DE3111090A1

DE3111090A1 - Drehbohrgeraet

Info

Publication number: DE3111090A1
Application number: DE19813111090
Authority: DE
Inventors: Werner 3160 Lehrte Wippig
Original assignee: Bade & Co 3160 Lehrte GmbH; Bade & Co GmbH
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1981-03-20
Publication date: 1982-09-30

Description

Drehbohrgerät
Die Erfindun; betrifft ein Drehbohrgerät, bestehend aus einem fahrbaren Bolrbagger mit ausziehbarem Ausleger und mit einem an einem Winlenseil oder einer Kellystange angeordneten Bohrgerät mit hydraulischem Antrieb für das Bohrenit.
Das bekannte Drehbohrgerät leidet unter dem Mangel, daß die Größe der Drehmomente beschränkt ist, die auf den Bohrer einwirken. Bei iusführungsformen mit einer Kellystange entsteht der Nachteil, daß wegen der begrenzten Festigkeit, insbesondere Drehfestigkelt der Kellystange, nur ein begrenztes Drehmoment und auch nur ein verhältnismäßig geringer Andruck auf das Bohrwerkzeug übertragen werden kann. Die geschilderten Nachteile entstehen insbesondere bei größeren Bohrdurchmessern oder bei Durchbohrung von standfesten Böden, bei denen automatisch schwerere Bohrbedingungen entstehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Drehbohranlage zu entwickeln bei der die bisherige Begrenzung des Drehmomentes und des Andrucks beseitigt ist. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin eine Anlage zu entwickeln, die sowohl für Trockenbohrungen als auch für die DurchIührung von Spulbohrungen geeignet ist.
SchlieBlich bestand die Aufgabe auch darin, ein Gerät zu entwickeln, das sowohl mit einem Windenseil als auch einer Kellystange betrieben werden kann.
Die Erfindung besteht darin, daß zwischen dem Windenseil oder der Kellystange und einem Bohrwerkzeug eine im wesentlichen lctrecht verschiebbare Verspannvorrichtung angeordnet ist, die durch Hydraulikzylinder seitlich verschiebbar Anlageplatten aufweist, und daß außerdem eine hydraulische Vors hubeinrichtung fir das Bohrwerkzeug angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Verspannvorrichtun; ; und dem Bohrwerkzeug ein Drehmomentwandler mit Hochdruck-Hydrulik-(5lmctoren as Antrieb oder mit elektrischem Antrieb durch Unterwasser-E-Motoren angeorden, der in Abhängigkeit von diesen Antriebsmitteln auf das Bohrwerkzeug jede gewünschte Umdrehungszahl überträgt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung st die Antriebskraft für das Bohrgerät durch einen Drehtisch erzeugbar und das Drehmoment mittels der Kellystange auf den Drehmonentwandler übertragbar.
Erfindungsgemäß ist ferner, das Bohrgerät am Dretimomentwandler bei bestimmten Vorrichtungen austauschbar angeordrlet. Erfindungsgemäß ist schließlich ein Bohrgerät mit rollenbohrmeißel-bestücktem Bchrkübel vorgesehen, der mit eingebauter Pumpeinrichtung versehen i t.
Der technische Fortschritt der Erfindung besteht zunächst darin, daM die Drehbohranlage mit einer hydraulischen Verspanneinrichtung i. Bohrloch verspannt werden kann, damit das im Getriebe erzeugte Drehmoment direkt in das Bohrwerkzeug eingeleitet werden kann.
Die Reaktionskräfte des Bohrwerkzeuges werden hie.lbei durch die hydraulische Verspanneinrichtung voll aufgenommen, so daß diese Verspanneinrichtung als Widerlager für die Vorschibeinrichtung des Bohrwerkzeuges dienen kann.
Vorteilhaft ist ferner, daß durch die Verspannung der Drehbohranlage hinter dem Bohrwerkzeug ein Abweichen aus der vorgesehenen Bohrrichtung verhindert und ein sehr ruhiges, vibrationsarme.C3 Arbeiten des Bohrwerkzeuges erreicht wird. Auch wird dadurch der Verschleiß beim Arbeiten mit~Rollenmeißeln verringert.
Bei Benutzung des Gerätes wird erst nach dem Verspannen der Drehbohranlage mit der eigentlichen Bohrarbeit begonnen. Diese Verspannung bietet hierbei die Möglichkeit, daß mit dem Erfindungsgegenstand nunmehr Bohrtiefen erreicht werden können, die mit bekannten Drnbohrgeräten nicht erzielbar sind.
In besonderer Fällen ist erfindungsgem.iß wersentlich, daß ein Bohrkübel mit eingebauter Pumpeinrichtung verwendet werden kann.
Diese Möglichkeit ist dann von Bedeutung, wenn die Bohrung bis in gewachsenen Fels heruntergebracht werden soll oder im Verlauf der Bohrung harte Gesteinspartien zu durchbohren sind, für die normalerweise vom Trockenbohren auf ein Spülsystemverfahren umgestellt werden müßte, jedenfalls bei den bekannten Geräten.
Von Vorteil ist schließlich, daß es bei bestimmten Einzel@fällen möglich ist, z. B. bei kleineren Bohrdurchmessern von etwa 600 mm Durchmesser auf das Untersetzungsgetriebe, bzw. den Drehmomentwandler zu verzichten, wobei das untere Ende der Kellystange unmittelbar liit einer Anpreß- und Vorschubeinheit gekoppelt wird.
In der ZeicAlung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung, teils mit einem Windenseil, teils mit einer Kellystange, dargestellt.
Fig. 1 zeit schematisch in der Ansicht eine VerspanneinricE-;tung mit Hydraulikmotoren und einem Drehmomentwandlers durch das das Drehmoment unmittelbar auf die Bohrschnecke übertragbar ist; Fig. la zeigt eine Aufsicht aus der sich ergibt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel wegen des standfesten Gebirges auf eine Verrohrung verzichtet wurde; Fig. 2 zeigt in der Seitenansicht eine Gesamtanordnung der Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem einem Bohrrohr, einem Drehtisch mit Kelly und Bohrbagger; Fig. 3 zeigt in einer Teilansicht das ausgeschwenkte Bohrgerät neben der Verrohrung; Fig. 4 zeigt in der Seitenansicht eine weitere Ausführungsform, bei der als Bohrwerkzeug ein Bohrküöel Verwendung findet; Fi. 5 schließlich, zeigt in der Seitenansicht eine Ausführungsform mit einem Bohrkopf unterhalb des Untersetzungsgetriebes.
Fig. 1 zeigt in der Ansicht die Verspannvorrichtun,, bestehend aus den seitlich wirkenden Anlageplatten 1 mit radial angeordnetem Hydraulikzylinder 2, die auf das Bohrrohr 13 wirken. Zur Erzeugung der Vorschubkraft für den Bohrer dienen Äie Hydraulikzylinder 3. Oberhalb des Drehmomentwandlers 5 befi.lden sich die Hydraulikmotore 4, denen das Drucköl durch die Lei-ungen 4' zugefünrt wird. Unterhalb des Untersetzungsgetriebes befindet sich der Bohrer 7 mit der Welle 8 und der Bohrspitze 9, der mittels den Vorrichtung 6 am Untersetzungsgetriebe 5 austauschbar befestigt ist.
Fi. la zeigt eine Abwandlung zu der Ausführungsfc gemäß Fig di bei standfestem Gebirge anwendbar ist. Bei dieser Ausführuiigsform wirken ctie Anlageplatten 1 unmittelbar unmittelbar auf elias Gebirge. Das Bohrrohr 15 kann also headieser Ausführungsform entfallen.
Fig. 2 zeigt die Gesamtanordnung einer hydraulischen Verrohrllngsmaschine. Die Teile 1 bis 9 entsprechen den entsprechend gekennzeichneten Teilen in Fig. 1. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 ist auf dem Bohrrohr 13 ein Drehtisch 12 angeordnet, er die Antriebsl-raft für das Bohrwerkzeug erzeugt. Von dem Drehtisch 12 führt eine Kellystange 17 zu dem Drehmomentwandler 5, wo die Antriebskraft auf das erforderliche Drehmoment für das Bohrwerkzeug 7 umgewandelt wird. Mit 14 ist die Rohrschelle bezeichnet, an der die Arme 15 über Gelenke 16 angreifen, so daß auf das 3ohrrohr 15 ein Kräftepaar übertragen wird, das eine hin- und her gehende :;yklische Schwenkbewegung des Bohrrohres 13 erzeugt.
Die Verspannxorrichtung hängt an dem Windenseil 25, das über eine Umlenkrolle e4 zu den Antriebsvorrichtungen und dem BohrbaggUr geführt ist. Zwischen dem Ausleger 20 und dem Bohrbagger ist eine ausziMbare Stretie bestehend aus dem Hydraulikzylinder 21 und derl Kolben 22 anl,eordnet, so daß die Neigung des Auslegers 20 ohne Schwierigkeiten und schnell verändert werden kann. Mit 27 sind die Kraftaggregate und mit 50 das Führerhaus auf dem Bohrbagger 26 bezeichnet. Der Bohrbagger hat Ketten 28, die über Kettenrollen 29 ablaufen. Es versteht sich von selbst, daß statt des dargestellten Bohrgerätes 7 ein anderes beliebiges Bohrgerät verwendbar ist. Bei standfestem Gebirge ist es auch möglich, auf die Verwendung eines Bohrrohres 13 zu verzichten.
In Fig. 5 ist links von dem Bohrrohr 17 eine Verspanneinrichbung mit einem Drehtisch 12 dargestellt, bei der, abweichend von der Ausführungsform in Fig. 2 eine Kellystange 17 vorgesehen ist, während die Verspanneinrichtung mit den Anlageplatten 1 die gleiche Ausführungsform wie in Fig. 2 hat. Es versteht sich von selbst, daß die dargestellte Verspanneinrichtung mit der Kellystange 17 in das Bohrrohr 15 von oben eingelassen werden kann.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verspanneinrichtung mit den Anlageplatten 1 die gleiche Ausführungsform wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgebildet ist, jedoch unterhalb des Drehmomentwandlers 5 ein Bohrkübel 57 angeordnet ist, der mit einer eingebauten Pumpeinrichtung versehen werden kann. Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn die Bohrung bis in den gewachsenen Fels geführt werden soll oder im Verlauf der Bohrung harte Gesteinspartien zu durchbohren sind, für die bei den bekannten Geräten ein Umstellung vom Trockenbohren auf ein Spülsystemverfahren erforderlich ist.
Fig. 5 schließlich zeigt eine letzte Ausführungsform, bei der die Verspannvorrichtung mit dem Drehmomentwandler 5 den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen im wesentlichen gleicht, jedoch im unteren Teil ein Rollenbohrmeißel 47 vorgesehen ist, der mit einem Bohrkübel 49 kombiniert ist. Gemäß der Darstellung kann das Gerät ohne Verrohrung arbeiten, sofern die geologischen Verhältnisse das gestatten. In anderen Fällen empfiehlt sich das Arbeiten mit einer Verrohrung. Der Rollenbohrer 47 arbeitet mit Bohrflüssigkeit, die sich nm den unteren Teil des Gerätes angesammelt und mit 15' bezeichnet ist. Das Pumpaggregat 48 dient zum Absaugen der Bohrflüssigkeit, wie sich aus den Pfeilen in Fig. 5 erkennen läßt. Das abgebohrte Material sammelt sich in dem Dübel 49.
Eine derartige Anordnung ist dann technisch besonders vorteilhaft, wenn die Bohrung bis in den gewachsenen Felsen heruntergebracht werden soll oder im Verlauf der Bohrung harte Gesteinspartien zu durchbohren sind, für die normalerweise vom Trockenbohren auf ein Spülsystemverfahren umgestellt werden muß.
Mit 50 ist ein Saugrohr bezeichnet, durch das mittels des Pumpaggregates 48 die mit dem abgebohrten Bohrklein vermischte Spül- Flüssigkeit angesaugt wird und am Pumpenaustritt dem Abfangrohr des Bohrkübels 49 durch den Auslaß 51 zugeführt wird. Die Feststoffe setzen sich dann im Auffangraum des Bohrkübels 49 ab, während die Spülflüssigkeit über den Rand des Bohrkübels 49 austritt und dann für den fortlaufendenden Bohrvorgang wieder zur Verfügung steht. Der Betrieb mit dem Bohrkübel 49 ist nicht an die Antriebsmittel gebunden, die im oberen Teil der Zeichnung dargestellt sind Es sind auch andere an sich bekannte Antriebsmittel möglich0 Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE ö. Drehbohierä't, bestehend aus einem fahrbaren Bohrbagger mit aus;iehbarem Ausleger und mit einem an einem Windenseil oder einer Kellystange angeordneten Bohrgerät mit hydraulfschem Antrieb für das Bohrgerät, dadurch gekennbezeichnet, daß zwischen dem Windenseil (2) oder der Kellystange 17) und einem Bohrwerkzeug (7, 34, 47) eine im wesentl chen lotrecht verschiebbare Verspannvorrichtung angeordiiet ist, die durch idraulikzylinder (2) seitlich verschiebbare Anlageplatten (1) aufweist, und daß außerdem eine hydraulische Vorschubeinrichtung ()) für das Bohrwerkzeu; angeordnet ist.
Drehbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verspannvorrichtung (1) und dem Bohrwerkzeug (7; 37, 47) ein Drehmomentwandler (5) mit Hochdruck-Hydraulik-Clmotoren als Antrieb oder mit elektrischem Antrieb durch Unterwa ser-E-Motoren angeordnet ist, der in Abhängigkeit von diesen Antriebsmitteln auf das Bohrwerkzeug jede gewünscht Umdrehungszahl überträgt.
). Drehbohrgerät mit einer Kellystange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft für das Bohrgerät durch einen Drehtisch (12) erzeugbar ist und das Drehmoment mittels der Kellystange (17) auf den Drehmomentwandler übertragbar ist.
4. Drehbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät am Drehmomentwandler (5) bei Vorrichtungen (6) austauschbar angeordnet ist.

Nebenansprüche Ç. Drehbohrgerät, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rollenbohrmeißels (47) mit einem Bohrkdbel (49), der mit einem Pumpenaggregat(48) versehen ist.

0. Drehbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenaggregat (48) mit einem Saugrohr (50) versehen ist, das zum Absaugen einer Mischung aus Bohrklein und SpUlflüssigkeit bestimmt ist und daß ferner ein Auslaß (ski) vorgesehen ist, durch den die angesaugte Mischung dem J3ohrkdbel zugewährend führt wird, die Spülflüssigkeit über den Rand des Bohrkabels (49) austritt.