mit großem Durchmesser problemlos aufgenommen werden können.

Vorzugsweise ist parallel zur Handhabungsvorrichtung ein Hilfsgreifer vorgesehen, mit dem während des Transports der koaxial zusammengesetzten Bohrelemente auf die Lafette des Bohrgerätes und während des Anschlusses des Doppelkopf-Bohrantriebs das innere Bohrgestänge in einer herausstehenden Position gegenüber dem äußeren Bohrrohr gehalten ist. Um den gewünschten Überstand bereits im Kastenmagazin herstellen zu können, wird gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, einen Dorn in jedem im Magazin befindlichen äußeren Bohrrohr vorzusehen, auf dem das eingeführte Bohrgestänge in versetzter Position nach der koaxialen Zusammensetzung der Bohrelemente ruht.

Ferner ist es für die Bewältigung der sich stellenden Transportaufgaben beim Doppelkopfbohren und Überlagerungsbohren vorteilhaft, an der Handhabungsvorrichtung eine Doppelgreiferanordnung oder zwei nebeneinander angeordnete Handhabungsvorrichtungen mit Greifern vorzusehen, die zum einen für die Handhabung der äußeren Bohrrohre bzw. der koaxial zusammengesetzten Bohrelemente und zum anderen für die Handhabung der Bohrgestänge, die einen kleineren Durchmesser als die Bohrrohre aufweisen, vorgesehen sind.

In vorteilhafter Weise ist der Tragständer der Handhabungsvorrichtung um eine im wesentlichen parallel zur Lafette verlaufende Achse schwenkbar, also auf diese zuschwenkbar. Durch diese Maßnahme läßt sich die Gesamttransportbreite der Vorrichtung erheblich verringern, dabei jedoch eine robust aufgebaute Konstruktionsart für die Handhabungsvorrichtung realisieren. Darüber hinaus kann die gesamte Trageinheit bestehend aus Magazin und Handhabungsvorrichtung beidseitig der Lafette angeordnet werden. Dadurch werden insbesondere die Bohrbereiche auch im Randbereich zugänglicher, d. h., es können größere Flächen mit Bohrungen versehen werden, da man mehr an den Rand herankommt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen ein erfindungsgemäßes Bohrgerät schematisch dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohrgerätes;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Lafette in Arbeitsstellung;

Fig. 3 eine Vorderansicht auf eine Lafette in Arbeitsstellung;

Fig. 4 eine Detailansicht einer Handhabungsvorrichtung mit Hilfsgreifer gemäß Fig. 2;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Hilfsgreifers.

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Das in Fig. 1 dargestellte Bohrgerät 10 ist zum Bohren von Löchern in verschiedenen Untergründen, wie beispielsweise Erdreich, Gestein oder Fels, vorgesehen. Das Bohrgerät 10 ist als Raupenfahrzeug mit einem Raupenfahrwerk 11 ausgebildet und weist eine aus mehreren Gelenkarmen 13 und einem Gelenkkopf 14 gebildete Gelenkeinrichtung 12 auf. Zur Aufnahme einer Lafette 20 ist am Gelenkkopf 14 der Gelenkeinrichtung 12 ein Lafettenträger 15 angeordnet. Mittels der Gelenkeinrichtung 12 ist die am Lafettenträger 15 angeordnete Lafette 20 heb- und senkbar sowie nach allen räumlichen Ausrichtungen beweglich anlenkbar. Angetrieben wird die Lenkeinrichtung 12 mittels einer Hydraulikeinheit 16.

Zur Anbindung der Lafette 20 an den Lafettenträger 15 der Gelenkeinrichtung 12 ist ein Anschluß 21 an der Lafette 20 vorgesehen. Zudem weist die Lafette einen Magazinanschluß 25 zur Anordnung des die Bohrelemente 43, 44 beinhaltenden Magazins 40. Dies zeigt am deutlichsten Fig. 3.

Auf der Lafette 20 ist in entsprechenden Führungen ein axial verfahrbarer Bohrantrieb 22 angeordnet, der beispielsweise als Dreh-/Schlagantrieb oder als Doppelkopfantrieb ausgebildet sein kann. Beispielhaft zeigen die Fig. 1 und 2 einen aus einem ersten Drehantrieb 23 und einem zweiten Drehantrieb 24 bestehenden Doppelkopfantrieb. Hierbei weisen die beiden Antriebe 23, 24 jeweils einen Gewindeanschluß für die Kopplung mit den einzelnen Schüssen 45 des zu setzenden oder zu ziehenden Bohrstranges auf.

Zur Bildung eines Bohrstranges finden Bohrelemente 43, 44 in Form von Bohrrohren 43 und/oder Bohrgestänge 44 Verwendung. Diese werden zu einem Bohrstrang zusammengesetzt, der dann von dem Bohrantrieb 22 durch Drehen und/oder Schlagen in den Untergrund eingetrieben wird, wobei beim Doppelkopfantrieb Bohrlochverrohrung und Bohrlochgestänge gleichzeitig gedreht und/oder geschlagen werden. Zur Führung der Bohrelemente 43, 44 ist eine Führungseinrichtung 26 vorgesehen, die am bohrlochseitigen Ende der Lafette 20 angeordnet ist und die zum Festhalten, Aufdrehen und Zudrehen der Gewindeverbindungen, der Schüsse des Bohrgestänges und der Bohrlochverrohrung dient.

Das die Bohrelemente 43, 44 beinhaltende Magazin 40 ist kastenförmig ausgebildet und weist zwei räumlich voneinander getrennte Lagerräume 41 und 42 auf, wobei im ersten Lagerraum 41 die Bohrrohre 43 und im zweiten Lagerraum das Bohrgestänge 44 nebeneinander angeordnet eingelagert sind. Die Entnahme der Bohrelemente 43, 44 findet mittels einer Handhabungsvorrichtung 30 statt, die in der Bohrebene 28 gemäß Fig. 3 links des Magazins 40 angeordnet ist. Mit Hilfe der Handhabungsvorrichtung 30 kann ein Bohrelement 43, 44 dem Magazin 40 vollmechanisiert und ohne manuelle Unterstützung entnommen und über eine lineare Bewegung in die durch die Bohrachse 27 definierte Arbeitsposition verbracht werden. Die Handhabungsvorrichtung 30 ist detailliert in Fig. 4 gezeigt.

Die Handhabungsvorrichtung 30 weist einen Tragarm 38 auf, an dem ein Greifarm 37 angeordnet ist, an dessen freiem Ende ein Greifer 31 vorgesehen ist. Der Tragarm 38 ist sowohl in Tragarmlängsrichtung als auch quer dazu mittels entsprechender Hydraulikzylinder verfahrbar an einem Ständer 33 angeordnet. Der Ständer 33 ist wiederum über einen entsprechend ausgebildeten Schlitten 35 und einen Träger 36 in einer im wesentlichen parallel zur Lafette 20 und den im Magazin 40 positionierten Bohrelementen 43, 44 verlaufenden Richtung verfahrbar an der Lafette 20 angeordnet.

Der Betrieb des Bohrgerätes 10 mit dem Magazin 40 und der Handhabungsvorrichtung 30 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 erläutert:

Zu Beginn einer Bohrung werden die Bohrelemente 43, 44 im Magazin 40 angeordnet. Die Beladung kann dabei in Abhängigkeit von dem auszuführenden Bohrverfahren entweder nur Bohrrohre 43 oder nur Bohrgestänge 44 oder sowohl Bohrrohre 43 als auch Bohrgestänge 44, wie beispielhaft in Fig. 3 dargestellt, aufweisen. Hierbei sind die Bohrrohre 43 in einem ersten Lagerraum 41 und das Bohrgestänge 44 in einem zweiten Lagerraum 42 des Magazins 40 nebeneinander angeordnet. Zum Beladen des Magazins 40 werden die Bohrelemente 43, 44 mittels der Handhabungsvorrichtung 30 in einer im wesentlichen quer zur Lafette 20 verlaufenden Richtung verfahren und in das Magazin eingeführt. Durch ein entsprechendes Magazingehäuse, welches nur an der EnWBeladeöffnung 49 eine Ausnehmung aufweist, sind die geladenen Bohrelemente 43, 44 gegen Herausfallen gesichert.

-no:-:

In einem ersten Arbeitsschritt verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 zur Entnahme eines ersten Bohrgestänges 44 in eine entsprechende Entnahmeposition und ergreift mit dem Greifer 31 das in der vordersten Position gelagerte Bohrgestänge 44. Das ergriffene Bohrgestänge 44 wird vom Greifer 31 festgehalten und in einer linearen Rückwärtsbewegung aus dem Magazin 40 heraustransportiert. Mit dem ergriffenen Bohrgestänge 44 verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 sodann in einer im wesentlichen parallel zur Lafette verlaufenden Richtung über einen Weg mit einer die Länge der sich noch im Magazin 40 befindlichen Bohrgestänge 44 übersteigenden Länge relativ zur Lafette 20. Anschließend verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 in einer quer zur Lafette 20 verlaufenden Richtung, bis das von dem Greifer 31 festgehaltene Bohrgestänge 44 in eine solche Lage verfahren ist, daß es in ein sich in vorderer Reihe im Magazin 40 befindliches Bohrrohr einführbar ist. Sobald diese Position von der Handhabungsvorrichtung 30 angefahren ist, verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 erneut in einer im wesentlichen parallel zur Lafette 20 verlaufenden Richtung und führt das Bohrgestänge 44 dabei in das Bohrrohr 43 ein. Es versteht sich von selbst, daß der Außendurchmesser des Bohrgestänges

44 kleiner ist als der Innendurchmesser des Bohrrohres 43. Für jedes im Magazin 40 gelagerte äußere Bohrrohr 43 ist ein an der Bodenplatte des Magazins 40 angeordneter Dorn 48 vorgesehen, der einen solchen Außendurchmesser aufweist, daß er vom Bohrrohr 43 überstülpt ist und als Abstandhalter für das Bohrgestänge 43 dient. Je nach Länge des als Abstandhalter dienenden Doms 48 ragt ein in ein Bohrrohr 43 eingeführtes Bohrgestänge 44 auf der dem Dorn 48 gegenüberliegende Seite des Bohrrohrs 43 mit dem einen Ende entsprechend weit heraus und bildet so einen Fortsatz 47. So ineinandergeführt bilden das Bohrrohr 43 und das Bohrgestänge 44 den von dem Bohrgerät 10 als nächstes zu setzenden Schuß 45.

In einem zweiten Arbeitsschritt verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 in eine Entnahmeposition zur Entnahme des Schusses 45 aus dem Magazin 40 wobei ein aus zwei einzelnen Greifern 31 bestehender Hauptgreifer das Bohrrohr 43 ergreift und mittels der am Greifer 31 angeordneten Klemmelemente das Bohrrohr 43 festhält und der Hilfsgreifer 32 der Handhabungsvorrichtung 30 den Fortsatz 47 des aus dem Bohrrohr 43 herausstehenden Endes des Bohrgestänges 44 ergreift und dieses ebenfalls festhält. Der so von der Haltevorrichtung 30 ergriffene Schuß

45 wird sodann durch Verfahren der Haltevorrichtung 30 dem Magazin 40 voll

mechanisiert und ohne manuelle Unterstützung entnommen und über eine lineare Bewegung in die von der Bohrachse 27 definierte Arbeitsposition verbracht. Dort werden sowohl das Bohrrohr 43 als auch das Bohrgestänge 44 von dem jeweiligen Drehantrieb 23, 24 über einen entsprechenden Gewindeanschluß aufgenommen, wobei für das Bohrrohr 43 der erste Drehantrieb 23 und für das Bohrgestänge 44 der zweite Drehantrieb 24 vorgesehen ist. Die beiden Drehantriebe 23, 24 können in ihrer relativen Lage zueinander mittels eines Hydraulikzylinders 29 in ihrer Lage verschoben werden. Ist der Schuß 45 in die Arbeitsposition eingebracht und sind die Bohrelemente 43, 44 mit den entsprechenden Bohrantrieben gekoppelt, so folgt als nächstes die Kopplung mit dem zuletzt gesetzten Schuß. Hierzu wird der Bohrantrieb 22 längs der Lafette in Richtung auf die am vorderen Ende angeordnete Führungseinrichtung 26 verfahren. Sind die zu setzenden Bohrelemente 43, 44 an die bereits gesetzten Bohrelemente herangebracht, so werden diese über einen entsprechenden Gewinnanschluß miteinander verbunden, so daß anschließend der eigentliche Bohrvorgang selbst durchgeführt werden kann. Während des Verfahrens des Bohrantriebs 22 mit den Bohrelementen 43, 44 nimmt die Handhabungsvorrichtung 30 Führungsaufgaben wahr, während sie beim Bohrvorgang selbst in ihrer Ausgangsposition verbleibt.

Für die Bereitstellung eines nächsten Schusses 45 verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 erneut zum Magazin 40, ergreift ein Bohrgestänge 44, führt dieses in ein Bohrohr 43 ein und transportiert wie oben beschrieben beide Bohrelemente 43, 44 in die Arbeitsposition. Damit das Bohrelement 44 von der Handhabungsvorrichtung 30 ergreifbar im Magazin 40 gelagert sind, ist ein Hydraulikmotor mit Ritzel 46 am Magazin 40 angeordnet, der mit einstellbarer Taktfrequenz die dem Magazin 40 noch nicht entnommene Bohrelement 44 im Sinne eines Nachrückens in die nächste Position verfährt, sobald von der Handhabungsvorrichtung 30 ein Bohrelement 44 dem Magazin 40 entnommen ist.

Nach der Fertigstellung des Bohrlochs wird zunächst Schuß für Schuß des Bohrgestänges 44 abgebaut. Beim Herausziehen des Bohrgestänges 44 werden dieselben Arbeitsschritte wie beim Abwärtsbohren, jedoch in entgegengesetzter Reihenfolge durchgeführt. Hierzu wird der aus den Bohrgestängen 44 gebildete Bohrstrang mittels des Bohrantriebes 22 auf entsprechende Höhe gezogen, anschließend wird mit Hilfe der Führungseinrichtung 26 das oberste Bohrgestänge vom Bohrstrang gelöst. Sodann verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 bis zur

Bohrachse 27 und der Greifer 31 umschließt das Bohrgestänge, um dieses mit hoher Klemmkraft festzuhalten. Der Gewindeanschluß wird mittels des Bohrantriebs 22 gelöst. Anschließend verfährt die Handhabungsvorrichtung 30 in die Entladungsposition vor dem Magazin 40, wobei durch öffnen des Greifers 31 das Bohrgestänge freigegeben und im Magazin 40 angeordnet wird. Die Handhabungsvorrichtung 30 verfährt in ihrer Ausgangsposition zurück, so daß in gleicher Weise Bohrgestänge 44 für Bohrgestänge 44 entnommen werden kann, wobei durch den Hydraulikmotor 46 sichergestellt ist, daß der vordere Platz im Magazin 40 frei ist.

Nachdem das innere Bohrgestänge dem Bohrloch entnommen ist, wird in gleicher Arbeitsweise Bohrrohr 43 für Bohrrohr 43 dem Bohrloch entnommen, bis auch die Außenverrohrung abgebaut ist.

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Bezuaszeichenliste

10	Bohrgerät	43	Bohrelement (Bohrrohr)
11	Raupenfahrwerk	44	Bohrelement (Bohrgestänge)
12	Gelenkeinrichtung	45	Schuß
13	Gelenkarm	46	Hydraulikmotor mit Ritzel
14	Gelenkkopf	47	Fortsatz
15	Lafettenträger	48	Dorn
16	Hydraulikeinheit und Antriebsmotor	49	EnWBeladeöffnung
20	Lafette
21	Anschluß
22	Bohrantrieb
23	erster Drehantrieb
24	zweiter Drehantrieb
25	Magazinanschluß
26	Fü h ru ngseinrichtu ng
27	Bohrachse
28	Bohrebene
29	Hydraulikzylinder
30	Handhabungsvorrichtung
31	Greifer
32	Hilfsgreifer
33	Ständer
34	Hydraulikzylinder
35	Schlitten
36	Träger
37	Greifarm
38	Tragarm
39	Klemmbacken
40	Magazin
41	erster Lagerraum
42	zweiter Lagerraum

Claims

1. Vorrichtung zur Handhabung von Bohrrohren, Bohrgestängen oder dgl. Bohrelementen (43, 44) an einem Bohrgerät (10) zum Bohren von Löchern im Erdreich, Gestein oder Fels, mit einer Lafette (20), einem an der Lafette (20) verfahrbaren Bohrantrieb (22) für aus Bohrelementen (43, 44) zusammengesetzten Bohrsträngen, einem Magazin (40) für Bohrelemente (43, 44) sowie mit einer Handhabungsvorrichtung (30) für die Bohrelemente, insbesondere beim Entnehmen der Bohrelemente (43, 44) aus dem Magazin (40), beim Setzen in die Arbeitsstellung sowie beim Ziehen und Rückführen der Bohrelemente (43, 44) nach Durchführung des Bohrvorgangs in das Magazin (40), mit einem verfahrbaren Greifarm (37), an dessen freiem Ende ein Greifer (31) für die Bohrelemente (43, 44) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) in einer im wesentlichen parallel zur Lafette (20) und den im Magazin (40) positionierten Bohrelementen (43, 44) verlaufenden Richtung verfahrbar an der Lafette (20) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) an einem eine Schiene bildenden Träger (36) an der Lafette (20) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) an dem Träger (36) mit einem Schlitten (35) verfahrbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) über einen Weg mit einer die Länge der Bohrelemente (43, 44) übersteigenden Länge relativ zur Lafette (20) bzw. zu den Bohrelementen (43, 44) verfahrbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) wenigstens einen quer zur Lafette (20) angeordneten, verfahrbaren Ständer (33) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) einen quer zum Ständer (33) angeordneten, verfahrbaren Tragarm (38) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (31) Klemmbacken (39) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät (10) einen Doppelkopf-Bohrantrieb für konzentrisch aus Bohrelementen, wie äußeren Bohrrohren (43) und/oder inneren Bohrgestängen (44) zusammengesetzten Bohrsträngen aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) eine Doppelgreiferanordnung oder zwei nebeneinander angeordnete Greifer (31) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Handhabungsvorrichtung (30) ein Hilfsgreifer (32) vorgesehen ist, mit dem während des Transports koaxial zusammengesetzter Bohrelemente auf die Lafette (20) des Bohrgerätes und während des Anschlusses des Doppelkopf-Bohrantriebs das innere in einer herausstehenden Position gegenüber dem äußeren Bohrrohr (43) gehaltene Bohrgestänge (44) gehandhabt wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verfahrbaren Elemente durch Hydraulikantriebe bewegbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (40) ein Kastenmagazin ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kastenmagazin zur Aufnahme von Bohrelementen (43, 44) mit unterschiedlichem Durchmesser ausgelegt ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem äußeren Bohrrohr (43) im Magazin (40) ein Dorn (48) als Abstandshalter für das innere Bohrgestänge (44) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (40) zwischen Lafette (20) und Handhabungsvorrichtung (30) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (40) und die Handhabungsvorrichtung (30) zur Anordnung an beiden Seiten der Lafette (20) ausgebildet sind.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung (30) quer zur Lafette (20) verschwenkbar ist.