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Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einer Bohrlafette, die eine Bohrgestängeachse definiert, einem Gestängemagazin für eine Mehrzahl an Gestängeschüssen und einer Übergabevorrichtung zur Übernahme eines Gestängeschusses aus dem Gestängemagazin und zur Übergabe des Gestängeschusses in die Bohrgestängeachse.
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Beim Einbringen von Bohrungen in das Erdreich und insbesondere beim sogenannten Horizontalbohren, bei dem ausgehend von der Oberfläche oder einem in das Erdreich eingebrachten Startschacht eine Bohrung horizontal oder schräg in das Erdreich eingebracht wird, kommen regelmäßig Bohrgestänge zum Einsatz, die aus einzelnen Gestängeschüssen bestehen, die dem Bohrfortschritt entsprechend sukzessive miteinander verbunden werden. Auf diese Weise können mit relativ kurzen Gestängeschüssen Bohrungen eingebracht werden, die teils mehrere hundert Meter weit reichen.
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Bei vielen Bohrvorrichtungen wird das Ansetzen eines neuen Gestängeschusses an das Bohrgestänge automatisiert durchgeführt. Die Bohrvorrichtungen weisen hierfür in der Regel ein Gestängemagazin auf, in dem eine Vielzahl an Gestängeschüssen gelagert ist sowie eine Gestängeübergabevorrichtung, die einen von dem Gestängemagazin freigegebenen Gestängeschuss greift und so in der Bohrlafette der Bohrvorrichtung positioniert, dass die Längsachse des entsprechenden Gestängeschusses koaxial zu der Längsachse des Bohrgestänges angeordnet ist. Der so positionierte Gestängeschuss kann mittels eines Drehantriebs gegriffen und an das freie Ende des Bohrgestänges herangeführt und dann durch eine Rotation des Gestängeschusses mit dem hinteren Ende des Bohrgestänges verschraubt werden.
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Die
DE 199 53 458 C1 offenbart eine solche Bohrvorrichtung, bei der das Gestängemagazin oberhalb und seitlich von der Bohrgestängeachse positioniert ist und die einzelnen Gestängeschüsse aus der Übergabeposition unterhalb des Gestängemagazins mittels eines Schwenkarms in die Bohrgestängeachse transportiert werden.
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DE 299 03 909 U1 offenbart eine Horizontalbohrvorrichtung, die für das Bohren mit einem Doppelbohrgestänge ausgelegt ist. Die Bohrvorrichtung umfasst eine Bohrlafette und ein Gestängemagazin, in dem die Bohrrohre und die Bohrgestänge, aus denen sich die einzelnen Gestängeschüsse des Doppelbohrgestänges zusammensetzen, getrennt voneinander gelagert sind. Weiterhin umfasst die Bohrvorrichtung eine Handhabungsvorrichtung, mit der die einzelnen Gestängeschüsse des Doppelbohrgestänges in die durch die Bohrachse definierte Arbeitsposition oberhalb der Bohrlafette transportiert werden. Die Handhabungsvorrichtung umfasst einen Ständer, an dem ein Tragarm verfahrbar angeordnet ist. Der Tragarm selbst ist mit einem Greifarm ausgestattet, der einen Greifer aufweist, mit dem die einzelnen Bohrgestänge bzw. Bohrrohre, die in dem Gestängemagazin gelagert sind, gegriffen werden können. Zur Positionierung des Greifers ist der Greifarm sowohl entlang der Längsachse des Tragarms als auch der Tragarm mitsamt dem Greifarm entlang des Ständers verfahrbar. Die gesamte Handhabungsvorrichtung ist weiterhin in einer Richtung parallel zu der Bohrlafette und somit in Richtung der Längsachse der Gestängeschüsse relativ zu dem Magazin entlang eines Trägers verfahrbar. Das Verfahren der Handhabungsvorrichtung in Längsrichtung der Gestängeschüsse dient dazu, noch vor dem Transport eines Gestängeschusses in die Arbeitsposition mittels der Handhabungsvorrichtung ein Bohrgestänge zu entnehmen und so weit in Richtung des hinteren Endes der Bohrlafette zu verfahren, dass dieses in eines der Bohrrohre eingeschoben werden kann, um einen Gestängeschuss des Doppelbohrgestänges zu bilden, wobei das Heranführen des Gestängeschusses an das freie Ende des Bohrgestänges mittels des Bohrantriebs erfolgt und die Handhabungsvorrichtung dabei lediglich Führungsaufgaben wahrnimmt.
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EP 0 705 378 B1 und
US 2004/0022605 A1 offenbaren jeweils Übergabevorrichtungen, die nicht in Richtung der Längsachse des Gestängeschusses relativ zu dem Gestängemagazin verfahrbar sind.
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US 5 941 324 A offenbart eine Bohrvorrichtung mit einer mobilen Bohranlage, die auf der Ladefläche eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Es ist ein Gestängemagazin vorgesehen, in dem Gestängeschüsse gelagert sein können. Die Gestängeschüsse können über eine Übergabevorrichtung, die als ein verschwenkbarer Arm mit mehreren Gelenken ausgestaltet ist, verfahren werden. Mittels der Übergabevorrichtung kann somit ein Gestängeschuss von dem Gestängemagazin in die Bohrgestängeachse übergeben werden. Der verschwenkbare Arm ist über ein Schienensystem in Richtung der Bohrgestängeachse verfahrbar. Aufgrund des Verschwenkens um mindestens zwei Gelenke ist eine Ansteuerung der Übergabevorrichtung komplex, um einen Gestängeschusses definiert auszurichten. Ferner weist die Verwendung von Gelenken bei der Übergabevorrichtung ein Spiel bzw. eine mögliche Abweichung und/oder Instabilität auf, die mit Nachteilen behaftet ist. Ferner wird ein Heranführen eines Gestängeschusses an das freie Ende eines sich in der Bohrgestängeachse befindlichen Bohrgestänges mittels des sich nach unten bewegenden Bohrkopfs bewerkstelligt und die Übergabevorrichtung übernimmt lediglich Führungsaufgaben.
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FR 2 544 789 A1 offenbart eine Vorrichtung zum vertikalen Bohren im Erdreich, bei dem Gestängeschüsse verwendet werden. Es ist eine Übergabevorrichtung vorgesehen, mit der ein Gestängeschuss mittels Greifern aus einem Gestängemagazin zur Übergabe des Gestängeschusses entnommen und in die Bohrachse bewegt werden kann. Der Mast kann in der Richtung seiner Achse relativ zur Basis gleiten. Dazu muss der Bohrantrieb den von den Greifern gehaltenen Gestängeschuss mit Druck in Richtung der zu erstellenden Bohrung bewegen. Die Bewegung erfolgt gegen eine Kraft eines elastischen Mittels, das zwischen dem Boden der Basis und dem unteren Ende des Rohrs angeordnet ist. In der Übergabevorrichtung ist kein Antrieb vorgesehen, da dieser über den Bohrantrieb von außen ausgeübt wird.
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WO 2007/115375 A1 offenbart eine Handhabungseinrichtung zum Handhaben von Gestängeschüssen, die auf dem Gebiet der Exploration bei der Erdbohrung einer entsprechenden Bohrvorrichtung verwendet werden. Die Bohrvorrichtung umfasst einen Mast. Ein Antrieb („drive head“) kann in das obere Ende eines Bohrstrangs eingreifen und sowohl eine Vorschubkraft als auch eine Rotationskraft auf den Bohrstrang ausüben. Der Bohrstrang wird u.a. durch Gestängeschüsse gebildet, die in einer Aufbewahrungszone gelagert werden. In der Aufbewahrungszone sind die Gestängeschüsse horizontal liegend neben dem Mast übereinander angeordnet. Um die Gestängeschüsse dem Bohrstrang zuzuführen, weist die Handhabungseinrichtung einen Radialarm und einen länglichen Träger auf. Der längliche Träger hat eine erste Achse und eine längliche Verlängerung, wobei sich die längliche Verlängerung an einer Seite des Trägers erstreckt und mit der ersten Achse im Wesentlichen zusammenfällt. Der Träger weist einen Haltemechanismus in Form eines Paars von Greifern auf. Der Träger umfasst zudem ein Eingriffselement, welches verschieblich auf der Verlängerung in eine Richtung parallel zur ersten Achse bewegt werden kann. Das Eingriffselement weist einen weiteren Haltemechanismus auf, der in Form eines Greifers ausgestaltet sein kann. Zum Aufnehmen eines Gestängeschusses wird der Träger parallel zur Längsachse der Gestängeschüsse in der Aufbewahrungszone derart bewegt, dass die Verlängerung in nahem Kontakt zu einem Gestängeschuss angeordnet ist. Das Eingriffselement wird dann entlang der Verlängerung zum äußeren Ende bewegt, um am äußeren Ende einen Gestängeschuss zu greifen. Der von dem Eingriffselement gegriffene Gestängeschuss wird zusammen mit dem Eingriffselement in Richtung des Trägers entlang der Verlängerung zurückbewegt. Wenn der Gestängeschuss an einer gewünschten Position ist, greift das Paar der Greifer den Gestängeschuss. Der von den Greifern gegriffene Gestängeschuss wird dann in eine aufrechte Position bewegt, indem der Träger relativ zum Radialarm gedreht wird. Durch weitere Drehungen kann der Gestängeschuss zum schon verbohrten Bohrstrang ausgerichtet werden. Zum Verbinden des gegriffenen Gestängeschusses mit dem schon verbohrten Bohrstrang wird der Griff der Greifer gelockert und der Gestängeschuss wird durch die Greifer hindurchbewegt, die immer noch sicherstellen, dass der Gestängeschuss ausgerichtet verbleibt.
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US 4 834 604 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewegen von Rohren auf dem Gebiet der Exploration. Die Rohre können von einer horizontalen Lage in eine aufrechte Position gebracht werden, wobei die Rohre an einem Ausleger verschwenkt werden. Es ist ein Träger offenbart, der zwei Teleskopelemente aufweist, von denen eines innerhalb des anderen axial verschiebbar ist. Ein Befestigungsarm ist fest mit dem oberen Ende eines der Teleskopelemente verbunden und erstreckt sich in seitlicher Richtung davon. In ähnlicher Weise ist ein weiterer Befestigungsarm mit dem unteren Ende des anderen Teleskopelements verbunden und erstreckt sich ebenfalls in seitlicher Richtung davon. Hydraulisch betätigte Klemmbacken sind jeweils an den Befestigungsarmen montiert. Die Klemmbacken sind zum Greifen oder Klemmen eines Rohres geeignet. Durch selektives Variieren des Flusses der Hydraulikflüssigkeit zu jeder der Klemmbacken können die Backen dazu gebracht werden, das Rohr festzuklemmen oder dieses lose zu halten, wodurch eine Drehbewegung des Rohrs und/oder eine Bewegung entlang der Längsachse des Rohrs relativ zu der Klemmbacke, in der das Rohr lose gehalten wird, ermöglicht wird.
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US 5 183 122 A ist eine Bohrvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
US 5 183 122 A offenbart eine Transfervorrichtung für eine Erdbohrvorrichtung, bei der ein Gestängeschuss aus einem Gestängemagazin mit Greifelementen gegriffen und von dem Gestängemagazin in eine Position gebracht wird, die mit der Längsachse der Bohrachse fluchtet. Die Transfervorrichtung mit den Greifmitteln kann in zwei zueinander orthogonalen Richtungen verfahren werden. Zudem kann die Transfervorrichtung den gegriffenen Gestängeschuss auch entlang der Bohrachse verfahren. Hierzu kann die Transfervorrichtung mittels einer Rolleinheit als Ganzes verfahren werden.
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Ein Problem bei den aus dem Stand der Technik bekannten Gestängeübergaben ist, dass für ein Heranführen des neu anzusetzenden Gestängeschusses an das hintere Ende des Bohrgestänges, der Gestängeschuss in der Halterung der Gestängeübergabevorrichtung verschoben werden muss, was insbesondere bei einer Klemmfixierung des Gestängeschusses in der Gestängeübergabevorrichtung mit einem hohen Verschleiß sowohl an dem Gestängeschuss als auch an der Übergabevorrichtung einhergeht.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der eingangs beschrieben Art vorzuschlagen, die sich durch eine verbesserte Übergabe des Gestängeschusses in die Bohrgestängeachse auszeichnet und bei der insbesondere der Verschleiß an dem Gestängeschuss und an der Halterung der Übergabevorrichtung verringert ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Kern der Erfindung liegt darin, den Verschleiß des Gestängeschusses beziehungsweise der Übergabevorrichtung dadurch zu verringern, dass mit der Bewegung des Gestängeschusses in dessen längsaxialer Richtung, die dazu durchgeführt wird, um den Gestängeschuss an das freie Ende des Rohrstrangs heranzuführen, keine Relativbewegung zwischen dem Gestängeschuss und der Übergabevorrichtung verbunden ist, sondern vielmehr die Übergabevorrichtung selbst mitsamt dem darin fixierten Gestängeschuss relativ zu dem Gestängemagazin verfahren wird.
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Es wird eine Bohrvorrichtung, wie diese in Patentanspruch 1 beschrieben ist, geschaffen.
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Unter „Bohrlafette“ wird eine Vorrichtung verstanden, mittels der ein aus mehreren Gestängeschüssen bestehendes Bohrgestänge in das Erdreich eingetrieben werden kann. Diese umfasst in der Regel zumindest einen Linearantrieb zum Vortreiben des Bohrgestänges, einen Rotationsantrieb zum rotierenden Antreiben des Bohrgestänges und eine oder mehrere Klemmeinrichtungen, über die das Bohrgestänge bzw. der anzusetzende Gestängeschuss fixiert werden kann. Insbesondere ist regelmäßig eine Klemmvorrichtung vorgesehen, mittels der das freie Ende des Bohrgestänges fixiert werden kann, um ein Einschrauben eines neu anzusetzenden Gestängeschusses zu ermöglichen.
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Die „Bohrgestängeachse“ ist die Achse, die durch die Längsachsen der einzelnen Gestängeschüsse des Bohrgestänges gebildet wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verfahrbarkeit der Übergabevorrichtung relativ zu dem Gestängemagazin mittels eines Fluidzylinders erreicht. Fluidzylinder lassen sich besonders vorteilhaft dann verwenden, wenn keine großen Verfahrwege benötigt werden. In diesem Fall lässt sich ein Fluidzylinder einfach und insbesondere auch platzsparend in die Übergabevorrichtung integrieren, da für das Heranführen des anzusetzenden Gestängeschusses an das hintere Ende des Bohrgestänges in der Regel keine großen Verfahrwege erforderlich sind. Weiterhin kann für den Betrieb des Fluidzylinders vorteilhafterweise eine regelmäßig bei Bohrvorrichtungen vorhandene Fluidversorgung (z. B: Druckluftversorgung; Hydraulikkreislauf) verwendet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluidzylinder innerhalb eines Rohrs der Übergabevorrichtung angeordnet, wobei das Rohr in längsaxialer Richtung beweglich in einer Führung gelagert ist und wobei entweder der Kolben oder der Zylinder des Fluidzylinders mit der Führung und der Zylinder oder der Kolben mit dem Rohr verbunden ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine vollständige und besonders platzsparende Integration des Fluidzylinders in die Übergabevorrichtung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung.
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Weiterhin bevorzugt kann die Übergabevorrichtung mit zwei Greifvorrichtungen zum Greifen des Gestängeschusses versehen sein. Durch mindestens zwei Greifvorrichtungen kann ein Gestängeschuss, dessen Länge in der Regel ein Vielfaches des Durchmessers beträgt, sicher gegriffen werden, wobei vorzugsweise vorgesehen sein sollte, dass jeweils eine der Greifvorrichtungen im Bereich eines Endes des Gestängeschusses an diesem angreift. Selbstverständlich ist auch ein Greifen mittels lediglich einer Greifvorrichtung möglich, wobei diese vorteilhafterweise mittig an dem Gestängeschuss angreifen sollte. Bei sehr langen Gestängeschüssen, wie es häufig bei Bohrvorrichtungen anzufinden ist, kann es bei lediglich einer Greifvorrichtung jedoch zu einem Durchhängen der Enden des Gestängeschusses kommen, wodurch ein exaktes Positionieren der Enden des Gestängeschusses in der Bohrgestängeachse erschwert wird. Ein Vorsehen von mehr als zwei Greifvorrichtungen (z.B. drei oder vier) ist in der Regel nicht erforderlich, kann jedoch bei sehr langen Gestängeschüssen sinnvoll sein, um beispielsweise ein Durchhängen des Gestängeschusses in der Mitte zu vermeiden.
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Von den Greifvorrichtungen kann vorzugsweise jeweils eine an einem Ende des Rohrs, in das der Fluidzylinder integriert ist, angeordnet sein. Dadurch dient das Rohr, das als Gehäuse für den Fluidzylinder dient, gleichzeitig als Haltevorrichtung für die zwei Greifvorrichtungen.
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Die Greifvorrichtungen können vorteilhafterweise so ausgebildet sein, dass jede von diesen mindestens zwei um eine Schwenkachse verschwenkbare Greifelemente umfasst, die mittels eines Keils in Richtung ihrer geschlossenen Stellung beaufschlagbar sind. Ein Verschieben des Keils, um die Greifelemente zu beaufschlagen, kann dabei vorzugsweise mittels eines Fluidzylinders erfolgen. Über die Beaufschlagung der Greifelemente mittels eines Keils können auf konstruktiv einfache Art und Weise ausreichend hohe Greifkräfte auf den Gestängeschuss ausgeübt werden.
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Um bei einem Zurückziehen der Keile der Greifvorrichtungen ein vollständiges Lösen der Greifelemente von dem Gestängeschuss zu erreichen, kann weiterhin vorgesehen sein, diese mittels einer (vorgespannten) Feder in Richtung ihrer geöffneten Stellung zu beaufschlagen.
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Die Übergabevorrichtung ist - zusätzlich zu der Längsrichtung des Gestängeschusses - in Richtung von zwei weiteren Achsen relativ zu dem Gestängemagazin verfahrbar. Diese sind senkrecht zueinander ausgerichtet. Die drei Achsen, in denen die Übergabevorrichtung relativ zu dem Gestängemagazin verfahrbar ist, sind senkrecht zueinander ausgerichtet. Hierdurch ist es möglich, das Gestängemagazin bezüglich der Bohrlafette feststehend und beispielsweise seitlich und oberhalb von dieser anzuordnen und die dadurch erforderliche Höhen- und Seitenbewegung des Gestängeschusses, um von einer Übergabeposition des Gestängemagazins in die koaxiale Lage mit der Bohrgestängeachse gebracht zu werden, ausschließlich durch ein Verfahren der Übergabevorrichtung zu erreichen. Insbesondere kann dadurch verhindert werden, dass das mit einer Vielzahl von Gestängeschüssen beladene und daher gegebenenfalls schwere Gestängemagazin verfahren werden muss.
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Ein Verfahren der Übergabevorrichtung entlang der zwei weiteren Achsen kann vorzugsweise mittels Zahnstangenantrieben erfolgen, da auf diese Weise auch größere Verfahrwege auf konstruktiv einfache Weise realisiert werde können. Weiterhin zeichnen sich Zahnstangenantriebe durch eine hohe Stabilität und eine gute Betriebssicherheit aus. Selbstverständlich können auch beliebige andere Antriebe, insbesondere Linearantriebe, für das Verfahren der Übergabevorrichtung zum Einsatz kommen. Beispielsweise können hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Zylinder oder auch über einen Motor (z.B. Elektromotor, Hydraulikmotor, etc.) angetriebene Spindeln verwendet werden.
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Die Zahnstangenantriebe können vorteilhafterweise jeweils einen Fluidmotor umfassen, so dass wiederum auf die bei Bohrvorrichtungen regelmäßig vorhandene Fluidversorgung zurückgegriffen werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung;
- 2 die Bohrvorrichtung der 1 in einer zweiten Betriebsstellung;
- 3 einen Teil der Übergabevorrichtung der Bohrvorrichtung gemäß 1 und 2; und
- 4 der Teil der Übergabevorrichtung gemäß 3 in einem Längsschnitt.
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In den 1 bis 4 ist eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung in isometrischen Ansichten dargestellt. Die Bohrvorrichtung umfasst als wesentliche Baugruppen ein Gestängemagazin 1 mit einer Vielzahl darin gelagerter Gestängeschüsse 2, eine Bohrlafette 3, von der lediglich ein Teil dargestellt ist, sowie eine Übergabevorrichtung 4, mit der die Gestängeschüsse 2 aus dem Gestängemagazin 1 entnommen und in der Bohrlafette 3 positioniert werden können.
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Der dargestellte Teil der Bohrlafette 3 umfasst einen Grundträger 5, oberhalb dessen die einzelnen Gestängeschüsse 2, die für ein Verbinden mit dem freien Ende des bereits verbohrten Bohrgestänges (nicht dargestellt) vorgesehen sind, positioniert werden. Auf dem Grundträger 5 der Bohrlafette 3 sind zwei Schienen 6 vorgesehen, auf denen ein Antriebsschlitten (nicht dargestellt) verfahrbar gelagert ist. Der Antriebsschlitten ist rückseitig mit einer Antriebskette (nicht dargestellt) verbunden, die über einen endseitig an dem Grundträger 5 angeordneten Hydraulikmotor 7 angetrieben wird. Der in Abhängigkeit von der Position des Antriebsschlittens auf dem Grundträger 5 überstehende Teil der Antriebskette wird endseitig an dem Grundträger 5 mittels einer ersten Führung 8 um 180° umgelenkt und an der Unterseite des Grundträgers in einer hierfür vorgesehenen zweiten Führung 9 geführt.
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Auf dem Antriebsschlitten ist ein Rotationsantrieb (nicht dargestellt) vorgesehen, der zum einen dazu dient, das Bohrgestänge während des Vorschubs rotierend anzutreiben, und zum anderen für ein Verschrauben des neu anzusetzenden Gestängeschusses 2 mit dem freien Ende des bereits verbohrten Bohrgestänges vorgesehen ist. Hierzu wird der Rotationsantrieb, dessen Antriebswelle vorderseitig mit einem Außengewinde versehen ist, in die rückseitig an dem Gestängeschuss 2 angeordnete Gewindebuchse 10 eingeschraubt und dann das vordere Ende des Gestängeschusses 2, das einen entsprechenden Gewindebolzen aufweist, an das freie Ende des Bohrgestänges herangeführt und in die Gewindebuchse 10 des letzten Gestängeschusses 2 des Bohrgestänges eingeschraubt. Um zu vermeiden, dass sich das Bohrgestänge dabei ungewollt dreht, ist an der Bohrlafette 3 an dem vorderen (d.h. in der Zeichnung linken) Ende des Grundträgers 5 eine Klemmeinheit (nicht dargestellt) vorgesehen, die den letzten Gestängeschuss 2 des Bohrgestänges endseitig fixiert, um ein Mitrotieren des Bohrgestänges während des Anschraubens des neuen Gestängeschusses 2 zu vermeiden.
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Der Aufbau und die Funktionsweise derartiger Bohrlafetten 3 sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 199 53 458 C1 eine entsprechende Bohrlafette, deren diesbezüglicher Inhalt durch Bezugzahme zum Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird.
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Neben dem Grundträger 5 der Bohrlafette 3 ist das Gestängemagazin 1 positioniert. Sowohl der Grundträger 5 der Bohrlafette 3 als auch das Gestängemagazin 1 sind auf den gleichen Querträgern 11 fixiert und folglich unbeweglich zueinander. Das Gestängemagazin 1 weist die Form eines Quaders auf und ist aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Rahmenprofile aufgebaut. An der Oberseite des Gestängemagazins 1 ist dieses offen ausgebildet, so dass die Übergabevorrichtung 4 in das Gestängemagazin 1 hineingreifen und einen Gestängeschuss 2 entnehmen kann. Innerhalb des Gestängemagazins 1 sind an der vorderen und hinteren Schmalseite jeweils insgesamt sieben Trennwände 12 vorgesehen, durch die der Innenraum des Gestängemagazins 1 in acht Trennfächer unterteilt ist. In jedem dieser Trennfächer können eine Mehrzahl an Gestängeschüssen 2 übereinanderliegend gelagert werden.
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Oberhalb des Gestängemagazins 1 befindet sich die Übergabevorrichtung 4. Diese ist über einen Trägerrahmen 13 sowohl mit einer Außenwand des Gestängemagazins 1 als auch mit dem Grundträger 5 der Bohrlafette 3 verbunden. Die Übergabevorrichtung 4 umfasst eine Greifeinheit 14, deren Details insbesondere in den 3 und 4 zu erkennen sind. Die Greifeinheit 14 kann über Zahnstangenantriebe der Übergabevorrichtung in vertikaler sowie in horizontaler Richtung quer zur Längsachse des Grundträgers 5 verfahren werden. Hierzu sind zwei vertikal ausgerichtete Zahnstangen 15 sowie zwei horizontal ausgerichtete Zahnstangen 16 vorgesehen, in die Antriebsritzel von Hydraulikmotoren eingreifen, wie dies insbesondere aus 3 ersichtlich ist. Dort ist ein vorderer, erster Hydraulikmotor 17 dargestellt, der über ein Getriebe auf eine erste Antriebswelle 18 wirkt, an deren Ende zwei Antriebszahnräder vorgesehen sind, die mit den horizontal ausgerichteten Zahnstangen 16 kämmen. Ein zweiter Hydraulikmotor 19 treibt eine zweite Antriebswelle 20 an, deren Antriebszahnräder mit den vertikalen Zahnstangen 15 kämmen. Über einen gesteuerten Antrieb der beiden Hydraulikmotoren 17, 19 kann die Greifeinheit 14 sowohl in vertikaler Richtung als auch entlang der horizontalen Zahnstangen 16 in horizontaler Richtung verfahren werden.
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Es ist dargestellt, dass in die Greifeinheit 14 weiterhin ein Linearantrieb integriert ist, über den ein Greifer 21 der Greifeinheit 14 relativ zu dem Gestängemagazin 1 sowie zu dem Grundträger 5 der Bohrlafette 3 in Richtung der Längsachse eines in dem Greifer 21 fixierten Gestängeschusses 2 verfahren werden kann. Der Linearantrieb, der auf einem Hydraulikzylinder beruht, ist in den Greifer 21 der Greifeinheit 14 integriert, wie dies insbesondere in der 4 zu erkennen ist. Der Greifer 21 umfasst ein Trägerrohr 22, an dessen Enden jeweils eine Greifvorrichtung vorgesehen ist. Das Trägerrohr 22 ist in längsaxialer Richtung beweglich in einem Führungsrohr 23 gelagert, das mit einem Träger 24 der Greifeinheit 14 verbunden ist. Auf dem Träger 24 befinden sich unter anderem die Antriebswellen 18, 20 und die Hydraulikmotoren 17, 19 der Zahnstangenantriebe sowie zwei Führungsbuchsen 25 für die vertikalen Zahnstangen 15 und Führungsrollen 26 für die horizontalen Zahnstangen 16.
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Innerhalb des Trägerrohrs 22 befindet sich der Hydraulikzylinder, dessen Zylinder 27 über einen Querbolzen 28 mit dem Führungsrohr 23 und dessen Kolben 29 an einem Ende mit dem Trägerrohr 22 verbunden ist. Ein Einfahren des Hydraulikzylinders bewirkt demnach, dass sich dasjenige Ende des Trägerrohrs 22, an dem der Kolben 29 des Hydraulikzylinders festgelegt ist, in Richtung des Zylinders 27 und folglich auf das Führungsrohr 23 zubewegt. Der Querbolzen 28 sowie zwei Hydraulikanschlüsse 30 des Hydraulikzylinders werden dabei in zwei Führungsnuten des Trägerrohrs 22 geführt. Ein Ausfahren des Zylinders 27 bewirkt eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung.
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Jede der Greifvorrichtungen umfasst zwei Greifelemente 31, die wippenartig um eine Schwenkachse 32 gedreht werden können. Die Greifelemente 31 jeder Greifvorrichtung werden mittels einer vorgespannten Feder (nicht dargestellt) in die in den 3 und 4 dargestellte geöffnete Position beaufschlagt. Ein Schließen der Greifelemente 31 wird bewirkt, indem mittels eines kleinen Hydraulikzylinders 33 ein Keil 34 von oben in den von den beiden Greifelementen 31 gebildeten Zwischenraum geschoben wird, wodurch die oberen Enden der beiden Greifelemente 31 nach außen ausgelenkt und die gegenüberliegenden, d.h. unteren Enden der Greifelemente 31 aufeinander zu gefahren werden, wobei ein Gestängeschuss 2 umgriffen werden kann.
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In der 2 ist dargestellt, wie mittels der Übergabevorrichtung 4 der oberste von mehreren in einem Trennfach des Gestängemagazins 1 gelagerten Gestängeschüssen 2 gegriffen wird. Die Greifeinheit 14 der Übergabevorrichtung 4 ist dazu in das Innere des Gestängemagazins 1 hineingefahren worden. Nach dem Greifen des Gestängeschusses 2 mit den Greifelementen 31 wird die Greifeinheit 14 über den vertikalen Zahnstangenantrieb wieder nach oben verfahren, bis die Greifeinheit 14 einschließlich des daran fixierten Gestängeschusses 2 oberhalb des Gestängemagazins 1 positioniert ist. Daraufhin wird die Greifeinheit 14 mit dem Gestängeschuss 2 mittels des horizontal ausgerichteten Zahnstangenantriebs quer verfahren, bis diese oberhalb des Grundträgers 5 der Bohrlafette 3 positioniert sind. Daraufhin wird die Greifeinheit 14 mit dem Gestängeschuss 2 soweit abgesenkt, bis der Gestängeschuss 2 mit seiner Längsachse koaxial zu der Bohrgestängeachse der Bohrlafette 3 positioniert ist. Durch ein Aktivieren des in die Greifeinheit 14 integrierten Linearantriebs kann der vorderseitig an dem Gestängeschuss 2 vorgesehene Gewindebolzen in die entsprechende Gewindebuchse des letzten Gestängeschusses 2 des Bohrgestänges eingeschoben werden. Daraufhin wird der Rotationsantrieb des Antriebsschlittens rückseitig mit dem anzusetzenden Gestängeschuss 2 verbunden und die Greifelemente 31 von dem dann lagefixierten Gestängeschuss 2 gelöst. Durch ein Rotieren des Rotationsantriebs einschließlich des angesetzten Gestängeschusses 2 und unter gleichzeitiger Fixierung des bereits verbohrten Bohrstrangs mittels der Klemmeinheit der Bohrlafette wird der angesetzte Gestängeschuss 2 mit dem Bohrgestänge verschraubt. Daraufhin kann der Bohrbetrieb fortgesetzt und das um den neuen Gestängeschuss verlängerte Bohrgestänge soweit in das Erdreich vorgetrieben werden, bis der Antriebsschlitten am unteren Ende des Grundträgers 5 der Bohrlafette 3 angelangt ist. Dann wird das hintere Ende des Bohrgestänges erneut geklemmt und der Rotationsantrieb durch ein Rotieren in entgegengesetzter Richtung von dem Bohrgestänge gelöst. Daraufhin kann er wieder an das hintere Ende des Grundträgers 5 der Bohrlafette 3 verfahren werden und unter Wiederholung der bereits beschriebenen Betriebsschritte ein weiterer Gestängeschuss 2 aus dem Gestängemagazin 1 entnommen und mit dem Bohrgestänge verbunden werden.