ROHR- ODER STANGENLAGER FÜR EINE BOHRANLAGE
Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinrichtung zum Lagern und Bereitstellen von Segmenten eines Bohrstrangs einer Bohrvorrichtung oder Bohranlage, die zum Herstellen von Bohrungen in Erdreich und Gestein geeignet ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Er- findung auf ein Rohr- oder Stangenlager für eine Vertikalbohrvorrichtung. Das Prinzip der Erfindung kann jedoch auch auf andere Bohrvorrichtungen wie z.B. für Horizontalbohrvorrichtungen oder Schrägbohrvorrichtungen verwendet werden. Das Rohrlager ist nicht auf Rohre im engeren Sinn be- schränkt, sondern ist für jede Art von langgestreckten röhr- oder stangenartigen Bauteilen geeignet.
Stand der Technik Vertikalbohrungen zur Exploration von Öl- und Gasfeldern sowie für Geothermieprojekte wie auch Horizontalbohrungen zur Untertunnelung von Gebäuden, Verkehrswegen oder Wasserstraßen werden seit langem mit Hilfe von Bohranlagen durchgeführt, wobei sich an einem vorderen oder un- teren Ende eines Bohrstrangs ein Bohrwerkzeug, auch Bohrkopf genannt, befindet. Der Bohrstrang besteht aus einer Vielzahl von Segmenten, die mit fortschreitender Bohrtiefe oder Bohrlänge nach und nach miteinander verschraubt oder auf sonstige Weise verbunden werden. Am hinteren oder obe- ren Ende des Bohrstrangs mündet derselbe in eine Bohrvorrichtung, die den Bohrstrang in Rotation versetzt. Zusätzlich zum eigentlichen Bohrstrang kann nach und nach ein
Hüllrohr (Casing) in den Bohrkanal geschoben werden, in welchem sich der Bohrstrang drehen kann.
Um ein weitgehend kontinuierliches Arbeiten zu ermög- liehen, ist es erforderlich, am Bohrplatz eine ausreichende Zahl von Segmenten bereitzuhalten. Üblicherweise werden die Segmente nach Anlieferung zunächst in größerer Menge in einem Zwischenlager als Stapel bzw. Haufen gelagert. Von dem Zwischenlager aus wird jeweils eine gewisse Anzahl von Seg- enten an einen Ablageplatz zum sofortigen Verbrauch verbracht, von wo aus sie durch ein Handhabungssystem, welches Förderbänder, Bagger, Kräne etc. beinhalten kann, der Bohrvorrichtung zugeführt werden. Der Ablageplatz wie auch das/die Zwischenlager nehmen auf Bohrplätzen eine ver- gleichsweise große Fläche ein, da die einzelnen Segmente am Ablageplatz häufig so abgelegt werden, daß sie durch die Wirkung einer schwach geneigten schiefen Ebene zu einem Aufnahmeort rollen. Die Verbringung der Segmente von dem Stapellager zu dem Ablageplatz ist ein zeitraubender sowie Unfall- und fehlerträchtiger Arbeitsschritt, da mit schwerem handgeführtem Transportgerät hantiert wird, die Segmente einen beträchtlichen Schwenkradius aufweisen und die Segmente in der richtigen Ausrichtung und mit nicht zu großen Lageabweichungen auf dem Ablageplatz abgelegt werden müssen, so daß sie dem HandhabungsSystem geordnet zugeführt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Rohrlager zu schaffen, mit welchem eine sichere sowie platz- und kostensparende Lagerung und Über- gäbe von stangen- oder rohrartigen Bauteilen an ein Handhabungssystem möglich ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbil- düngen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß Anspruch 1 kann durch das Vorsehen der Segmente auf einzelnen Lagerkassetten und Stapeln einer Mehrzahl von Lagerkassetten auf einem Trägerwagen eine verhältnismäßig große Zahl von Segmenten zur sofortigen Verwendung auf kleinem Raum und in exakter Ausrichtung bereitgehalten werden. Die Lagerkassetten oder auch die Trägerwagen selbst können vollständig bestückt am Bohrplatz angeliefert wer- den, wodurch die Notwendigkeit einer Zwischenlagerung sowie der Arbeitsschritt des Umlagerns entfällt. Der benötigte Stellplatz am Bohrplatz und der Arbeitseinsatz sind verringert. Somit verringern sich insgesamt die Kosten und das Unfall- und Fehlerrisiko. Mit dem Leerkassettenregal, das die Mittel zum einzelnen Anheben und Arretieren wenigstens der obersten der Mehrzahl von Lagerkassetten aufweist, kann nach Entnahme aller Segmente von der obersten Lagerkassette durch ein Handhabungssystem der Trägerwagen zu dem Leerkassettenregal gefahren werden, das die oberste (leere) Lager- kassette automatisch entnehmen und halten kann. Sind alle Lagerkassetten geleert, können die auf dem Leerkassettenregal gehaltenen Lagerkassetten mit einem Gabelstapler ent-
nommen und weggebracht werden, während der Trägerwagen mit frischen Lagerkassetten bestückt wird. Alternativ kann der Trägerwagen ein letztes Mal zu dem Leerkassettenregal fahren, dort alle anderen leeren Lagerkassetten von dem Leer- kassettenregal übernehmen, an das andere Ende des Fahrwegs fahren und dort ent- und beladen oder auch insgesamt ausgetauscht werden. Manuelle Arbeiten zum Entnehmen leerer Lagerkassetten aus dem Leerkassetteregal entfallen dann. Hierdurch werden erneut die Arbeitskosten sowie das Unfall- und Fehlerrisiko gesenkt.
Nach Anspruch 2 ist für jede Lagerkassette auf einem Trägerwagen (mit Ausnahme der untersten) ein zylinderbetätigter Hebelmechanismus vorgesehen, der zugleich das Anhe- ben als auch (etwa durch Blockieren des Zylinders) das Arretieren der jeweiligen Lagerkassette übernimmt. Der Steuerungsaufwand beim Entnehmen einer einzelnen Lagerkassette ist minimal. Vorzugsweise ist für jeden des Paars von Hebeln jeweils ein Zylinder vorgesehen. Damit kann bei geeig- neter Auslegung der Mittel zur Aufnahme der Lagerkassette und den entsprechenden Gegenstücken die Lagerkassette auch bei Ausfall eines Zylinders gehalten werden, was zusätzliche Ausfallsicherheit schafft. Das Paar von Hebeln kann aber auch konstruktiv mit einem einzigen Zylinder verbunden sein. Dadurch wird die Steuerung noch einmal vereinfacht, da nur ein Zylinder angesteuert werden muß. Die Anschaffungskosten für die Hälfte der Zylinder entfallen.
Bei einer Konstruktion nach den Ansprüchen 3 bis 9 fährt der Hubwagen, wenn eine Lagerkassette ins Leerkassettenregal aufgenommen werden soll, in die richtige vertikale Position zum Aufnehmen der obersten Lagerkassette. In die-
ser vertikalen Position des Hubwagens hebt dieser die Lagerkassette so weit an, daß die Arretierungseinrichtung in die entsprechenden Gegenstücke an der Lagerkassette eingreifen kann. Dann fährt der Hubwagen ein Stück nach unten, so daß die Arretierungsvorrichtung das Gewicht der Lagerkassette trägt. Bei beweglichen Tragbalken nach Anspruch 4 oder 5 fährt der Hubwagen danach wieder in seine Ausgangslage zurück. Der Hubwagen kann dann zur Aufnahme der nächstunteren Lagerkassette in die geeignete Position fah- ren. Diese konstruktive Auslegung hat den Vorteil, daß die Funktionen von Heben und Arretieren konstruktiv getrennt sind und nicht mehr von für alle Lagerkassetten vorzusehenden Hebel-/Zylinderpaaren erfüllt werden. Dies senkt die Kosten des Systems dann, wenn die Anschaffungs- und Her- Stellungskosten der Hubvorrichtung und der Arretierungsein- richtungen geringer sind als ein Hebel-/Zylinderpaar für jede einzelne der Lagerkassetten, was ab einer bestimmten Zahl von auf einem Stapel gestapelten Lagerkassetten der Fall ist. Bei der Konstruktion dieser Variante übernimmt die Arretierungseinrichtung die Aufgabe der Arretierung und trägt das Gewicht der Lagerkassette die meiste Zeit über. Dies trägt zur Ausfallsicherheit bei, da die Arretierungseinrichtungen, wenn sie einmal eingerastet sind, die Last der Lagerkassetten auf passive Weise tragen. Die Hubvor- richtung muß die Lagerkassetten nur kurzzeitig anheben. Daher kann es keine Probleme mit dem Ausfall eines Zylinders geben, der sonst die Last einer Leerkassette über einen vergleichsweise langen Zeitraum tragen müßte. Weitere Gesichtspunkte, Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und
einigen Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Stangen- und Rohrlagers gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Stangen- und Rohrlagers gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Stangen- und Rohr- lagers gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Modifikation des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Draufansieht einer Modifikation in einem Schienensystem des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Modifikation des Schienensystems des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht der Modifikation des Schienensystems des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht einer Modifikation in einem Hub- und Arretierungssystem des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 9 zeigt eine geschnittene Draufsicht eines Details der Modifikation des Hub- und Arretierungssystems des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt eine geschnittene Draufsicht eines De- tails einer Variante der Modifikation des Hub- und Arretierungssystems des Stangen- und Rohrlagers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Fördersystems einer Modifikation der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Fig. 1 zeigt ein automatisiertes Lager gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Lager besteht aus Lagerkassetten 1, einem angetriebenen Trägerwagen 2, Laufschienen 3, einem Grundrahmen 4, einem Leerkassettenregal 5 mit Hub- /Arrettiersystem 6 für die Leerkassetten.
Die Bohrstangen, Casingrohre oder Spezialausrüstungen werden bereits auf den Lagerkassetten 1 liegend in die Lkws verladen und zur Baustelle angeliefert. Dadurch wird die Lkw-Verladung und Entladung beschleunigt. Die Lagerkasset- ten 1 sind so konstruiert, daß sie mit marktüblichen Staplern leicht aufgenommen werden können. Die Lagerkassetten 1 sind ferner so konstruiert, daß sie übereinander stapelbar
sind. Dadurch wird der Platzbedarf für ein Zwischenlager entscheidend reduziert.
Jede der Lagerkassetten weist Aufnahmeplätze für die verrollsichere Anordnung einer Mehrzahl von Bohrstangen, Rohren oder Casingen parallel nebeneinander auf. Gemäß der Zeichnung weist jede Lagerkassette neun solche Aufnahme- plätze auf; für die vorliegende Erfindung ist jedoch die Anzahl der Aufnahmeplätze ohne Belang.
Die vollen Lagerkassetten 1 werden in einer Beladeposition A auf dem Trägerwagen 2 übereinander gestapelt. Daher entfällt ein mehrmaliges Aufnehmen der Bohrstangen bzw. Casinge. In der Zeichnung dargestellt ist ein Stapel von zehn Lagerkassetten. Je nach Anforderungen kann diese Zahl jedoch abweichen.
Die Lagerkassetten 1 können Mittel aufweisen, die beim
Aufeinanderstapeln formschlüssig ineinandergreifen und ein Verrutschen in horizontaler Richtung verhindern. Solche
Mittel können etwa Bolzen an der Oberseite und Ausnehmungen an der Unterseite der Lagerkassetten 1 sein.
Der Trägerwagen 2 fährt auf den Schienen 3 und kann an jeder beliebigen Position definiert angehalten werden. Diese Laufschienen 3 sind auf dem Grundrahmen 4 angebracht, der aus einer Stahlkonstruktion in selbsttragender Weise aufgebaut ist. Der Trägerwagen 2 hält in einer Entnahmeposition B jeweils so an, daß die Mitte der zu hebenden Ge- genstände unter der Mitte eines Greifers 7 eines Handhabungssystems (Pipehandlers) 8 zu liegen kommt. Der Greifer 7 des Pipehandlers 8 entnimmt so sukzessive alle Gegen-
stände aus der obersten Lagerkassette 1 und übergibt diese an eine Bohranlage.
Nach Entnahme des letzten Gegenstands aus der Lager- kassette 1 fährt der Trägerwagen noch so weit in Richtung des Leerkassettenregals in eine Ablageposition C, daß die dort angebrachten Hub-/Arrettiersysteme 6 in eine Aufnahme
122 an der Leerkassette 1 eingreifen können. Das Leerkassettenregal 5 mit dem Hub-/Arretiersystem 6, das sich an einem Ende der Laufschienen befindet, besteht aus Betätigungszylindern 60 und Hebeln 69 mit Aufnahmeklauen 69a. Durch Ausfahren des Betätigungszylinders 60 greift die Klaue 69a in die Aufnahme 9 der leeren Lagerkassette 1, hebt diese aus der Führung der darunterliegenden Lagerkassette 1 und zieht sie an den Rahmen des Leerkassettenregals 5. Dadurch stützt sich die Leerkassette 1 dort ab und hängt gerade im Regal.
Die Aufnahmeklauen 69a des Hub-/Arrettiersystems 6 sind so konstruiert, daß die Leerkassetten 1 in verriegelter Stellung durch z.B. einen Gabelstapler nach oben ent- nommen werden können. Nach Entladung der letzten Lagerkassette durch das Pipehandlingsystem fährt der Trägerwagen 2 noch einmal zu dem Leerkassettenregal 5, wo der Gabelstapler (nicht näher dargestellt) die auf dem Trägerwagen 2 befindliche leere Lagerkassette 1 greift und so weit anhebt, daß sie an die unterste in dem Leerkassettenregal 5 arretierte Lagerkassette 1 stößt. Dann hebt der Gabelstapler den gesamten Stapel auf einmal so weit an, daß die Arretie-
rung durch die Klauen 69a gelöst wird, und fährt so weit nach vorn, daß der Bereich der Klauen 69a in horizontaler Richtung verlassen wird. Die Hebel 69 des Hub- /Arretierungssystems 6 schwenken zurück, und der Gabelstap- 1er hebt den Stapel Leerkassetten 1 über den Rahmen des Leerkassettenregals an und nach hinten darüber hinweg. (Die Hebel 69 können auch erst später zurückschwenken.) Die Leerkassetten 1 können anschließend zur Wiederbefüllung abtransportiert oder zur Verwendung beim Ausbau des Bohrstrangs zwischengelagert werden. Indessen fährt der Trägerwagen 2 in die Beladeposition A des Schienenstrangs 3 und wird dort mit vollen Lagerkassetten 1 beladen.
Der Ausbau des Bohrstrangs erfolgt analog dazu in uiti- gekehrter Reihenfolge. Dazu wird zunächst das Leerkassettenregal 5 mit leeren Lagerkassetten mit Hilfe eines Gabelstaplers bestückt, wobei eine leere Lagerkassette 1 auf dem Trägerwagen 2 abgelegt wird, und die ausgebauten Gegenstände werden nach und nach auf dieser Lagerkassette 1 auf dem Trägerwagen 2 abgelegt. Wenn die Lagerkassette 1 vollständig bestückt ist, fährt der Trägerwagen 2 an das Leerkassettenregal, die nächsthöhere Lagerkassette 1 wird mittels des Hub-/Arretierungsmechanismus 6 auf den Trägerwagen abgesenkt, und diese Lagerkassette 2 kann bestückt werden. Dies wiederholt sich, bis der Trägerwagen 2 seine Stapelkapazität erreicht hat. Dann wird der gefüllte Kassettenstapel in der Beladeposition A entnommen.
Der konstruktive Aufbau macht es möglich, daß das Handlingsystem flexibel auch für z.B. Arbeiten mit Hebebox verwendet werden kann.
Die benötigte Bohrplatzfläche wird durch die Möglichkeit hoher Kassettestapel deutlich reduziert.
Das System ist flexibel mit verschiedenen Lagerkasset- tentypen (z.B. für Bohrgestänge und Casinge) bestückbar.
Der einfache Aufbau erleichtert die Automation; in Zusammenhang mit der Verwendung des oben genannten Handlingssystem 8 lässt sich die Bohranlage vollautomatisch be- schicken. Für ein automatisiertes Handlingsystem hat die Anmelderin der vorliegenden Erfinder eine separate Anmeldung eingereicht. Es handelt sich hierbei um die deutsche Patentanmeldung mit dem Titel "Vorrichtung und Verfahren zum Handhaben von Gegenständen an einer Bohranlage" (An- waltsaktenzeichen P/11ST0412/DE) vom selben Anmeldetag. Auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung vollinhaltlich Bezug genommen.
Anstatt die leeren Lagerkassetten 1 mit einem Gabel- stapler aus dem Leerkassettenregal 5 zu entnehmen bzw. in dieses einzusetzen, kann der Ablauf auch wie folgt abgeändert werden. Nachdem die letzte Lagerkassette 1 auf dem Trägerwagen 2 geleert vorden ist, fährt der Trägerwagen 2 in die Ablageposition C unter den Leerkassettenstapel in dem Leerkassettenregal 5, und die dort arretierten Leerkassetten 1 werden mittels des Hub-/Arretierungssystems 6 abgesenkt und wieder auf dem Trägerwagen 2 abgelegt. Dann fährt der Trägerwagen 2 in die Beladeposition A, die leeren Lagerkassetten 1 werden mit einem Gabelstapler entnommen, und ein frischer Stapel befüllter Lagerkassetten 1 wird ebenfalls mit Hilfe eines Gabelstaplers auf dem Trägerwagen 2 abgelegt. Beim Ausbau des Bohrstrangs wird ein leerer
Kassettestapel vom der Beladeposition A aus mit dem Trägerwagen 2 in die Ablageposition C zu dem Leerkassettenregal 5 gefahren, die Lagerkassetten 1 mit Ausnahme der untersten werden mittels der Hub-/Arretierungsmechanismen 6 ange- hoben, und der Trägerwagen 2 fährt zur Entnahmeposition C, wo die ausgebauten Gegenstände mit Hilfe des Handlingsystems 8 auf der Lagerkassette 1 abgelegt werden. Ist eine Lagerkassette 1 befüllt, fährt der Trägerwagen 2 unter den Stapel leerer Lagerkassetten 1 in dem Leerkassettenregal 5 in die Ablageposition C, holt dort die nächsthöhere Leerkassette 1 ab, und diese wird durch das Handlingsystem 8 mit ausgebauten Gegenständen befüllt. Dies wiederholt sich, bis alle Lagerkassetten befüllt sind. Dann fährt der Trägerwagen 2 an das vordere Ende der Laufschienen 3, wo der befüllte Kassettestapel mit Hilfe des Gabelstaplers entnommen wird und ein neuer Leerkassettenstapel auf den Trägerwagen 2 geladen wird.
Mit dieser Variante sind die Transportbewegungen mit Gabelstapler auf den vorderen Bereich der Laufschienen 3 beschränkt, was erneut zur Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit der Abläufe beiträgt.
In einer Modifikation des Rohrlagers, die in Fig. 4 in einer Seitenansicht dargestellt ist, ist das gesamte Leerkassettenregal 5 umklappbar konstruiert. Seine Breitenabmessung ist bereits bei der vorgenannten bevorzugten Ausführungsform so dimensioniert, daß das gesamte Leerkassettenregal zwischen die beiden Laufschienen 2 paßt. Die Lauf- schienen 3sind auf der Seite des Leerkassettenregals 5 wenigstens so lang, daß das umgeklappte Leerkassettenregal 5 vollständig dazwischen verschwindet. Die Gesamthöhe des
Grundrahmens 4 und der Laufschienen 3 ist so bemessen, daß der Trägerwagen 2 über das umgeklappte Leerkassettenregal 5 hinwegfahren kann. In dieser Modifikation werden die Leerkassetten 1 auf den Trägerwagen 2 abgesenkt, wird das Leerkassettenregal 5 umgeklappt und fährt der Trägerwagen 2 über das umgeklappte Leerkassettenregal 5 hinweg an das Ende der Laufschienen 3, wo die Leerkassetten 1 mittels eines Gabelstaplers entfernt werden. Indessen fährt ein zweiter Trägerwagen 2, der vollständig beladen schon am anderen Ende der Laufschienen 3 gewartet hat, an die Entnahmestelle B und kann bereits von dem Handlingsystem entladen werden. Der erste Trägerwagen 2 wird ebenfalls mittels Gabelstapler von den Schienen 3 ge- hoben und in der Beladeposition A wieder auf die Schienen 3 gesetzt, wo er mit neuen vollen Lagerkassetten 1 bestückt werden kann. Das Leerkassettenregal 5 wird wieder aufgerichtet und steht zur Aufnahme leerer Lagerkassetten 1 zur Verfügung.
Diese Modifikation ist auf einen Fall ausgelegt, in dem ein schneller Bohrfortschritt erzielt wird und ein möglichst verzögerungsfreies Arbeiten gewünscht wird. Sie bietet sich an, wenn die Zeit, die zum Entnehmen der leeren Lagerkassetten 1 und Beladen mit frischen Lagerkassetten 1 benötigte Zeit merklich länger ist als die Zeit, die das Handlingsystem 8 benötigt, um den letzten Gegenstand zu entnehmen und der Bohrvorrichtung zuzuführen. Der gleiche Zweck wird mit einer anderen Modifikation des Rohrlagers der vorliegenden Erfindung erreicht. Ein Schienensystem 3 mit Trägerkonstruktion 4 für ein Rohrlager
ist in Fig. 5 bis 7 dargestellt, wobei Fig. 5 eine Draufsicht, Fig. 6 eine Seitenansicht, und Fig. 7 eine Vorderansicht ist. In den Fig. 5 bis 7 sind Trägerwagen 2 und Lagerkassetten 1 weggelassen. Hierbei weist das Schienen- system 3 auf: einen Hauptstrang 3a, in welchem sich der Entnahmeplatz B befindet; einen Rücklaufsträng 3d, der sich parallel zu dem Hauptstrang in gleicher Länge erstreckt, und zwar auf der anderen Seite des Pipehandlingsystems 8 in einem Abstand, der so groß ist, daß der Rücklaufsträng 3d außerhalb des Bereichs der längsten der auf dem Hauptstrang 3a gehandhabten Gegenstände verläuft; sowie einen hinteren und einen vorderen Teilstrang 3b, 3c, die jeweils wenigstens so lang sind wie ein Trägerwagen 2 und auf einem Teilrahmen 4b, 4c montiert sind, die ihrerseits auf Schie- nen eines hinteren bzw. vorderen Querstrangs 3e, 3f an den Enden des Hauptstrangs 3a oder des RücklaufStrangs 3d horizontal senkrecht zu der Laufrichtung des Hauptstrangs 3a bzw. des RücklaufStrangs 3d derart verfahrbar sind, daß sie entweder den Hauptstrang 3a oder den Rücklaufsträng 3d ver- längern und jeweils so dicht an diesen anschließen, daß ein Trägerwagen 2 von einem des Hauptstrangs 3a und des Rücklaufstrangs 3d auf einen Teilstrang 3b, 3c und umgekehrt fahren kann. Der Hauptrahmen 4a der Trägerkonstruktion 4 trägt die Laufschienen des Hauptstrangs 3a, des Rücklauf- Strangs 3d und der Querstränge 3e, 3f. Das Leerkassettenregal 5 ist direkt am Anschluß an den hinteren Teilstrang 3b auf dem Hauptrahmen 4a montiert.
In dieser Weiterbildung fährt ein erster Trägerwagen 2 nach vollständiger Entladung durch das Handlingsystem 8 und das Leerkassettenregal 5 unter den Stapel mit den in dem
Leerkassettenregal 5 befindlichen Leerkassetten 1, und der
gesamte dort befindliche Leerkassettenstapel wird auf den Trägerwagen 2 abgesenkt. Der erste Trägerwagen fährt ein Stück zurück, um den Bereich der Klauen 69a des Hub- /Arretierungsmechanismus 6 zu verlassen, befindet sich aber noch auf dem hinteren Teilstrang 3b des Schienensystems 3. Indessen kann ein beladener zweiter Trägerwagen 2 an der Entnahmestelle B des Hauptstrangs 3a des Schienensystems 3 bereits mittels des Pipehandlingsystems 8 zu entladen begonnen werden. Der hintere Teilstrang 3b verfährt mitsamt dem ersten Trägerwagen 2 mit den Leerkassetten 1 seitlich, bis er an den Rücklaufsträng 3d anschließt. Der erste Trägerwagen 2 fährt über den Rücklaufsträng 3d zurück bis auf den sich an diesen anschließenden vorderen Teilstrang 3c. Indessen fährt der hintere Teilstrang 3b zurück, bis er wieder an den Hauptstrang 3a anschließt. Der vordere Teilstrang 3c verfährt nun seitlich, bis er an den Hauptstrang 3a anschließt. Dort wird der erste Trägerwagen 2 mit Hilfe eines Gabelstaplers entladen und mit vollen Lagerkassetten 1 beladen. (Die Entladung kann auch vorgenommen werden, wenn sich der vordere Teilstrang 3d noch in der Position im Anschluß an den Rücklaufsträng 3d befindet.)
Auf diese Weise erübrigt sich ein Transportieren von Leerkassetten und/oder Trägerwagen von einem Ende zum ande- ren Ende mit Gabelstapler völlig, was etwa bei unebenem Boden am Bohrplatz erheblich zur Sicherheit beitragen kann. Darüber hinaus ist auch bei schnellem Bohrfortschritt ein quasikontinuierlicher Betrieb möglich. Falls die Leerkassetten, entweder in der bevorzugten Ausführungsform oder in der zweiten Modifikation, am vorderen Ende der Laufschienen 3 aufgenommen werden, ist es auch
denkbar, auf einen Gabelstapler ganz zu verzichten und die Lagerkassetten als fertigen Stapel mit einem am Transportfahrzeug angebrachten Hubsystem auf die Trägerwagen zu setzen und von diesen zu entnehmen.
Falls ein solches Hubsystem am Transportfahrzeug mit Laufschienen der gleichen Spurbreite wie derjenigen des Rohrlagers versehen ist, ist es auch möglich, die Trägerwagen 2 samt Kassettenstapel im Werk zu konfektionieren und so anzuliefern. Der Trägerwagen 2 wird dann nur noch vom Transportfahrzeug abgesenkt und fährt von dem Hubsystem auf die Laufschienen 3 des Rohrlagers. In diesem Fall kann auf den vorderen Teilstrang 3c sowie den vorderen Querstrang 3f verzichtet werden.
Das Transportfahrzeug kann ein Lastkraftwagen, eine Zugmaschine mit Hänger oder ein Schienenwaggon sein. Falls die Ladefläche des Transportfahrzeugs so tief liegt oder der Fahrbahnbereich vor dem Schienensystem 3 so weit ab- gesenkt ist, daß sich das Schienensystem 3 auf einer Ebene mit der Ladefläche des Transportfahrzeugs befindet, kann auch auf ein Hubsystem am Transportfahrzeug verzichtet werden. Es muß nur noch dafür gesorgt werden, daß der Spalt zwischen der Ladefläche und dem Schienensystem in horizon- taler Richtung überbrückt wird.
Eine weitere Modifikation des Rohr- und Stangenlagers der vorliegenden Erfindung betrifft das Hub- /Arretierungssystem 6 des Leerkassettenlagers 5. In der be- vorzugten Ausführungsform ist für jede Leerkassette 1 (mit Ausnahme der untersten) ein Hebel-/Zylindermechanismus zum Anheben und gleichzeitigen Arretieren der jeweiligen Leer-
kassette vorgesehen. In der Modifikation dieser Anordnung ist an dem Rahmen des Leerkassettenregals 5 eine Hubvorrichtung angebracht. Weiter ist für jede Lagerkassette 1 eine Arretierungseinrichtung vorgesehen. Mittels der Hub- Vorrichtung ist ein Hubwagen vertikal an dem Rahmen des Leerkassettenregals 5 verfahrbar. Der Hubwagen weist einen darauf montierten Greifer auf, der in ein geeignetes Gegenstück an einer Lagerkassette 1 eingreift, und die Lagerkassette 1 so weit anhebt, daß sie von dem Stapel auf dem Trägerwagen 2 freikommt. In dieser Position greift die Arretierungseinrichtung in ein geeignetes Gegenstück an der Lagerkassette 1 ein und hält sie in dieser Lage. Daraufhin fährt der Hubwagen nach unten, um die nächste Lagerkassette zu erwarten.
In Fig. 8 ist ein Beispiel eines Leerkassettenregals 5 mit einem derart modifizierten Hub-/Arretierungssystem 6 in der Seitenansicht dargestellt. In Fig. 9 ist das Hub- und Arretierungssystem 6 von oben in Teilschnittvergrößerung dargestellt. Dabei ist zu beachten, daß in Fig. 9 nur eine Hälfte des Systems gezeigt ist, die einem der zwei vertikalen Träger des Rahmens des Leerkassettenregals 5 entpricht. Die identische Anordnung ist spiegelverkehrt noch einmal vorgesehen. In diesem Beispiel stehen die vertikalen Träger des Rahmens des Leerkassettenregals 5 nicht wie in der bevorzugten Ausführungsform innerhalb des Schienenstrangs 3 dicht nebeneinander, sondern so weit auseinander, daß die in Querrichtung zur Laufrichtung des Schienenstrangs 3 äußerste Abmessung der Träger im wesentlichen der Breite eines Trägerwagens 2 entspricht.
An dem Rahmen des Leerkassettenregals 5, der hier als wesentliches tragendes Bauteil einen Doppel-T-Träger 510 aufweist, ist eine Zahnstange 511 angebracht. Auf einer in Breitenrichtung der gesamten Rohrlageranordnung äußeren Seite des Trägers 510 sind am äußeren Rand seiner beiden gegenüberliegenden Querstücke einander zugewandt zwei durchgehende Flachstähle 512a, 512b angeschweißt, die jeweils eine prismenförmige Laufschiene 513a, 513b tragen. (Hier und im Folgenden sollen Bezugszeichen mit einem "a" am Ende andeuten, daß sich das betreffende Bauteil auf der dem Rest der Rohrlageranordnung, insbesondere dem Schienensystem 3 mit dem Trägerwagen 2 und den Lagerkassetten 1, zugewandten Seite befindet, während Bezugszeichen mit einem "b" am Ende die abgewandte Seite andeuten.)
Ein Hubwagen 61 besteht aus einer im Wesentlichen rechteckigen Platte 610 mit einem Fortsatz 610a auf der Seite einer Lagerkassette 1. Der Fortsatz 610a weist eine Hakenform auf, die mit einem geeigneten Gegenstück an der Lagerkassette 1 zusammenpaßt. Die Grundplatte 610 trägt zwei Paare von Laufrädern 615a, 615b, die jeweils in eine der Laufschienen 513a, 513b eingreifen und deren Laufflächen eine mit der Prismenform der Laufschienen 513a, 513b zusammenpassende Rille aufweisen, und wenigstens ein Ritzel 617, das mit der Zahnstange 511 in Eingriff steht und von einem Motor 617, der auf dem Hubwagen 61 angebracht ist, angetrieben wird.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 510 ist für jede in dem Leerkassettenregal 5 aufzunehmende Lagerkassette 1 in geeigneter Höhe ein horizontales Durchgangsloch 514a, 514b durch die beiden Querstücke vorgesehen. In
den Durchgangslöchern 514a, 514b des Trägers 510 verläuft ein Bolzen 65. Der Bolzen 65 ist durch Sicherungsringe 66 in seiner Bewegungsfreiheit so beschränkt, daß in der eingefahrenen Position das in dem Loch 514a gelagerte Ende des Bolzens 65 mit der Außenfläche des Trägers 510 bündig ist, in der ausgefahrenen Position das in dem Loch 514b gelagerte Ende des Bolzens 65 gerade nicht in dem Loch 514b verschwindet . Der Bolzen 65 weist an der dem Träger 510 zugewandten Seite in dem Bereich, der sich im eingefahrenen Zustand des Bolzens 65 zwischen den beiden Querstücke des Doppel-T befindet, eine Abplattung 655 auf, in welcher eine Zähnung 656 angeordnet ist. In diese Zähnung 656 greift ein Ritzel 67 ein, welches wiederum von einem an dem Träger 510 befestigten Motor 68 derart angetrieben wird, daß es eine Vor- und Zurückbewegung des Bolzens 65 bewirken kann.
Wie bereits gesagt, sind der Bolzen 65 mit den Siche- rungsringen 66, das Ritzel 67 und der Motor 68 jeweils einmal für jede Hälfte, also insgesamt zweimal für jede aufzunehmende Leerkassette 1 vorhanden.
In Fig. 9 ist auch ein Ausschnitt einer Lagerkassette 1 dargestellt. Die Lagerkassette 1 weist einen Grundrahmen 11 auf. Auf diesem Grundrahmen ist ein Profil 12 senkrecht angeschweißt, das hier als Rechteckrohr 12 dargestellt ist. Das Rechteckrohr 12 ist mit einer durchgehenden Querbohrung 121 an der Stirnseite der Lagerkassette 1 versehen, die den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 514a aufweist und in der Arretierungsposition mit den Bohrungen 514a, 514b fluchtet.
Im ausgefahrenen Zustand reicht der Bolzen 65 durch das gesamte Profil 12 hindurch und trägt die Lagerkassette 1 somit an zwei Auflagerstellen des Profils 12. Hierdurch wird das Kippmoment und das Gewicht der Lagerkassette 1 aufgenommen, und diese wird in ihrer Lage gehalten. Das Gegenmoment und die vertikale Auflast wiederum wird von den in den Löchern 514a, 514b verkörperten Auflagerstellen in dem Träger 510 abgeleitet. Der Hubwagen kann nun nach unten fahren und die nächste Lagerkassette erwarten.
Zur Vergrößerung des Haltemoments kann ein weiteres Rohrstück 13 an der dem Inneren der Lagerkassette 1 zugewandten Seite des Profils 12 angeschweißt sein, und die Bohrung 121 kann auch durch dieses Rohrstück 13 hindurchreichen.
Es versteht sich, daß der Bolzen 65 anstelle eines runden Querschnitts einen anderen, etwa rechteckigen oder sechseckigen Querschnitt aufweisen kann. In diesem Fall ist annstelle der Bohrung 121 ein Durchgangsloch entsprechender
Querschnittsform vorzusehen.
Auf der in Breitenrichtung der Lagerkassette 1 anderen Seite des Profils 12, also an dessen Außenseite, ist ein Rohrstück 14 (alternativ ein Bolzen aus vollem Material) angebracht, das mit dem hakenförmigen Fortsatz 610a zusammenwirkt. Wie bereits gesagt, stehen bei diesem Beispiel der Modifikation des Leerkassettenregals die Träger seines Rahmens so weit auseinander wie eine Lagerkassette 1 breit
ist. Dies liegt daran, daß die oben gezeigte Art einer Hubvorrichtung nur dann verwendet werden kann, wenn sich das Profil 12 am äußeren Rand des Grundrahmens 11 der Lagerkassette 1 befindet, da sonst der Grundrahmen 11 die Abwärts- bewegung des Fortsatzes 610a blockieren würde. Daher kann diese Art der Hubvorrichtung bei eng stehenden Trägern 510 nicht verwendet werden. Ferner kann es Situationen geben, in denen eine zusätzliche Sicherung der Arretierungseinrichtung gegen horizontale Bewegungen von dem Träger 510 weg gewünscht ist, was mit der oben beschriebenen Konfiguration nicht möglich ist.
Diesen Bedürfnissen trägt eine Variation der Hubvorrichtung wie auch der Arretierungseinrichtung der vorge- nannten Modifikation der vorliegenden Erfindung Rechnung, die in Fig. 10 gezeigt ist. Es ist wieder eine Ausschnittsvergrößerung einer Hälfte des Hub-/Arretierungsmechanismus dargestellt . Wie in Fig. 9 ist das wesentliche tragende Bauelement eines Leerkassettenregals 5 (bzw. dessen einer Hälfte) ein Doppel-T-Träger 510. An der hinteren (d.h. den Lagerkassetten abgewandten) Seite des Trägers 510 sind in möglichst weitem Abstand zwei Flachstähle 511i, 511j angeschweißt. (Hier und im Folgenden beziehen sich Bezugszeichen mit einem "i" auf Bauteile auf der der Mittenebene des Leerkassettenregals zugewandten Seite, Bezugszeichen mit einem "j" am Ende auf Bauteile auf der anderen, äußeren Seite.) Auf den Flachstählen 511i, 511j ist jeweils eine Laufschiene 512i, 512j befestigt, deren prismenförmige Laufflächen voneinander weg zeigen. Die äußere Laufschiene 512j weist hier auf der der Lauffläche entgegengesetzten Seite ein Zahn-
stangenprofil auf, es kann aber auch eine separate Zahnstange an dem Träger 510 befestigt sein.
Ein Hubwagen 61 umfaßt eine im Wesentlichen recht- eckige Platte 610, die zwei Paare von Laufrädern 615i, 615j, welche jeweils in eine der Laufschienen 513a, 513b eingreifen und deren Laufflächen eine mit der Prismenform der Laufschienen 513a, 513b zusammenpassende Rille aufweisen, und wenigstens ein Ritzel 617, welches mit dem Zahn- stangenprofil der Laufschiene 513j oder der gesonderten Zahnstange im Eingriff steht und von einem Motor 617, der auf dem Hubwagen 61 angebracht ist, angetrieben wird, trägt. Eine zweite im wesentlichen rechteckige Platte 611 ist im rechten Winkel an die nach außen gerichtete Kante der Platte 610 derart geschweißt, daß sie sich an der äußeren Seite des Trägers 510 entlang erstreckt.
In Abwandlung des Wirkprinzips der vorherigen Modifikation weist die Platte 611 keinen Fortsatz zum Aufgreifen einer Leerkassette auf. Vielmehr sind auf der Platte 611 ein Zylinder 62 und ein Lagerbock 63 angebracht, wobei die Wirkrichtung des Zylinders 62 zu den Lagerkassetten ausgerichtet ist und die Öffnung des Lagerbocks 63 mit dieser Wirkrichtung fluchtet, und durch den Lagerbock 63 hindurch erstreckt sich ein Balken 64, der an einem Ende mit dem Lagerbock 63 verbunden ist und an dem anderen Ende einen aufwärts gerichteten Haken 64a aufweist, der mit einem geeigneten Gegenstück an der Lagerkassette 1 zusammenwirkt. Diese Abwandlung hat den Vorteil, daß der Balken 64 zurückgezogen werden kann und daher bei der Abwärtsbewegung des Hubwagens 61 nicht mehr mit dem Grundrahmen 11 der
Lagerkassette 1 blockiert. Außerdem ist die Anordnung der Flachstähle 511i, 511j aus fertigungstechnischen Gesichtspunkten günstiger als die der Laschen 512a, 512b, da nicht im Inneren des Doppel-T-Trägers hinterschweißt werden muß. Damit ist auch ein enger Abstand der Träger 510 möglich. Da die Zylinder 62 keine Lasten tragen müssen, können sie einfacher und billiger ausgeführt sein als die Zylinder 60 der bevorzugten Ausführungsform. Auf der zur Mitte des Leerkassettenregals 5 hin zeigenden Seite des Trägers 510 sind in Abständen und einer Anzahl, die den Höhen und der Zahl der aufzunehmenden Leerkassetten entspricht, Profilstücke 520 waagerecht so angeschweißt, daß sie sich nach vorne, d.h. in Richtung der Leerkassetten 1, ein Stück weit über die Abmessung des Trägers 510 hinaus erstrecken. In diesem auskragenden Bereich ist ein waagerechtes Durchgangsloch 521 quer zur Laufrichtung des Profilstücks 520 wie auch des Trägers 510 vorgesehen. Dieses Durchgangsloch nimmt einen Riegel 65' eines Ar- retierungsmechanismus auf, der hier beispielhaft durch den Riegel 65.', eine Pleuel- oder Verbindungsstange 65'', einen Drehbalken 65''' und einen Motor 68' dargestellt ist. Die Lagerung des Riegelmechanismus erfolgt über einen zusätzlichen, in der Figur nur angedeuteten Träger 530 mit daran angeschweißten Konsolen 540.
Natürlich kann statt des Hebelmechanismus 65', 65'' zur Bewegung des Bolzens 65' ein Ritzel-/Zahnstangenantrieb wie zuvor beschrieben oder ein Zylinder verwendet werden.
Wie in dem in Fig. 9 gezeigten Fall weist die Lagerkassette 1 einen Grundrahmen 11 mit einem senkrecht ange-
schweißten Profil 12, das hier als Rechteckrohr 12 dargestellt ist, auf. In diesem Fall weist das Profil jedoch eine Bohrung 121' in nur einer Wand auf, und zwar in der Wand, die zu dem Riegelmechanismus 65 hin zeigt. Das Loch 121' weist den gleichen Durchmesser wie das Durchgangsloch 521 auf und fluchtet in einer Arretierungsposition mit diesem, um den Riegel 65' aufzunehmen.
Mit dieser Konstruktion wird die Leerkassette weit- gehend unbeweglich gehalten, und zwar in vertikaler Richtung durch den Riegel 651 und das Loch 123, in horizontaler Längsrichtung (hier bedeutet "längs" in Richtung der Bewegung des Trägerwagens 2) ebenfalls durch den Riegel 651 und das Loch 123, in horizontaler Querrichtung mit einigem, aber durch die Größe und Position des Profils 12 bestimmbarem Spiel durch das Profilstück 520 und das Profil 12, und in Kipprichtung einerseits wiederum durch den Riegel 651 und das Loch 123 sowie den Anschlag an dem Träger 510. Bei der Modifikation gemäß Fig. 9 oder 10 ist es auch möglich, die Grundplatten 610 der beiden Hubwagen 61 konstruktiv zu verbinden bzw. (im Fall der Fig. 10) zu einer einzigen, sich über beide Träger 510 erstreckenden Platte zusammenzufassen und damit die beiden Hubwagen 61 selbst zu einem einzigen Hubwagen zu vereinigen, wobei die Anordnung der Laufschienen und Zahnstangen gegebenenfalls entsprechend anzupassen ist.
Es versteht sich, daß die oben beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen und Modifikationen nur Beispiele für mannigfaltige Ausgestaltungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung sind.
Insbesondere kann, wenn in den Beispielen etwa die Rede von einer Verschweißung ist, eine Verbindung auch durch Schrauben, Nieten, Löten oder Kleben denkbar sein, wie nach den Erfordernissen gerade geeignet.
Wenn Bewegungen durch bestimmte Mittel beispielhaft dargestellt sind, ist die Erfindung nicht auf diese Mittel beschränkt. Beispielsweise können Linearbewegungen außer durch Zahnstangen und Ritzel auch durch Trapezgewindespindel und Gegenmutter, Schneckenrad und Schnecke, Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder oder Linearmotoren erzeugt werden. Insbesondere können Riegelbewegungen durch jede Art von Getriebe, Zylinder oder Motor oder durch Magnetkraft oder Federkraft erzeugt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Trägerwagen 2 einen Eigenantrieb auf. Die Trägerwagen können jedoch auch ohne Eigenantrieb vorgesehen sein und nur eine Kupplung aufweisen, die in eine entsprechende Gegenkupplung an dem Schienenstrang eingreifen. In diesem Fall wird die Bewegung der Trägerwagen durch eine geeignete Einrichtung am Grundrahmen 4 erzeugt. Dies kann etwa eine Kette mit Mitnehmer, eine Trapezgewindestange oder ein Zylinder mit einem vertikalen Seilzugsystem sein. Eine beispielhafte Ausgestaltung dieser Modifikation mit Förderketten 9a, 9c ist in Fig. 11 für den Anwendungsfall einer Anlage mit Haupt- und Teilschienenstrang dargestellt. In der Modifikation des Leerkassettenlagers sind Hubwagen 61 mit gerillten Rollen ausgestattet, die in prismatischen Laufschienen laufen. Alternativ können auch drei-
seitige Laufschienen mit Paaren von Drei-Rollen-Anordnungen oder Gleitschienen und Gleitböcke verwendet werden.
Der Schienenstrang kann so lang ausgeführt sein, daß eine Mehrzahl von Trägerwagen 2 zwischen der Beladeposition A und der Entnahmeposition B darauf Platz finden. Damit kann eine Mehrzahl von beladenen Trägerwagen auf dem Schienenstrang bereitgehalten werden. Es versteht sich, daß einzelne Gesichtspunkte der Modifizierungen entweder für sich genommen oder in beliebiger Kombination verwendet oder ausgetauscht werden können. Sofern nichts anderes gesagt ist, gelten insbesondere für alle Modifikationen die von der Modifikation nicht betrof- fenen Merkmale der bevorzugten Ausführungsform weiter.
Das vorstehende, automatisierte Rohr-oder Stangenlager arbeitet mit einer Handhabungsvorrichtung 7, 8 zusammen. Eine vorteilhafte Handhabungsvorrichtung für Bohrgestänge und andere Gegenstände, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung mit dem Titel "Vorrichtung und Verfahren zum Handhaben von Gegenständen an einer Bohranlage" (Anwaltsaktenzeichen P/11ST0412/DE) vom selben Anmeldetag. Die Handhabungsvorrichtung übergibt die Gegenstände an eine Bohrvorrichtung, die auf einer Unterbaukonstruktion montiert sein kann. Eine neuartige Bohrvorrichtung mit geregeltem Vorschub, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Ge- genstand der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel "Vorrichtung zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Strukturen" (Anwaltsaktenzeichen B/22ST0408/DE)
vom selben Anmeldetag. Eine vorteilhafte Unterbaukonstruktion, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel "Unterbaukonstruktion für eine Tiefbohr-Plattform" (Anwaltsaktenzeichen B/22ST0409/DE) vom selbenAnmeldetag. Neuartige Bohrverfahren, die im Zusammenhang mit der Bohrvorrichtung dieser Anmeldung von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurden, bilden den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung mit dem Titel "Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Strukturen" (Anwaltsaktenzeichen P/11ST0410/DE) vom selben Anmeldetag. Auf den Offenbarungsgehalt der vorgenannten Anmeldungen wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung vollinhaltlich Bezug geno - men.