DE29706264U1 - Device for double head and overlay drilling - Google Patents
Device for double head and overlay drillingInfo
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Description
Vorrichtung zum Doppelkopf- und ÜberlaqerunqsbohrenDevice for double head and overhead drilling
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Doppelkopf- und Überlagerungsbohren, bei dem mit einem Bohrgerät für zwei konzentrisch aus Bohrelementen in Form von inneren Bohrgestängen und/oder äußeren Bohrrohren zusammengesetzten Bohrsträngen Löcher im Erdreich, Gestein oder Fels gebohrt werden, wobei die Bohrelemente nacheinander einem Trommelmagazin maschinell entnommen und nach dem Bohren des Bohrlochs in das Magazin zurückgeführt werden.The invention relates to a device for double-head and overlay drilling, in which holes are drilled in the ground, stone or rock using a drilling device for two concentric drill strings composed of drilling elements in the form of inner drill rods and/or outer drill pipes, wherein the drilling elements are removed one after the other from a drum magazine by machine and returned to the magazine after the borehole has been drilled.
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 Bohreiemente 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 Bohrelemente in Abhängigkeit von ihrer Länge erhebliche Gewichte besitzen, die am BohrgerätDrilling rigs for double-head and overburden drilling are well known. The drilling rigs consist of a crawler vehicle on which a carriage is attached to articulated arms that can move in all directions. A double-head drilling drive, for example a rotary/impact drive, is arranged on the carriage so that it can move axially. This drive is used to couple the inner drill rods and outer drill pipes of the concentrically arranged drilling elements. The drilling elements are taken from a drum magazine arranged parallel to the carriage. The coupling with the drilling drive of the carriage usually takes place with screw connections, which are also used to connect the individual drilling elements to one another as the entire drill string advances. After the holes have been drilled, the drilling elements are pulled out again and returned to the magazine. The handling of the individual drilling elements, both when setting them up to carry out the drilling process and when pulling the drill strings, presents an extraordinary problem because the individual drilling elements, depending on their length, have considerable weights that can be
positioniert, gehalten und verschraubt werden müssen bzw. wieder voneinander gelöst und wegtransportiert werden müssen.must be positioned, held and screwed together or separated again and transported away.
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 Qewindeanschlüsse 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.Handling is particularly difficult with double-head and overlay drilling methods, where drill strings are placed one inside the other, whereby an inner drill rod is surrounded concentrically with an outer drill pipe at a distance. For each shot, two different drilling elements must therefore be stored in a magazine, transported to the drilling device, arranged one inside the other before or after, connected to the drill drive and the drill string already placed via two threaded connections at the top and bottom, and the drill strings must be pulled out in reverse after the rotary/impact drilling process has been carried out.
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.From EP 0 565 502 it is known to arrange a box magazine for the drilling elements parallel to the carriage of the drilling device and to move these mechanically from the magazine into the drilling position using a movable gripper, so that the coupling with the drilling drive on the one hand and the drill pipe already in the hole to be drilled on the other hand can be carried out. The magazine has several storage spaces next to each other for various inner and outer pipes and extends parallel to the carriage of the drilling device, to which the magazine is firmly connected. The disadvantage is that the arrangement of the drill rods in the drill pipes for overlay drilling and double-head drilling has to be carried out by hand in the magazine before the transport to the working position can be carried out using the movable gripper. Inserting the inner rod into the outer pipe by hand leads to a reduction in the permissible length of the pipe elements because by law only 25 kg can be lifted by hand, so that only drilling elements of 1 m to 1.5 m in length can be used. For a given borehole length, this means a significant increase in the number of connections that have to be made and then removed, resulting in an enormous loss of time and wear on the connecting threads due to the frequent screwing and unscrewing.
Ferner ist nachteilig, daß beim Ziehen das Innengestänge zunächst separat gelagert werden muß, bis dann die Außenrohre gezogen sind und im Kasten-Another disadvantage is that when pulling, the inner rods must first be stored separately until the outer tubes are pulled and in the box
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.magazine, so that the inner rods then have to be inserted into the outer tubes in the magazine by hand in a separate work process in order to have the magazine ready for a new drilling process.
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.In conjunction with the known box magazine, a handling device is used which consists of a vertically projecting telescopically extendable post attached to the magazine, to which a gripper boom is attached in a cantilever-like manner, which can also be extended telescopically and can travel over both the magazine area and the working area of the drilling rig's carriage. A gripping claw is provided on the outer, extendable part of the gripper boom, which, in conjunction with an abutment, is designed to grab a drill pipe from the magazine and hold it, and to move it into the drilling position on the drilling rig's carriage by operating the telescopically extendable post and gripper boom.
Für die Handhabung von inneren Bohrgestängen ist ein separater scherenförmiger Greifer vorgesehen.A separate scissor-shaped gripper is provided for handling inner drill rods.
Nachteilig ist bei dieser aus der EP 0 565 502 bekannten Handhabungsvorrichtung, 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. 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.The disadvantage of this handling device known from EP 0 565 502 is that it is designed as an integrated component of the magazine for the drilling elements and therefore creates a significant shift in the center of gravity on one side next to the drilling device carriage, which must be compensated for with other, additional means in order to maintain the stability and mobility of the drilling device. The handling device is technically complex, heavy and carries out complex movements through the telescopic elements arranged in different planes and at right angles to one another. The gripper boom, which protrudes freely over the entire movement path, leads to stability problems because the load is arranged at its free end with a long lever arm and long travel and transport paths must be managed with this. Another disadvantage is that the gripper is not intended to support the loosening of the screw connections and also has too little clamping effect to safely release the individual drilling elements from the drill drive without manual assistance.
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 Vorratsiage 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.From DE-A 41 26 919 a drilling device with a magazine for drilling elements is known, in which the magazine is drum-shaped and can rotate around its central axis. In this way the magazine can hold several shots distributed around the circumference, which can be removed from the outside. In order to transport the device to the drilling position on the drilling device's carriage, the magazine can be swiveled inwards from an external storage position about a swivel axis into the working position via a swivel drive, in which the drilling drive of the drilling device's carriage can hold the aligned, assigned shot of the drill rod. After the assigned shot has been taken over, the magazine swivels back into the storage position.
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.The disadvantage of the known drum magazine is that separate drums must be used for drill rods and drill pipes, so that several magazines must be arranged one behind the other on the carriage, possibly even on both sides. The disadvantage of the arrangement one behind the other is that the drilling device is extremely long. Because the drum magazines must be able to pivot from the external storage position to the working position, i.e. into the drilling axis, a pivot drive is required and a complex and precisely positioned pivot mechanism must be provided, which is susceptible to damage and is slow in its operation due to the large masses that have to be moved. In order to feed the drilling rig with each individual drilling element, the entire magazine with its heavy weight must be swiveled back and forth, which is particularly disadvantageous in double-head and overburden drilling, since this movement must be carried out by both the upper drum magazine for the inner drill rods and the lower drum magazine for the outer drill pipes.
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 derIn order to be able to reliably connect the drill drive to the section of the drill rod in the working position, the known drum magazine has a locking device that is designed to hold the section of the drill rod in the working position against rotation, so that the drill drive can be connected to this section by screwing. However, the locking device does not represent a handling device, but only ensures that the respective drilling element in the
Arbeitsstellung sich nicht verdreht, wenn der Bohrantrieb mit dem oberen Ende des Bohrelementes verschraubt wird.Working position does not twist when the drill drive is screwed to the upper end of the drilling element.
Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, unter Meidung der obengenannten Nachteile für das Doppelkopf- und Überlagerungsbohren ein einfaches Magazinieren, Zuführen zum Bohrvorgang und Rückführen der Bohrelemente nach der Fertigstellung des Bohrlochs vorzuschlagen, wobei die BohreSemente in einem einzigen Magazin des Bohrgerätes gelagert werden können und aus diesem ohne manuellen Zugriff vollkommen maschine!! 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 so!!.In view of this state of the art, the invention is based on the task of proposing a simple magazine, feeding to the drilling process and returning the drilling elements after completion of the borehole, while avoiding the above-mentioned disadvantages for double-head and overlay drilling, whereby the drilling elements can be stored in a single magazine of the drilling device and can be fed from this completely mechanically without manual access, without swiveling the magazine, to the working position or can be returned again after the drilling elements have been pulled out, whereby the assembly of the drilling elements should also be mechanically feasible and for this purpose the drilling device should be designed without an additional extension, i.e. short.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch ein Bohrgerät mit einer Lafette, einem an der Lafette verfahrbaren Doppelkopf-Bohrantrieb für konzentrisch aus Bohrelementen, wie äußeren Bohrrohren und/oder inneren Bohrgestängen zusammengesetzten Bohrsträngen, einem parallel zur Lafette fest und unverschwenkbar angeordneten Trommelmagazin mit drehbarer Trommel für in radialer Richtung hintereinander angeordnete Bohrelemente, welches kombiniert ist mit einer quer zu der Lafette und dem Trommelmagazin arbeitenden Handhabungsvorrichtung für die Bohrelemente sowie mit einer oberhalb des Trommelmagazins angeordneten Zieh- und Setzvorrichtung für die inneren Bohrgestänge.The object is achieved according to the invention by a device which is characterized by a drilling device with a carriage, a double-head drilling drive which can be moved on the carriage for drill strings composed concentrically of drilling elements, such as outer drill pipes and/or inner drill rods, a drum magazine arranged parallel to the carriage in a fixed and non-pivotable manner with a rotating drum for drilling elements arranged one behind the other in a radial direction, which is combined with a handling device for the drilling elements which works transversely to the carriage and the drum magazine, as well as with a pulling and setting device for the inner drill rods arranged above the drum magazine.
Erstmais lassen sich mit einem solchen kurzbauenden Bohrgerät in einem Magazin angeordnete inneren Bohrgestänge und äußere Bohrrohre zusammensetzen zu kompletten, im Trommelmagazin befindlichen Schüssen aus koaxial zusammengesetzten Bohrelementen, die dann aus dem Trommelmagazin 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 Trommelmagazin als auch die Handhabungsvorrichtung und die Zieh- und SetzvorrichtungFor the first time, such a short-built drilling device can be used to assemble inner drill rods and outer drill pipes arranged in a magazine into complete sections of coaxially assembled drilling elements located in the drum magazine, which can then be easily fully mechanically picked up, transported, positioned and connected to the drill drive in the drilling plane from the drum magazine and, after the borehole has been created, pulled and returned to the magazine, whereby both the drum magazine and the handling device and the pulling and setting device
konstruktiv gegenüber bisher bekannten Einrichtungen sehr kompakt, leicht und einfach aufgebaut werden können und nur eine einfache lineare Bewegung im Wege des Transports der koaxial zusammengesetzten Bohrelemente in der Bohrebene durchgeführt werden muß.Compared to previously known devices, they can be constructed in a very compact, lightweight and simple manner and only a simple linear movement has to be carried out in the drilling plane when transporting the coaxially assembled drilling elements.
Vorzugsweise ist parallel zur Handhabungsvorrichtung ein Hüfsgreifer 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 bohrantriebsseitig in einer herausstehenden Position gegenüber dem äußeren Bohrrohr gehalten ist. Um den gewünschten Überstand bereits im Trommelmagazin herstellen zu können, wird gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, von unten einen hydraulisch wegfahrbaren Dorn in jedem äußeren Bohrrohr vorzusehen, auf dem das eingeführte Bohrgestänge in erhöhter Position nach der koaxialen Zusammensetzung der Bohrelemente ruht.Preferably, an auxiliary gripper is provided parallel to the handling device, with which the inner drill rod is held in a protruding position relative to the outer drill pipe on the drill drive side during the transport of the coaxially assembled drilling elements onto the carriage of the drilling device and during the connection of the double-head drilling drive. In order to be able to produce the desired projection already in the drum magazine, it is proposed according to an expedient embodiment of the invention to provide a mandrel that can be hydraulically moved away from below in each outer drill pipe, on which the inserted drill rod rests in an elevated position after the coaxial assembly of the drilling elements.
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.Furthermore, in order to cope with the transport tasks that arise during double-head drilling and overburden drilling, it is advantageous to provide a double gripper arrangement or two handling devices with grippers arranged next to one another on the handling device, which are provided on the one hand for handling the outer drill pipes or the coaxially assembled drilling elements and on the other hand for handling the drill rods, which have a smaller diameter than the drill pipes.
Die oberhalb des Trommelmagazins angeordnete Zieh- und Setzvorrichtung für die inneren Bohrgestänge ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der Bohrebene auf an der Lafette des Bohrgerätes befestigten Schienen in radialer Richtung des Trommelmagazins seitlich verfahrbar gelagert und besteht aus einer rohrförmigen, parallel zur Lafette sich erstreckenden Führung für einen darauf nach unten und oben verfahrbaren Spannkopf, an dem eine Spannstange mit einem Spannstück zur Verbindung mit dem Bohrgestänge befestigt ist. Die Verfahrbarkeit in radialer Richtung sowie das Absenken und Anheben des Spannkopfes mit dem Spannstück werden hydraulisch durchgeführt.According to a preferred embodiment, the pulling and setting device for the inner drill rods arranged above the drum magazine is mounted in the drilling plane on rails attached to the carriage of the drilling device so that it can be moved laterally in the radial direction of the drum magazine and consists of a tubular guide extending parallel to the carriage for a clamping head that can be moved up and down on it and to which a clamping rod with a clamping piece for connection to the drill rod is attached. The movement in the radial direction as well as the lowering and raising of the clamping head with the clamping piece are carried out hydraulically.
In Kombination mit dem Trommelmagazin arbeitet mit besonderem Vorteil eine Handhabungsvorrichtung, die einen teieskopartig verfahrbaren Greifarm mit einem Greifer aufweist, dessen Maulöffnung in Bewegungsrichtung des Greifarms axial nach vorn gerichtet angeordnet ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß mit einem kurz bauenden Bohrgerät im Doppelkopf- und Überlagerungsbohren vollmaschineüe Transportvorgänge in einer einfachen linearen Bewegung in der Bohrebene durchgeführt werden können. Vorzugsweise ist das Trommelmagazin mit seiner Mittel- und Rotationsachse in der Bohrebene seitlich der Bohrachse angeordnet und ist seine Belade- und Entnahmeöffnung zur Bohrachse hingewendet, wobei die Handhabungsvorrichtung und ggf. der Hüfsgreifer auf der gegenüberliegenden Seite der Lafette in der Bohrebene derart angeordnet sind, daß in einer Linearbewegung der Greifer bzw. die Greifer in der Bohrebene über die Lafette zur Belade- und Entnahmeöffnung des Trommelmagazins vorfahrbar und rückfahrbar sind. Das Trommelmagazin ist für die Arbeit der Zieh- und Setzvorrichtung mit einer stirnseitigen Öffnung neben der Belade- und Entnahmeöffnung versehen, die den Zugriff der Zieh- und Setzvorrichtung zu dem inneren Bohrgestänge sowie das Koaxialsetzen in das äußeren Bohrrohr in einfacher Weise gewährleistet. Insgesamt wird hierdurch ohne manuelle Hilfe eine vollautomatische Zusammenstellung von im Trommelmagazin befindlichen Schüssen aus koaxial zusammengesetzten Bohrelementen ermöglicht und wird der Transport dieser Schüsse in einer linearen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Handhabungsvorrichtung in die Bohrebene zum Aufnehmen der Schüsse aus dem Trommelmagazin heraus, positionieren und arretieren in der Bohrachse, Verbinden mit dem Bohrantrieb sowie Führen der Bohrelemente während des Verfahrens zum Bohrstrang zum Zwecke der Verbindung mit diesem und anschließend das Ziehen der Bohrelemente mit dem schwierigen Brechen und Lösen der Gewindeverbindungen vollmaschinell in einfacher Weise ermöglicht.In combination with the drum magazine, a handling device works particularly advantageously, which has a telescopically movable gripping arm with a gripper, the mouth opening of which is arranged axially forward in the direction of movement of the gripping arm. This advantageously ensures that fully automatic transport processes can be carried out in a simple linear movement in the drilling plane with a short drilling device in double-head and overlay drilling. The drum magazine is preferably arranged with its central and rotational axis in the drilling plane to the side of the drilling axis and its loading and unloading opening is facing the drilling axis, with the handling device and, if applicable, the auxiliary gripper being arranged on the opposite side of the carriage in the drilling plane in such a way that the gripper or grippers can be moved forward and backward in a linear movement in the drilling plane over the carriage to the loading and unloading opening of the drum magazine. The drum magazine is provided with a front opening next to the loading and unloading opening for the operation of the pulling and setting device, which ensures that the pulling and setting device can access the inner drill rod and coaxially set it in the outer drill pipe in a simple manner. Overall, this enables a fully automatic assembly of shots from coaxially assembled drilling elements in the drum magazine without manual assistance and the transport of these shots in a linear forward and backward movement of the handling device into the drilling plane to pick up the shots from the drum magazine, position and lock them in the drilling axis, connect them to the drilling drive and guide the drilling elements during the process to the drill string for the purpose of connecting them to it and then pulling the drilling elements with the difficult breaking and loosening of the threaded connections is made possible in a fully automated and simple manner.
Zweckmäßigerweise besteht der Greifer der Handhabungsvorrichtung aus einer um ein zentrales in der Bohrebene angeordnetes Drehlager beweglichen Oberzange und Unterzange, die mit je einer Außenkonusfläche versehen sind, an der je ein Kiemmgehäuse mit Gegenkonus axial, vorzugsweise mit einem Hydraulikzylinder, verschiebbar für den Schließvorgang angeordnet ist und die in Richtung Öffnung federbelastet sind. Hierdurch können überraschend hohe Klemmkräfte am Bohrelement durch die vorhandenen formschlüssigen Ver-The gripper of the handling device expediently consists of an upper gripper and a lower gripper that can be moved around a central pivot bearing arranged in the drilling plane, each of which is provided with an external conical surface, on each of which a clamp housing with a counter-cone is arranged axially, preferably with a hydraulic cylinder, for the closing process and which are spring-loaded in the direction of opening. This allows surprisingly high clamping forces on the drilling element to be achieved through the existing positive locking.
bindungen der Greifelemente bei einfacher und robuster Mechanik ausgeübt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Arbeitsflächen des Greifers mit Klemmeinsätzen zu bestücken, die leicht auswechselbar sind und daher die Betriebsbereitschaft der Handhabungsvorrichtung über eine lange Lebensdauer sicherstellen.connections of the gripping elements with simple and robust mechanics. It can be useful to equip the working surfaces of the gripper with clamping inserts that are easy to replace and therefore ensure the operational readiness of the handling device over a long service life.
Der teleskopartig verfahrbare Greifarm der Handhabungsvorrichtung des erfmdungsgemäßen Bohrgerätes besteht vorteilhafterweise aus einem in einem Außengehäuse durch eine hydraulische Verschiebeeinheit teieskopartig aus- und einfahrbaren innengehäuse, wobei an dem freien vorderen Ende des Verschiebezylinders der Greifer angelenkt ist und zwischen dem Greifer und dem Innengehäuse in gegenüberliegender Anordnung das Klemmgehäuse mit Gegenkonus axial über eine Betätigungskulisse mit daran angeschlossenem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordnet sind. Mit dieser kompakten Anordnung wird eine außerordentlich hohe Festigkeit und Leistungsfähigkeit erreicht, so daß koaxial zusammengesetzte Bohrelemente von 120 kg und mehr Gewicht leicht handhabbar und in ihrer Position von der Handhabungsvorrichtung fixierbar sind.The telescopically movable gripping arm of the handling device of the drilling device according to the invention advantageously consists of an inner housing that can be extended and retracted telescopically in an outer housing by a hydraulic displacement unit, with the gripper being hinged to the free front end of the displacement cylinder and the clamping housing with counter-cone being arranged in an opposite arrangement between the gripper and the inner housing so that it can be moved axially via an actuating link with a hydraulic cylinder connected to it. This compact arrangement achieves an extraordinarily high level of strength and performance, so that coaxially assembled drilling elements weighing 120 kg and more can be easily handled and their position can be fixed by the handling device.
Um die Handhabungsvorrichtung an die verschiedenen Gegebenheiten unterschiedlicher Bohrgeräte anpassen zu können, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das Außengehäuse auf einer Führungsbahn der Befestigungskonsole mittels eines Hydraulikzylinders in der Bohrebene axial verfahrbar zu lagern, so daß auch größere Verfahrstrecken bei gleichbleibend kleinen Längenabmessungen der Handhabungsvorrichtung und gleichbleibender Teleskop-Verfahrstrecke des Greifarms bewältigt werden können.In order to be able to adapt the handling device to the different conditions of different drilling devices, a further embodiment of the invention provides for the outer housing to be mounted on a guideway of the fastening bracket in an axially movable manner in the drilling plane by means of a hydraulic cylinder, so that even longer travel distances can be managed with the same small length dimensions of the handling device and the same telescopic travel distance of the gripping arm.
Das Trommelmagazin des erfindungsgemäßen Bohrgerätes weist in seiner bevorzugten Ausgestaltung zwei mit Abstand zueinander fest an der Lafette des Bohrgerätes angeordnete Kreisscheiben auf, deren eine zentrisch einen Antriebsmotor und deren andere eine zentrisch angeordnete Wellenlagerung für eine dazwischen angeordnete Antriebswelle trägt, wobei jede Kreisscheibe mit einem nach innen gerichteten Biechmantel versehen ist, der eine Belade- und Entnahmeöffnung für die Bohreiemente in der Bohrebene auf der zur Bohrachse hingewandten Seite aufweist und wobei mit der AntriebswelleThe drum magazine of the drilling device according to the invention has, in its preferred embodiment, two circular disks arranged at a distance from one another and fixed to the carriage of the drilling device, one of which carries a central drive motor and the other a centrally arranged shaft bearing for a drive shaft arranged between them, each circular disk being provided with an inwardly directed sheet casing which has a loading and removal opening for the drilling elements in the drilling plane on the side facing the drilling axis and with the drive shaft
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sowohl motorseitig als auch iagerungsseitig je ein parallel zur benachbarten Kreisscheibe angeordneter Drehteller verbunden ist, der innerhalb des Blechmantels drehbar ist und jeweils im in radialer Richtung äußeren Bereich nach innengerichtete korrespondierende Fächer zur Aufnahme der Enden von äußeren Bohrelementen sowie in radialer Richtung innere Erweiterungen dieser Fächer für die Aufnahme der Enden von Bohrgestängen aufweist, wobei die obere Kreisscheibe stirnseitig in der Bohrebene eine Entnahmeöffnung für die Entnahme des Bohrgestänges mit der Zieh- und Setzvorrichtung nach oben aufweist. Die Fächer sind an den Drehtellern zweckmäßigerweise durch im wesentlichen haibzylindrische, radial mit Erweiterungen versehene aufgeschweißte Blechmuffen gebildet, deren Öffnungen blechmantelseitig angeordnet sind.Both on the motor side and on the bearing side, a rotary plate is connected, arranged parallel to the adjacent circular disk, which can be rotated within the sheet metal casing and has corresponding compartments directed inwards in the radially outer area for receiving the ends of external drilling elements, as well as radially inner extensions of these compartments for receiving the ends of drill rods, with the upper circular disk having a removal opening on the front side in the drilling plane for removing the drill rod with the pulling and setting device facing upwards. The compartments are expediently formed on the rotary plates by essentially semi-cylindrical, radially extended welded sheet metal sleeves, the openings of which are arranged on the sheet metal casing side.
Ebenfalls zur Verbesserung der Führung und Halterung dienen zwei in der bevorzugten Ausführungsform mit Abstand zur Mitte vorgesehene, auf der Welle befestigte scheibenförmige Rohrhalter mit am äußeren Umfang vorgesehenen U-förmigen Ausnehmungen mit Erweiterungen in radialer Richtung für die Bohrelemente und zwischen den Ausnehmungen angeordneten Rollen- oder Elastomer-Elementen, die an den eingesetzten Bohrelementen außen anliegen und diese sichern. Dabei sind sowohl für die äußeren Bohrrohre als auch für die inneren Bohrgestänge entsprechende Rollen- oder Elastomer-Elemente vorgesehen. Die Halterung für die Rollen- oder Elastomer-Elemente kann radial verstellbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Bohrelemente-Durchmesser zu ermöglichen.Also used to improve guidance and support are two disc-shaped pipe holders, which are provided at a distance from the center in the preferred embodiment and are attached to the shaft. They have U-shaped recesses on the outer circumference with extensions in the radial direction for the drilling elements and roller or elastomer elements arranged between the recesses, which rest on the outside of the drilling elements used and secure them. Corresponding roller or elastomer elements are provided for both the outer drill pipes and the inner drill rods. The holder for the roller or elastomer elements can be radially adjustable in order to enable adaptation to different drilling element diameters.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein erfindungsgemäßes Bohrgerät schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the accompanying drawing, in which a drilling device according to the invention is shown schematically. In the drawing shows:
Fig. 1 eine Frontansicht eines Bohrgerätes zum Doppelkopf- und Überlagerungsbohren, schematisch in der Ausgangsstellung mit einer darunter angeordneten Ansicht gemäß Linie i-l;Fig. 1 is a front view of a drilling rig for double-head and overlay drilling, schematically in the starting position with a view arranged underneath along line i-l;
Fig. 2 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Spannkopf in Position fahren;Fig. 2 the drilling device of Fig. 1 in the function: move the clamping head into position;
Fig. 3 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Innenrohr durch Spannkopf aufnehmen;Fig. 3 the drilling device of Fig. 1 in the function: pick up inner pipe through clamping head;
Fig. 4 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Spannkopf zieht Innenrohr aus dem Magazin;Fig. 4 the drilling device of Fig. 1 in function: clamping head pulls inner pipe out of the magazine;
Fig. 5 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Spannkopf wird mit Innenrohr in Stellung des Außenrohres gefahren;Fig. 5 the drilling device of Fig. 1 in function: clamping head is moved with inner tube into the position of the outer tube;
Fig. 6 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Einführen des Innenrohres in das Außenrohr;Fig. 6 the drilling device of Fig. 1 in the function: inserting the inner pipe into the outer pipe;
Fig. 7 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Spannkopf in Warteposition fahren;Fig. 7 the drilling device of Fig. 1 in the function: move the clamping head into the waiting position;
Fig. 8 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Hiifsgreifer und Hauptgreifer fahren aus und greifen das Außen- und Innenrohr;Fig. 8 the drilling rig of Fig. 1 in the function: auxiliary gripper and main gripper extend and grip the outer and inner pipe;
Fig. 9 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Hauptgreifer fährt hoch;Fig. 9 the drilling rig of Fig. 1 in the function: main grab moves up;
Fig. 10 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Doppelkopf-Bohrantrieb fährt auf das Koaxialgestänge (Außenrohr, Innenrohr) und wird verschraubt; Hauptgreifer und Hiifsgreifer fahren in Wartestellung;Fig. 10 the drilling device of Fig. 1 in function: double-head drilling drive moves onto the coaxial rod (outer tube, inner tube) and is screwed; main gripper and auxiliary gripper move into waiting position;
Fig. 11 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Außen- und innenrohr werden abgebohrt;Fig. 11 the drilling device of Fig. 1 in operation: outer and inner pipes are drilled;
Fig. 12 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Innenrohr durch Doppelkopf-Bohrantrieb aufnehmen und in Position fahren;Fig. 12 the drilling device of Fig. 1 in the function: pick up the inner pipe using the double-head drilling drive and move it into position;
Fig. 13 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Nach dem Gewindebrechen unten neben Greifer ausfahren und Innenrohr greifen; danach Brechen der oberen Gewindeverbindung und Ablegen des Innenrohrs im Magazin;Fig. 13 the drilling device of Fig. 1 in operation: After breaking the thread, extend the gripper below and grab the inner pipe; then break the upper thread connection and place the inner pipe in the magazine;
Fig. 14 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Außenrohr durch Doppeikopf-Bohrantrieb aufnehmen und in Position bringen;Fig. 14 the drilling device of Fig. 1 in the function: pick up the outer pipe using the double-head drilling drive and bring it into position;
Fig. 15 das Bohrgerät der Fig. 1 in der Funktion: Untere Gewindeverbindung brechen; Hauptgreifer ausfahren und Außenrohr greifen; Brechen der oberen Gewindeverbindung und Ablegen des Außenrohres in das Magazin.Fig. 15 the drilling device of Fig. 1 in the function: breaking the lower threaded connection; extending the main gripper and gripping the outer pipe; breaking the upper threaded connection and placing the outer pipe in the magazine.
Das in der Zeichnung dargestellte Bohrgerät 1 ist zum Doppelkopf- und Überlagerungsbohren in verschiedenen Untergründen, wie Erdreich, Gestein oder Fels, vorgesehen. Es handelt sich um ein Raupenfahrzeug mit einem Raupenfahrwerk 2, an dessen Schwenksäule über Gelenkarme, einen Schwenkkopf für die Neigungseinstellung und einen Lafettenträger eine Lafette 3 in ailen Richtungen beweglich angelenkt ist. In der Zeichnung ist die Lafette 3 in einer senkrechten Position dargesteilt.The drilling rig 1 shown in the drawing is intended for double-head and overburden drilling in various subsoils, such as soil, stone or rock. It is a crawler vehicle with a crawler chassis 2, to whose swivel column a carriage 3 is articulated so that it can move in all directions via articulated arms, a swivel head for adjusting the inclination and a carriage carrier. In the drawing, the carriage 3 is shown in a vertical position.
Die heb- und senkbare sowie nach allen räumlichen Achsrichtungen bewegbare Lafette 3 wird hydraulisch von einer. Motor-Hydraulik-Einheit 4 angetrieben, die als Zentraleinheit für die gesamte Hydraulik des Bohrgerätes vorgesehen ist. Auf der Lafette 3 ist axial verfahrbar in entsprechenden Führungen ein Doppelkopf-Bohrantrieb 5 angeordnet, dessen Antriebskopf einen Gewindeanschluß 6 für die Kopplung mit den einzelnen Schüssen des zu setzenden oder zu ziehenden Bohrstranges aufweist. Jeder Schuß des zu setzenden Bohrstranges besteht aus konzentrisch zueinander angeordneten Bohrelementen, nämlich einem inneren Bohrrohr 7 geringeren Durchmessers, auch Bohrgestänge genannt, und einem äußeren Bohrrohr 8 größeren Durchmessers, auch Außenrohr genannt. Generell finden als Bohrelemente Bohrgestänge und/oder Bohrrohre Verwendung, wobei es sich im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel um innenrohre 7 und Außenrohre 8 handelt. Die einzelnen koaxial aus Innenrohr 7 und Außenrohr 8 zusammengestellten Schüsse werden zum Bohrstrang zusammengesetzt, der von dem Doppelkopf-Bohrantrieb 5 durch Drehen und/oder Schlagen in den Untergrund eingetrieben wird.The carriage 3, which can be raised and lowered and moved in all spatial axial directions, is driven hydraulically by a motor-hydraulic unit 4, which is intended as the central unit for the entire hydraulic system of the drilling rig. A double-head drilling drive 5 is arranged on the carriage 3 and can be moved axially in corresponding guides, the drive head of which has a threaded connection 6 for coupling with the individual sections of the drill string to be set or pulled. Each section of the drill string to be set consists of drilling elements arranged concentrically to one another, namely an inner drill pipe 7 of smaller diameter, also called drill rod, and an outer drill pipe 8 of larger diameter, also called outer pipe. Drill rods and/or drill pipes are generally used as drilling elements, whereby in the embodiment described below these are inner pipes 7 and outer pipes 8. The individual coaxial sections made up of inner tube 7 and outer tube 8 are assembled to form the drill string, which is driven into the subsoil by the double-head drill drive 5 by turning and/or striking.
Am in der Zeichnung vorderen bzw. unteren Ende 9 der Lafette 3 ist eine Brech-, Klemm- und Führungseinrichtung 10 für die Bohrelemente vorgesehen,At the front or lower end 9 of the carriage 3 in the drawing, a breaking, clamping and guiding device 10 is provided for the drilling elements,
die zum Festhalten, Aufdrehen und Zudrehen der Gewindeverbindungen der Schüsse aus Innenrohr 7 und Außenrohr 8 dient.which serves to hold, unscrew and tighten the threaded connections of the sections made of inner tube 7 and outer tube 8.
Auf der in der Zeichnung linken Seite der Lafette 3 des Bohrgerätes 1 ist ein Magazin 11 für die Innenrohre 7 und Außenrohre 8 befestigt, das als Trommelmagazin ausgebildet ist. Das Trommelmagazin 11 ist mittels eines Antriebsmotors 12 um seine Mittelachse 13, die sich in der Bohrebene 14 seitlich der Bohrachse 15 befindet, rotierbar, um nacheinander die Bohrelemente in eine in der Bohrebene 14 liegende, zur Bohrachse 15 hingewendete Entnahmeposition bringen zu können. Die Entnahme selbst findet mittels einer Handhabungsvorrichtung 16 statt, die auf der gegenüberliegenden, in der Zeichnung rechten Seite der Lafette 3 in der Bohrebene 14 angeordnet ist. Die Handhabungsvorrichtung 16 weist einen Hauptgreifer 17 für die Außenrohre 8 bzw. die koaxial aus Innenrohr 7 und Außenrohr 8 zusammengestellten Schüsse des zu erstellenden Bohrstrangs auf sowie einen Nebengreifer 18 für die Innenrohre 7, der beim Ziehen dieser wirksam wird. Die Handhabungsvorrichtung 16 ist sowohl bezüglich des Hauptgreifers 17 als auch bezüglich des Nebengreifers 18 identisch, wenn auch in den Abmessungen dem Anwendungszweck angepaßt, aufgebaut und der in Fig. 1 der Zeichnung unteren Darstellung gemäß Linie l-l entnehmbar, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.On the left side of the carriage 3 of the drilling device 1 in the drawing, a magazine 11 for the inner tubes 7 and outer tubes 8 is attached, which is designed as a drum magazine. The drum magazine 11 can be rotated by means of a drive motor 12 about its central axis 13, which is located in the drilling plane 14 to the side of the drilling axis 15, in order to be able to bring the drilling elements one after the other into a removal position in the drilling plane 14, facing the drilling axis 15. The removal itself takes place by means of a handling device 16, which is arranged on the opposite side of the carriage 3 in the drilling plane 14, which is on the right side in the drawing. The handling device 16 has a main gripper 17 for the outer pipes 8 or the sections of the drill string to be created, which are assembled coaxially from the inner pipe 7 and the outer pipe 8 as well as a secondary gripper 18 for the inner pipes 7, which is effective when pulling them. The handling device 16 is identical both with regard to the main gripper 17 and with regard to the secondary gripper 18, although the dimensions are adapted to the intended use, and can be seen in the illustration in Fig. 1 of the drawing below along line l-l, to which reference is made below.
Demnach besteht die Handhabungsvorrichtung 16 aus einem kastenförmigen Außengehäuse 19, das nach vorn zur Bohrachse 15 hin offen ist, um teleskopartig verschiebbar ein daran angeordnetes Innengehäuse 20 zu halten und zu führen. Zur Verschiebung des Innengehäuses 20 ist eine Hydraulik-Verschiebeeinheit 21 vorgesehen, deren Kolbenstange am Außengehäuse 19 fixiert äst und deren Zylinder mit dem Boden des Innengehäuses 20 fest verbunden ist, so daß sich die Relativbewegung dieser beiden Teile zueinander im Falle einer Betätigung der Hydraulik im Sinne einer Vorwärts- oder Rückwärtsverschiebung des innengehäuses 20 auswirkt. Am vorderen Ende des Hydraulikzylinders befindet sich ein Drehlager 22 für den Hauptgreifer 17, der mindestens eine um das Drehlager 22 verschwenkbare Oberzange 23 und Unterzange 24 aufweist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Doppelzangen am Hauptgreifer 17 und Einfachzangen am Nebengreifer 18 vorgesehen. Die Maulöffnung des Hauptgreifers 17 und Nebengreifers 18 ist nach vorn in Be-Accordingly, the handling device 16 consists of a box-shaped outer housing 19, which is open at the front towards the drilling axis 15 in order to hold and guide an inner housing 20 arranged thereon in a telescopic manner. A hydraulic displacement unit 21 is provided for displacing the inner housing 20, the piston rod of which is fixed to the outer housing 19 and the cylinder of which is firmly connected to the bottom of the inner housing 20, so that the relative movement of these two parts to one another in the event of an actuation of the hydraulics results in a forward or backward displacement of the inner housing 20. At the front end of the hydraulic cylinder there is a pivot bearing 22 for the main gripper 17, which has at least one upper gripper 23 and lower gripper 24 that can be pivoted about the pivot bearing 22. In the embodiment described, double grippers are provided on the main gripper 17 and single grippers on the secondary gripper 18. The mouth opening of the main gripper 17 and secondary gripper 18 is directed forwards
wegungsrichtung des Innengehäuses 20, das gemeinsam mit dem Außengehäuse 19 einen teleskopartig verfahrbaren Greifarm mit Greifer repräsentiert, gerichtet. Hierdurch wird eine lineare Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Handhabungsvorrichtung 16 in der Bohrebene 14 zum Aufnehmen, Positionieren, Verbinden und Führen der Schüsse für den Bohrvorgang sowie für das Ziehen der Bohrelemente mit dem schwierigen Brechen und Lösen der Gewindeverbindungen vollmaschinell in einfacher Weise ermöglicht.direction of movement of the inner housing 20, which together with the outer housing 19 represents a telescopically movable gripping arm with gripper. This enables a linear forward or backward movement of the handling device 16 in the drilling plane 14 for picking up, positioning, connecting and guiding the shots for the drilling process as well as for pulling the drilling elements with the difficult breaking and loosening of the threaded connections in a fully automated and simple manner.
Eine besonders hohe Klemmwirkung des Greifers 17 bzw. 18 wird erreicht, indem Oberzange 23 und Unterzange 24 mit je einer Außenkonusfläche gemäß zeichnerischer Darstellung versehen sind, an der ein Klemmgehäuse 25 mit Gegenkonusflächen formschlüssig zum Innengehäuse 20 angeordnet ist. Das Klemmgehäuse 25 ist mittels eines Hydraulikzylinders 26 axial verschiebbar, wodurch sich über die Außenkonusfiächen und die Gegenkonusflächen die Oberzangen 23 und Unterzangen 24 durch eine gegeneinander gerichtete Bewegung öffnen und schließen lassen. Zum Öffnen der Zangen ist durch eine in der Zeichnung nicht erkennbare Feder eine Federbelastung in Öffnungsrichtung wirksam. Die Arbeitsflächen von Hauptgreifer 17 und Nebengreifer 18 sind mit Klemmeinsätzen aus gehärtetem Materia! bestückt, die leicht auswechselbar sind und die Betriebsbereitschaft der Handhabungsvorrichtung 16 über eine lange Lebensdauer sichern.A particularly high clamping effect of the gripper 17 or 18 is achieved by providing the upper gripper 23 and lower gripper 24 with an outer conical surface as shown in the drawing, on which a clamping housing 25 with counter-conical surfaces is arranged in a form-fitting manner with the inner housing 20. The clamping housing 25 can be moved axially by means of a hydraulic cylinder 26, whereby the upper grippers 23 and lower grippers 24 can be opened and closed by a movement directed against one another via the outer conical surfaces and the counter-conical surfaces. To open the grippers, a spring load in the opening direction is effective by a spring (not visible in the drawing). The working surfaces of the main gripper 17 and secondary gripper 18 are equipped with clamping inserts made of hardened material, which are easy to replace and ensure that the handling device 16 remains operational over a long service life.
Die Handhabungsvorrichtung 16 ist mit ihrem Außengehäuse 19 verschiebbar auf einer Führungsbahn einer Befestigungskonsole 28 angeordnet, die über eine Doppel-Bolzen-Gelenklagerung 29 an der Lafette 3 befestigt ist. Die Verschiebung findet mittels eines Hydraulikzylinders 30 statt und ist derart bemessen, daß sie in Ergänzung zu der Ausfahrbarkeit des Teleskopgreifarms der Handhabungsvorrichtung den gesamten Bewegungsweg in der Bohrebene 14 über die Bohrachse 1 5 zum Magazin 11 und zurück überdeckt.The handling device 16 is arranged with its outer housing 19 so as to be displaceable on a guideway of a fastening bracket 28, which is attached to the carriage 3 via a double-bolt joint bearing 29. The displacement takes place by means of a hydraulic cylinder 30 and is dimensioned such that, in addition to the extendability of the telescopic gripping arm of the handling device, it covers the entire path of movement in the drilling plane 14 via the drilling axis 15 to the magazine 11 and back.
An der Befestigungskonsole 28 erstreckt sich parallel zur Lafette 3 ein Hilfsrahmen 31, auf dem ein Hilfsgreifer 32 in der Bohrebene 14 angeordnet ist. Der Hilfsgreifer 32 ist auf einer Führung 33 in der Bohrebene über die Lafette hinaus bis zum Trommelmagazin verfahrbar und weist eine hydraulisch betätigte Zange 34 auf, mit der das sich im Trommelmagazin 11 in der Entnahme-An auxiliary frame 31 extends parallel to the carriage 3 on the fastening bracket 28, on which an auxiliary gripper 32 is arranged in the drilling plane 14. The auxiliary gripper 32 can be moved on a guide 33 in the drilling plane beyond the carriage to the drum magazine and has a hydraulically operated tong 34 with which the material in the drum magazine 11 in the removal
position befindliche Innenrohr 7 in einer Position oberhalb des zugeordneten Außenrohres 8 erfaßt und gehalten werden kann.position, the inner tube 7 can be grasped and held in a position above the associated outer tube 8.
Das Trommelmagazin 11 besteht im wesentlichen aus zwei mit Abstand zueinander über Befestigungsarme 35 fest an der Lafette 3 des Bohrgerätes 1 angeordnete Kreisscheiben 36, 37, deren untere {Kreisscheibe 37) zentrisch den Antriebsmotor 12 und deren obere (Kreisscheibe 36) eine zentrisch angeordnete Wellenlagerung für eine dazwischen angeordnete Antriebswelle 38 trägt. Jede Kreisscheibe 36, 37 ist am äußeren Umfang mit einem nach innengerichteten, aufgeschweißten kurzen Blechmantel 39, 40 versehen, der eine Belade- und Entnahmeöffnung 41 für die Bohrelemente 7, 8 in der Bohrebene 14 auf der zur Bohrachse 15 hingewandten Seite aufweist. In diesem insgesamt äußeren Magazinteil ist eine drehbare Trommel angeordnet, die gebildet wird aus zwei einander gegenüberliegend, benachbart zu den Kreisscheiben 36, 37 und innerhalb der Blechmäntel 39, 40 angeordneten und über den Motor 12 sowie die Welle 38 angetriebenen Drehtellern, die jeweils im äußeren Bereich Fächer 42 zur Aufnahme der Enden sowohl der Außenrohre 8 als auch der Innenrohre 7 aufweist. Dabei sind jeweils ein Außenrohr 8 und ein Innenrohr 7 in radialer Richtung hintereinander in jedem Fach 42 angeordnet, wozu das am Außenumfang für die Aufnahme des Außenrohrs 8 relativ breit ausgebildete Fach 42 eine an die geringeren Abmessungen des innenrohrs 7 angepaßte innere Erweiterung in radialer Richtung aufweist.The drum magazine 11 essentially consists of two circular disks 36, 37 arranged at a distance from one another by fastening arms 35 and fixed to the carriage 3 of the drilling device 1, the lower (circular disk 37) of which centrally carries the drive motor 12 and the upper (circular disk 36) of which carries a centrally arranged shaft bearing for a drive shaft 38 arranged between them. Each circular disk 36, 37 is provided on the outer circumference with an inwardly directed, welded short sheet metal casing 39, 40, which has a loading and removal opening 41 for the drilling elements 7, 8 in the drilling plane 14 on the side facing the drilling axis 15. In this overall outer magazine part, a rotating drum is arranged, which is formed from two rotating plates arranged opposite one another, adjacent to the circular disks 36, 37 and within the sheet metal casings 39, 40 and driven by the motor 12 and the shaft 38, each of which has compartments 42 in the outer area for receiving the ends of both the outer tubes 8 and the inner tubes 7. An outer tube 8 and an inner tube 7 are arranged one behind the other in the radial direction in each compartment 42, for which purpose the compartment 42, which is relatively wide on the outer circumference for receiving the outer tube 8, has an inner extension in the radial direction adapted to the smaller dimensions of the inner tube 7.
Um die motorgetriebene schrittweise Drehbewegung der Trommel des Trommeimagazins 11 zu ermöglichen, sind die Drehteller fest mit der Antriebsweile 58 verbunden und mit dieser rotierbar. Die Fächer 42 sind an den Drehtellern durch im wesentlichen halbzylindrische aufgeschweißte Blechmuffen mit radialen Erweiterungen für die Innenrohre gebildet, deren Öffnungen blechmantelseitig angeordnet sind.In order to enable the motor-driven step-by-step rotation of the drum of the drum magazine 11, the turntables are firmly connected to the drive shaft 58 and can rotate with it. The compartments 42 are formed on the turntables by essentially semi-cylindrical welded sheet metal sleeves with radial extensions for the inner tubes, the openings of which are arranged on the sheet metal casing side.
Zur Verbesserung der Führung und Halterung der Bohrelemente dienen zwei mit Abstand zur Mitte auf der Antriebswelle 38 befestigte scheibenförmige Rohrhalter 43, 44 mit am äußeren Umfang vorgesehenen U-förmigen Ausnehmungen für die Außenrohre 8 und entsprechenden radialen Erweiterungen für die innenrohre 7 sowie beidseitig angeordneten Rollenelementen 45 für die Außenrohre und 46 für die Innenrohre 47, die elastisch an den Rohren außenTo improve the guidance and support of the drilling elements, two disc-shaped pipe holders 43, 44 are used, which are fastened at a distance from the center on the drive shaft 38 and have U-shaped recesses on the outer circumference for the outer pipes 8 and corresponding radial extensions for the inner pipes 7, as well as roller elements 45 arranged on both sides for the outer pipes and 46 for the inner pipes 47, which are elastically attached to the pipes on the outside.
anliegen und diese sichern. Die Halterung der Rollenelemente 45 und 46 ist über Verstellglieder radial verstellbar gestaltet, um eine Anpassung an unterschiedliche Bohrelemente-Durchmesser zu ermöglichen.and secure them. The holder of the roller elements 45 and 46 is designed to be radially adjustable via adjusting elements in order to enable adaptation to different drilling element diameters.
Die obere Kreisscheibe 36 des Trommelmagazins 11 ist darüber hinaus mit einer stirnseitigen Entnahmeöffnung 47 in Ergänzung der Belade- und Entnahmeöffnung 41 versehen, um von oben her einer Zieh- und Setzvorrichtung 48 den Zugriff ins Trommelmagazin 11 zu ermöglichen. Die Zieh- und Setzvorrichtung 48 ist oberhalb des Trommeimagazins 11 an der Lafette 3 in radialer Richtung zum Trommelmagazin seitlich verfahrbar auf Armen 49, 50 gelagert und besteht aus einer rohrförmigen, parallel zur Lafette 3 sich erstreckenden Führung 51 für einen darauf nach unten und oben verfahrbaren Spannkopf 52, an dem eine Spannstange 53 mit einem Spannstück 54 zur Verbindung mit dem in Entnahmeposition befindlichen Innenrohr 7 befestigt ist. Die Verfahrbarkeit in radialer Richtung zum Trommelmagazin sowie das Absenken und Anheben des Spannkopfes 52 mit dem Spannstück 54 werden hydraulis.ch durchgeführt.The upper circular disk 36 of the drum magazine 11 is also provided with a front-side removal opening 47 in addition to the loading and removal opening 41 in order to enable a pulling and setting device 48 to access the drum magazine 11 from above. The pulling and setting device 48 is mounted on arms 49, 50 above the drum magazine 11 on the carriage 3 so that it can be moved laterally in the radial direction to the drum magazine and consists of a tubular guide 51 extending parallel to the carriage 3 for a clamping head 52 that can be moved up and down on it, to which a clamping rod 53 with a clamping piece 54 is attached for connection to the inner tube 7 in the removal position. The movement in the radial direction to the drum magazine as well as the lowering and raising of the clamping head 52 with the clamping piece 54 are carried out hydraulically.ch.
Nachfolgend wird die Funktion des Bohrgerätes anhand der Figuren 2 bis 15 der Zeichnung erläutert:The function of the drilling rig is explained below using figures 2 to 15 of the drawing:
In der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausgangsstellung wird das Bohrgerät 1 zunächst mit Bohrelementen beladen. Hierzu werden durch die Belade- und Entnahmeöffnung 42 des Trommelmagazins 11 sukzessive die Fächer 42 jeweils mit einem Innenrohr 7 und sodann mit einem Außenrohr 8 bestückt. Es können auch zunächst die innenrohre und dann die Außenrohre in die Fächer gesetzt werden.In the starting position shown in Fig. 1 of the drawing, the drilling device 1 is first loaded with drilling elements. To do this, the compartments 42 are each successively equipped with an inner tube 7 and then with an outer tube 8 through the loading and removal opening 42 of the drum magazine 11. The inner tubes and then the outer tubes can also be placed in the compartments first.
Gemäß Fig. 2 der Zeichnung wird nun die Zieh- und Setzvorrichtung 48 in radialer Richtung nach links gemäß Pfeil verfahren und damit der Spannkopf 52 in eine Position oberhalb des in der Entnahmeposition befindlichen Innenrohres 7 des Trommelmagazins 11 gefahren.According to Fig. 2 of the drawing, the pulling and setting device 48 is now moved in the radial direction to the left according to the arrow and thus the clamping head 52 is moved into a position above the inner tube 7 of the drum magazine 11, which is in the removal position.
Gemäß Fig. 3 der Zeichnung verfährt der Spannkopf 52 in Pfeürichtung nach unten und führt auf diese Weise die Spannstange 53 mit dem Spannstück 54 durch die Öffnung 47 in das Trommelmagazin 11 ein und greift hydraulischAccording to Fig. 3 of the drawing, the clamping head 52 moves downwards in the arrow direction and in this way introduces the clamping rod 53 with the clamping piece 54 through the opening 47 into the drum magazine 11 and engages hydraulically
das Spannstück 54 das Innenrohr 7. Gemäß Fig, 4 der Zeichnung zieht im nächsten Verfahrensschritt der Spannkopf 52 das innenrohr 7 in Pfeilrichtung aus dem Trommelmagazin 11 heraus, verfährt sodann die Zieh- und Setzvorrichtung 48 gemäß Fig. 5 der Zeichnung in Pfeilrichtung nach rechts über das in Entnahmeposition im Trommelmagazin 11 befindliche Außenrohr 8 und senkt gemäß Fig. 6 das !nnenrohr 7 durch die Öffnung 47 ab und führt das Innenrohr 7 koaxial in das Außenrohr 8 im Trommelmagazin 11 ein. Um dabei dafür zu sorgen, daß das Innenrohr 7 in einer herausstehenden Position gegenüber dem Außenrohr 8 mit einem gewünschten Überstand positioniert wird, findet sich auf dem unteren Drehteller hochstehend ein Dorn 55 für jedes Außenrohr 8, der in das Außenrohr 8 hineinragt und eine Auflage für das in Entnahmeposition eingesetzte Innenrohr 7 in erhöhter Position darstellt.the clamping piece 54 the inner tube 7. According to Fig. 4 of the drawing, in the next process step the clamping head 52 pulls the inner tube 7 out of the drum magazine 11 in the direction of the arrow, then moves the pulling and setting device 48 according to Fig. 5 of the drawing in the direction of the arrow to the right over the outer tube 8 located in the removal position in the drum magazine 11 and according to Fig. 6 lowers the inner tube 7 through the opening 47 and inserts the inner tube 7 coaxially into the outer tube 8 in the drum magazine 11. In order to ensure that the inner tube 7 is positioned in a protruding position relative to the outer tube 8 with a desired overhang, there is a mandrel 55 for each outer tube 8 on the lower turntable, which protrudes into the outer tube 8 and represents a support for the inner tube 7 inserted in the removal position in an elevated position.
Nach der Ausbildung des zur Entnahme vorgesehenen Schusses aus einem Bohrelement, das aus einem koaxial in einem Außenrohr 8 angeordneten innenrohr 7 besteht, verfährt der Spannkopf 52 gemäß Fig. 7 der Zeichnung wieder zurück in die Warteposition, wobei vorher hydraulisch das Spannstück 54 öffnet und das innenrohr 7 freigibt, so daß es in seiner Position im Außenrohr 8 verbleibt.After the shot intended for removal has been formed from a drilling element, which consists of an inner tube 7 arranged coaxially in an outer tube 8, the clamping head 52 moves back into the waiting position according to Fig. 7 of the drawing, whereby the clamping piece 54 opens hydraulically beforehand and releases the inner tube 7 so that it remains in its position in the outer tube 8.
Durch schrittweise Drehung der einzelnen Fächer des Trommeimagazins 11 in die Entnahmeposition und Wiederholung des beschriebenen Vorgangs können alle Außenrohre des Magazins sukzessive gemäß den Figuren 2 bis 7 mit Innenrohren bestückt werden.By gradually rotating the individual compartments of the drum magazine 11 into the removal position and repeating the described process, all outer tubes of the magazine can be successively equipped with inner tubes as shown in Figures 2 to 7.
im nächsten Verfahrenszuge wird über die Hydraulik der Hilfsgreäfer 32 aktiviert, um mit seiner Zange 34 das Innenrohr 7 zu erfassen und in seiner Position festzuhalten. Gleichzeitig wird der Hauptgreifer 17 der Handhabungsvorrichtung 16 nach links an das in Entnahmeposition befindliche Außenrohr 8 des Magazins 11 herangefahren und greift mit seiner Doppelzange 23, 24 durch hydraulische Betätigung das Außenrohr 8. Das Verfahren sowohl des Hilfsgreifers 32 als auch das Hauptgreifers 17 ist durch Pfeile in Fig. 8 der Zeichnung verdeutlicht.In the next step of the process, the auxiliary gripper 32 is activated via the hydraulics in order to grasp the inner tube 7 with its tongs 34 and hold it in position. At the same time, the main gripper 17 of the handling device 16 is moved to the left towards the outer tube 8 of the magazine 11, which is in the removal position, and grips the outer tube 8 with its double tongs 23, 24 by hydraulic actuation. The movement of both the auxiliary gripper 32 and the main gripper 17 is illustrated by arrows in Fig. 8 of the drawing.
Da in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Dorn 55 nicht, wie in anderen Ausführungsformen, nach unten wegfahrbar ist, wird gemäß Fig. 9Since in the described embodiment the mandrel 55 cannot be moved downwards as in other embodiments, according to Fig. 9
der Zeichnung die Handhabungsvorrichtung 16 gemeinsam mit dem Hilfsgreifer 32 etwas hochgefahren, bis das Außenrohr 8 oberhalb des Domes 55 und damit seitlich bewegbar positioniert ist. Die Stellung des Innenrohrs 7 im Außenrohr bleibt erhalten. Anschließend wird gemäß Fig. 10 der Zeichnung die Entnahme des Schusses durch die Entnahmeöffnung 41 des Trommelmagazins 11 vorgenommen, indem die Handhabungsvorrichtung 16 gemeinsam mit dem Hilfsgreifer 32 nach rechts gemäß Pfeil verfahren werden, bis Außenrohr 8 und Innenrohr 7 an der Lafette 3 in der Bohrachse 15 angeordnet sind. Sodann wird der Doppelkopf-Bohrantrieb 5 abgesenkt und mit dem oberen Gewindeanschluß von Außenrohr 8 und Innenrohr 7 verschraubt. Die Handhabungsvorrichtung 16 und der Hilfsgreifer 32 fahren zurück in die Wartesteiiung.the drawing, the handling device 16 is moved up slightly together with the auxiliary gripper 32 until the outer tube 8 is positioned above the dome 55 and can therefore be moved laterally. The position of the inner tube 7 in the outer tube is maintained. Then, according to Fig. 10 of the drawing, the shot is removed through the removal opening 41 of the drum magazine 11 by moving the handling device 16 together with the auxiliary gripper 32 to the right according to the arrow until the outer tube 8 and inner tube 7 are arranged on the carriage 3 in the drilling axis 15. The double-head drilling drive 5 is then lowered and screwed to the upper threaded connection of the outer tube 8 and inner tube 7. The handling device 16 and the auxiliary gripper 32 move back to the waiting position.
Fig. 11 der Zeichnung zeigt den eigentlichen Bohrvorgang im Doppelkopf-Bohrverfahren, bei dem abschließend der Doppelkopf-Bohrantrieb 5 in seiner unteren Position an der Lafette 3 befindlich ist. Auf diese Weise werden gemäß den Figuren 8 bis 11 alle anderen Rohrpaare sukzessive abgebohrt und wird das Bohrloch fertiggestellt.Fig. 11 of the drawing shows the actual drilling process in the double-head drilling method, in which the double-head drilling drive 5 is finally in its lower position on the carriage 3. In this way, according to Figures 8 to 11, all other pipe pairs are successively drilled out and the borehole is completed.
Grundsätzlich wird beim Doppelkopfbohren nach Fertigstellung des Bohrlochs zunächst der innere Strang gezogen. Zu diesem Zweck wird der Doppelkopf-Bohrantrieb 5 mit dem obersten Innenrohr 7 verschraubt und auf der Lafette 3 hochgefahren, bis mit Hilfe Brech-, Klemm- und Führungseinrichtung 10 die untere Verschraubung gelöst werden kann und das erste Innenrohr 7 gemäß Fig. 12 der Zeichnung frei ins Magazin rückführbar wird. Dies wird vorgenommen mit Hilfe des Nebengreifers 18, der entsprechend Fig. 13 der Zeichnung das Innenrohr 7 greift, in der Bohrebene nach links verfährt und durch die Belade- und Entnahmeöffnung 41 in das erste Fach 2 des Trommelmagazins 11 zurückführt, im Fach 42 wird das Innenrohr 7 in der radialen innenliegenden Erweiterung untergebracht, so daß davor noch Platz für das zugehörige Außenrohr verbleibt. Die Ausgestaltung des Nebengreifers 18 mit hohen Klemmkräften ist derart, daß ohne manuelle Hilfe die obere Gewindeverbindung zum Doppelkopf-Bohrantrieb gelöst werden kann, bevor nach Hochfahren des Doppelkopf-Bohrantriebs 5 gemäß Pfeii die bereits beschrieben Ablage des Innenrohrs 7 im Magazin erfolgt.Basically, with double-head drilling, after the borehole has been completed, the inner strand is pulled first. For this purpose, the double-head drilling drive 5 is screwed to the upper inner tube 7 and moved up on the carriage 3 until the lower screw connection can be loosened with the help of the breaking, clamping and guiding device 10 and the first inner tube 7 can be freely returned to the magazine according to Fig. 12 of the drawing. This is done with the help of the secondary gripper 18, which grips the inner tube 7 according to Fig. 13 of the drawing, moves it to the left in the drilling plane and returns it through the loading and removal opening 41 into the first compartment 2 of the drum magazine 11. In the compartment 42, the inner tube 7 is accommodated in the radial internal extension, so that there is still space in front of it for the corresponding outer tube. The design of the secondary gripper 18 with high clamping forces is such that the upper threaded connection to the double-head drill drive can be released without manual assistance before the already described deposit of the inner tube 7 in the magazine takes place after the double-head drill drive 5 has been raised as per arrow.
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Entsprechend den Verfahrensweisen der Figuren 12 bis 13 werden alle Innenrohre aus dem Bohrioch in das Magazin abgelegt.According to the procedures in Figures 12 to 13, all inner tubes are placed from the borehole into the magazine.
Anschließend kann gemäß Fig. 14 der Zeichnung das erste Außenrohr 8 durch den Doppeikopf-Bohrantrieb 5 aufgenommen werden und in die dargestelite Position gemäß Pfeii gezogen werden. Anschließend wird die untere Gewindeverbindung mit Hilfe der Brech-, Klemm- und Führungseinrichtung 10 gebrochen, wird sodann der Hauptgreifer ausgefahren, greift mit hohen Klemmkräften das Außenrohr 8 und kann auf diese Weise ohne manuelle Hilfe auch die obere Gewindeverbindung mittels des Doppelkopf-Bohrantriebs 5 gelöst werden. Abschließend findet gemäß Fig. 15 das Rückfahren des Außenrohrs 8 in das Trommelmagazin 11 statt.Then, according to Fig. 14 of the drawing, the first outer tube 8 can be picked up by the double-head drill drive 5 and pulled into the position shown as shown in the arrow. The lower threaded connection is then broken using the breaking, clamping and guiding device 10, the main gripper is then extended, grips the outer tube 8 with high clamping forces and in this way the upper threaded connection can also be released using the double-head drill drive 5 without manual assistance. Finally, according to Fig. 15, the outer tube 8 is returned to the drum magazine 11.
In der Wiederholung der beschriebenen Verfahrensschritte werden alle Außenrohre aus dem Bohrioch gezogen und im Magazin abgelegt. Anschließend kann erneut ein Bohrvorgang gemäß Fig. 2 der Zeichnung begonnen werden.By repeating the described process steps, all outer pipes are pulled out of the borehole and placed in the magazine. A drilling process can then be started again as shown in Fig. 2 of the drawing.
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