EP0757155A1 - Erdbohrgerät - Google Patents
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling
Definitions
- the invention relates to an earth drilling device for drilling or widening holes in the ground.
- stationary boring machines When trenchless laying of underground lines, in addition to ram boring machines or rockets, stationary boring machines are increasingly being used, in which a movable carriage is arranged on a swiveling carriage, which receives a drill pipe and its drive.
- the drill pipe On the one hand, the drill pipe is provided with a tool that performs the excavation work or removes the soil and, on the other hand, is connected to a rotary and / or impact drive.
- Devices of this type usually have a hydraulic hammer mechanism, but in some cases have a hydraulic rotary drive, and in some cases also operate according to the flush drilling method, in which the flushing liquid emerges from the drill head.
- the flushing liquid is used to loosen, lubricate and remove the loosened soil; it usually consists of a bentonite-in-water suspension, with the help of which the soil can be lubricated and a lining can be found on the circumference of the resulting borehole Forms a filter cake made of bentonite, which facilitates the removal of the dissolved soil and largely prevents the suspension water from being introduced into the soil surrounding the earth channel.
- conventional earth drilling machines include a separate hydraulic station, which is usually arranged on a transport vehicle, its own undercarriage or in a transport container, which one in confined spaces Space requirements are often not available, and is usually located outside a pit that receives the earth drilling machine.
- a pressure hose and a return hose each with a length of up to 50 m and a reel for winding up the hoses are required to supply the earth drilling machine with pressure medium.
- the invention is therefore based on the problem of reducing the space requirement, as well as the production costs and in particular the amount of work involved in drilling earth bores with the aid of hydraulically operated drilling devices, and at the same time increasing operational reliability.
- the invention proposes an earth drilling device with a drilling tool at the free end of a linkage, a mount receiving the linkage and a hydraulic rotary drive and / or hammer mechanism, which is operated with the aid of an electromotive hydraulic unit arranged in the area of the mount.
- the arrangement according to the invention of a hydraulic unit with an electric motor-driven pump and a storage tank on or in the area of the carriage or on the chassis of the device avoids long pressure medium hoses and the work involved in screwing pressure medium hoses between a separate hydraulic station and its connecting piece on the one hand and the connecting piece of the hydraulic Drive on the carriage on the other hand. In addition, there is no need for two reels and space for a separate hydraulic station.
- the earth drilling device only requires an electric motor for operating the hydraulic pump with a conventional electric cable and a comparatively inexpensive and, above all, small cable drum for winding the cable.
- Another advantage of the earth drilling device according to the invention is that no time-consuming screwing work is required and the short length of the pressure media hoses between the pump arranged on the carriage and the individual drives is associated with only slight pressure and flow losses.
- more robust piping can be used instead of hydraulic hoses, provided that the drives are not movable.
- a further cost advantage results from the fact that a hydraulic unit to be manufactured in a small number and manufactured in place of a voltage source and a commercially available electric motor, with the help of which other electrical devices can be operated.
- hydraulic unit according to the invention is arranged above the undercarriage or on the undercarriage itself and therefore increases its grip on the ground due to its weight.
- Another advantage is the avoidance of environmental pollution resulting from oil loss or oil damage by replacing pressure oil hoses with an electrical cable.
- the oil pump can supply all hydraulic drives in the area of the carriage, but also any mixing station for producing a bentonite suspension with pressurized oil.
- the earth drilling device consists of a crawler or chain undercarriage 1 on which a mount 2 which can be pivoted in the vertical is arranged.
- a carriage (not recognizable in the drawing) is movably supported with a drill rod 3, which carries a drilling tool 4 at its free end and a hydraulic percussion and rotary drive 5 at its rear end.
- an electrical connection box 6 is arranged, from which a power cable 7 leads to a voltage source 8 on a truck 9.
- the electrical connection box 6 is via a cable 10 connected to a commercially available electric motor 11, which is also arranged on the chassis 1 and drives an oil pump 12.
- the oil pump 12 is connected on the one hand via a hydraulic line 13 to an oil tank 14 and on the other hand via a pressure oil line 15 and a control element 16 to the hydraulic drive 5.
- the mount 2 is provided at the front end with a support plate 17 and the undercarriage 1 with hydraulically pivotable support plates 18 at the front and rear.
- a rod box 19 which receives the rod pipe sections which, when the hydraulic drive 5 has reached the front end of the carriage 2 and has returned to its starting position shown in the drawing, has its rear end inserted in the striking mechanism 5 and inserted and screwed into the hydraulic drive 5 via their front end with the drill rod or the rear end of the preceding rod pipe section. This is done with the aid of a hydraulic clamping and releasing device 20 at the front end of the carriage 2, which is also connected to the hydraulic pump 12 via a supply line, not shown.
- the hydraulic unit 6, 10, 11, 13, 14, 15, 16 need not be arranged on the chassis 1. It is crucial that it is integrated in the earth drilling rig; accordingly, it can also be attached to the swiveling carriage 2 be arranged. In any case, there are extremely short, sometimes permanently installed hydraulic lines with correspondingly low pressure and flow losses. In addition, the positional stability of the earth drilling device increases as a result of the weight increase caused by the hydraulic unit.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Erdbohrgerät zum Einbringen oder Aufweiten von Bohrungen im Erdreich mit Hilfe eines am freien Ende eines Gestänges angeordneten Bohrwerkzeugs (4), bei dem das Gestänge (3) zusammen mit einem hydraulischen Schlagwerk und/oder einem ebenfalls hydraulischen Drehantrieb auf einem Schlitten angeordnet ist. Der Schlitten ist auf einer in der Vertikalen verschwenkbaren Lafette (2) geführt, die auf einem Raupen- bzw. Kettenfahrwerk gelagert ist. Am Fahrwerk oder an der Lafette in unmittelbarer Nähe des hydraulischen Schlagwerks ist eine elektromotorische Hydraulikeinheit (6,10,11,12,13,14,15,16) angeordnet. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Erdbohrgerät zum Einbringen oder Aufweiten von Bohrungen im Erdreich.
- Beim grabenlosen Verlegen von Erdleitungen kommen neben Rammbohrgeräten bzw. Erdraketen in zunehmendem Maße auch stationäre Erdbohrgeräte zum Einsatz, bei denen auf einer verschwenkbaren Lafette ein verfahrbarer Schlitten angeordnet ist, der ein Bohrgestänge und dessen Antrieb aufnimmt. Das Bohrgestänge ist einerseits mit einem die Abbauarbeit leistenden bzw. das Erdreich lösenden Werkzeug versehen und andererseits mit einem Dreh- und/oder Schlagantrieb verbunden.
- Derartige Geräte besitzen zumeist ein hydraulisches Schlagwerk, zum Teil aber einen hydraulischen Drehantrieb und arbeiten teilweise auch nach dem Spülbohrverfahren, bei dem die Spülflüssigkeit am Bohrkopf austritt. Die Spülflüssigkeit dient zum Lösen, Schmieren und zum Abfördern des gelösten Erdreichs; sie besteht zumeist aus einer Bentonit-in-Wasser-Suspension, mit deren Hilfe sich das Erdreich schmieren läßt und sich am Umfang der entstehenden Erdbohrung eine Auskleidung in Gestalt eines Filterkuchens aus Bentonit bildet, die das Abfördern des gelösten Erdreichs erleichtert und ein Einbringen des Suspensionswassers in das den Erdkanal umgebende Erdreich weitestgehend verhindert.
- Das Arbeiten mit einer Bentonitsuspension zum hydraulischen Lösen und/oder Ausspülen des Erdreichs erfordert eine Mischanlage zum Herstellen der Suspension mit mehreren zumeist hydraulisch angetriebenen Pumpen und einem ebenfalls hydraulisch angetriebenen Hochdruckreiniger.
- Um die verschiedenen Antriebe der Mischstation und/oder das hydraulische Schlagwerk sowie den hydraulischen Drehantrieb mit Druckmedium zu versorgen, gehört zu den herkömmlichen Erdbohrgeräten eine separate Hydraulikstation, die üblicherweise auf einem Transportfahrzeug, einem eigenen Fahrwerk oder in einem Transportbehälter angeordnet ist, der eine bei beengten Platzverhältnissen häufig nicht zur Verfügung stehende Aufstellfläche erfordert und zumeist außerhalb einer das Erdbohrgerät aufnehmenden Startgrube angeordnet ist. Des weiteren ist für die Versorgung des Erdbohrgeräts mit Druckmedium je ein Druck- und ein Rücklaufschlauch mit einer Länge von jeweils bis 50 m sowie je ein Haspel zum Aufwickeln der Schläuche erforderlich. Hinzu kommt, daß es beim Einrichten der Baustelle erforderlich ist, die beiden Druckmedienschläuche mit den entsprechenden Anschlußstutzen des Erdbohrgeräts für das Schlagwerk und den Drehantrieb zu verbinden. Dadurch wird das Einrichten der Baustelle sehr aufwendig.
- Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, den Platzbedarf sowie die Herstellungskosten und insbesondere den Arbeitsaufwand beim Einbringen von Erdbohrungen mit Hilfe hydraulisch betriebener Bohrgeräte zu verringern und gleichzeitig die Betriebssicherheit zu erhöhen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Erdbohrgerät mit einem Bohrwerkzeug am freien Ende eines Gestänges, einer das Gestänge aufnehmenden Lafette und einem hydraulischen Drehantrieb und/oder Schlagwerk vor, das mit Hilfe einer im Bereich der Lafette angeordneten elektromotorischen Hydraulikeinheit betrieben wird.
- Die erfindungsgemäße Anordnung einer Hydraulikeinheit mit einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe und einem Vorratstank an bzw. im Bereich der Lafette oder am Fahrwerk des Geräts vermeidet zum einen lange Druckmedienschläuche und den Arbeitsaufwand beim Verschrauben von Druckmedienschläuchen zwischen einer separaten Hydraulikstation und deren Anschlußstutzen einerseits sowie den Anschlußstutzen des hydraulischen Antriebs auf der Lafette andererseits. Darüber hinaus entfällt auch der Aufwand für zwei Haspel und der Platzbedarf für eine separate Hydraulikstation.
- Hingegen erfordert das erfindungsgemäße Erdbohrgerät lediglich einen Elektromotor zum Betrieb der Hydraulikpumpe mit einem üblichen Elektrokabel sowie eine vergleichsweise preiswerte und vor allem kleine Kabeltrommel zum Aufwickeln des Kabels.
- Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Erdbohrgeräts besteht darin, daß keine zeitaufwendigen Verschraubungsarbeiten erforderlich sind und die geringe Länge der Druckmedienschläuche zwischen der an der Lafette angeordneten Pumpe und den einzelnen Antrieben mit nur geringen Druck- und Förderstromverlusten verbunden ist. Hinzu kommt, daß sich anstelle von Hydraulikschläuchen auch eine robustere Verrohrung anwenden läßt, soweit es sich nicht um verfahrbare Antriebe handelt.
- Ein weiterer Kostenvorteil ergibt sich daraus, daß an die Stelle einer in Sonderanfertigung mit geringer Stückzahl herzustellenden Hydraulikeinheit eine Spannungsquelle und ein handelsüblicher Elektromotor tritt, mit dessen Hilfe sich auch andere elektrische Geräte betreiben lassen.
- Schließlich wirkt es sich auch als vorteilhaft aus, wenn die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit oberhalb des Fahrwerks oder am Fahrwerk selbst angeordnet ist und daher aufgrund ihres Gewichts dessen Bodenhaftung vergrößert.
- Durch die geringe Entfernung zwischen der Hydraulikpumpe und den Steuerorganen ist es möglich, moderne, lastfühlende bzw. leistungsunabhängige Pumpenregelsysteme einzusetzen. Hierdurch ist eine Energieeinsparung und damit Umweltschonung von erheblichem Ausmaß möglich.
- Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von aus Ölverlusten bzw. Ölschäden resultierenden Umweltbelastungen durch das Ersetzen von Druckölschläuchen durch ein Elektrokabel.
- Die Ölpumpe kann alle Hydraulikantriebe im Bereich der Lafette, aber auch eine etwaige Mischstation zum Herstellen einer Bentonitsuspension mit Drucköl versorgen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
- In der Zeichnung Zeigen:
- Fig. 1
- ein erfindungsgemäßes Erdbohrgerät in Verbindung mit einer Spannungsquelle und
- Fig. 2
- das erfindungsgemäße Erdbohrgerät in vergrößerter Darstellung.
- Das Erdbohrgerät besteht aus einem Raupen- bzw. Kettenfahrwerk 1, auf dem eine in der Vertikalen verschwenkbare Lafette 2 angeordnet ist. Auf der Lafette ist ein in der Zeichnung nicht erkennbarer Schlitten mit einem Bohrgestänge 3 verfahrbar gelagert, das an seinem freien Ende ein Bohrwerkzeug 4 und an seinem rückwärtigen Ende einen hydraulischen Schlag- und Drehantrieb 5 trägt. Auf dem Fahrwerk 1 ist ein Elektro-Anschlußkasten 6 angeordnet, von dem ein Stromkabel 7 zu einer Spannungsquelle 8 auf einen Lastkraftwagen 9 führt. Der Elektro-Anschlußkasten 6 ist über ein Kabel 10 mit einem handelsüblichen Elektromotor 11 verbunden, der ebenfalls auf dem Fahrwerk 1 angeordnet ist und eine Ölpumpe 12 antreibt. Die Ölpumpe 12 ist einerseits über eine Hydraulikleitung 13 mit einem Öltank 14 und andererseits über eine Druckölleitung 15 und einem Steuerorgan 16 mit dem hydraulischen Antrieb 5 verbunden.
- Um das Erdbohrgerät in der Bohrposition zu halten, ist die Lafette 2 am vorderen Ende mit einer Stützplatte 17 sowie das Fahrwerk 1 vorne und hinten mit hydraulisch verschwenkbaren Stützschilden 18 versehen.
- Auf der Seite der Lafette befindet sich eine Gestängebox 19, welche die Gestänge-Rohrschüsse aufnimmt, die dann, wenn der hydraulische Antrieb 5 das vordere Ende der Lafette 2 erreicht hat und wieder in seine in der Zeichung dargestellte Ausgangslage zurückgekehrt ist, mit ihrem rückwärtigen Ende in das Schlagwerk 5 eingelegt und über ihr vorderes Ende mit dem Bohrgestänge bzw. dem rückwärtigen Ende des voraufgehenden Gestänge-Rohrschusses in den hydraulischen Antrieb 5 eingelegt und verschraubt werden. Dies geschieht mit Hilfe einer hydraulischen Klemm- und Lösevorrichtung 20 am vorderen Ende der Lafette 2, die über eine nicht dargestellte Versorgungsleitung ebenfalls mit der Hydraulikpumpe 12 verbunden ist.
- Die Hydraulikeinheit 6,10,11,12,13,14,15,16 braucht nicht am Fahrwerk 1 angeordnet zu sein. Entscheidend ist, daß sie in das Erdbohrgerät integriert ist; sie kann demgemäß auch an der verschwenkbaren Lafette 2 angeordnet sein. In jedem Falle ergeben sich äußerst kurze, teilweise fest installierte Hydraulikleitungen mit entsprechend geringen Druck- und Förderstromverlusten. Darüber hinaus erhöht sich die Lagestabilität des Erdbohrgeräts infolge des durch die Hydraulikeinheit bewirkten Gewichtzuwachses.
Claims (6)
- Erdbohrgerät zum Einbringen oder Aufweiten von Bohrungen im Erdreich mit- einem Bohrwerkzeug(4),- am freien Ende eines Gestänges (3),- einer das Gestänge aufnehmenden Lafette (2),- einem hydraulischen Antrieb (5) und- einer integrierten elektromotorischen Hydraulikeinheit (6,10,11,12,13,14,15,16) im Bereich der Lafette.
- Erdbohrgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Dreh- und Vorschub- und/oder Schlagantrieb (5).
- Erdbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Hydraulikeinheit mit einer von einem Elektromotor (11) angetriebenen Hydraulikpumpe (12) zwischen einem Vorratstank (14) und dem hydraulischen Antrieb (5).
- Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lafette (2) mit der Hydraulikeinheit (6,10,11,12,13,14,15) auf einem Fahrwerk (1) angeordnet ist.
- Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (12) mit dem Hydraulikantrieb einer Klemm- und Lösevorrichtung (20) zum automatischen Verschrauben der Gestänge-Rohrschüsse verbunden ist.
- Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (12) über eine Druckmedienleitung mit dem hydraulischen Schwenkantrieb mindestens eines Stützschildes (18) verbunden ist.
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