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EP0812377B1 - Hydraulische verrohrungsmaschine als anbaugerät für eine mobile drehbohranlage - Google Patents

Hydraulische verrohrungsmaschine als anbaugerät für eine mobile drehbohranlage Download PDF

Info

Publication number
EP0812377B1
EP0812377B1 EP96907991A EP96907991A EP0812377B1 EP 0812377 B1 EP0812377 B1 EP 0812377B1 EP 96907991 A EP96907991 A EP 96907991A EP 96907991 A EP96907991 A EP 96907991A EP 0812377 B1 EP0812377 B1 EP 0812377B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
torque
basic element
kelly
drilling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96907991A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0812377A1 (de
Inventor
Theo Fromme
Josef Roob
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
M.F.I. MATERIEL DE FOND ET D'INDUSTRIE
Original Assignee
Fromme Theo Dipl-Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fromme Theo Dipl-Ing filed Critical Fromme Theo Dipl-Ing
Publication of EP0812377A1 publication Critical patent/EP0812377A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0812377B1 publication Critical patent/EP0812377B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/024Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting having means for adapting to inclined terrain; having means for stabilizing the vehicle while drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00Rotary drilling
    • E21B3/02Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/025Surface drives for rotary drilling with a to-and-fro rotation of the tool

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic piping machine as an attachment for a mobile rotary drilling rig for Manufacture of cased bores for piles or wells using so-called dry rotary drilling tools with one hydraulically height-adjustable basic body, with stationary supported outriggers, and one with the undercarriage of the excavator related flexible linkage as well a hydraulic-mechanical one rotatably mounted in the base body Clamping device for transmission of the drive torque on the drill pipes.
  • the soil using cutting and milling tools solve and also promote from the ground, can be used to Screw in the necessary pipes to protect the borehole.
  • the rotary drive - also called power turret - is height adjustable guided on a drilling mast, which for drilling required torque is obtained via a pipe adapter transmits directly to the drill pipe. By connecting one The torque can be increased by another drive motor.
  • the increased torque is sufficient not enough to turn the drill pipes into the control depths.
  • An even greater increase in power of the drive torque in the turret would overload the drilling mast and the uppercarriage.
  • Oscillating casing machines are also common used, in which the drill pipes at a rotation angle of about 25 ° to 30 ° back and forth.
  • the practice has proved that drill pipes with the same earth resistance turning faster and lighter in terms of torque let it turn in as such, only by a short way back and forth, that is, oscillating, especially when if harder layers of soil, e.g. B. light rock, drive through Need to become.
  • the object of the invention is a rotating hydraulic Piping machine with hydraulic-mechanical tensioning device in connection with a rotary drilling rig, which does not need its own hydraulic drive to drill pipes also screw in to greater depths. Heard here it essential to the further object of the invention, the casing machine in terms of weight and height, that they are with the rotary drilling rig as a closed, movable Insert, transport and move the unit lets, and above all, that through interchangeably combinable Drive units optionally on the drill pipes transferable torque to the locally prevailing Adjust earth resistance or increase if necessary leaves.
  • the invention is based on a known hydraulic Piping machine as an attachment for a mobile rotary drilling rig with the features mentioned at the beginning, and it includes as a first solution to the problem described above a torque increasing, a drive or chain sprocket containing power transmission between the in Basic body rotatably mounted, hydraulic-mechanical Clamping device and one in one attached to the base body Mounted Kelly box for mounting of the torque transmitted by a Kelly rod from a power turret that can be raised and lowered on a drilling mast.
  • the torque of the power turret passed into the piping machine according to the invention and there converted into a greater torque can be both over the Kelly rod (drill pipe) or over a connection adapter.
  • the second, alternative embodiment of the invention can transfer the torque instead of over a Kelly rod can also be done via a connection adapter.
  • the Kelly box is arranged and this is with one Counter adapter for that can be raised and lowered with the on the drilling mast guided power turret directly connected connection adapter used so that the torque of the power turret increased to the hydraulic-mechanical clamping of the drill pipe Clamping device is transmitted.
  • a gear drive can be used as a power transmission Sprocket / sprocket pairing or a chain drive as sprocket / sprocket pairing be used.
  • the Kelly rod can or the connection adapter with the Kelly box of the piping machine be engaged; the incoming Torque is then inside the body of the casing machine through the power transmission gear in one greater torque converted with a lower number of revolutions and transferred to the drill pipe.
  • the drill pipe can be also in greater drilling depths or through harder soil layers Bring in fully, without a separate hydraulic drive would be required for the casing machine. Used are exclusively those of the power turret and Drill pipe or the Kelly rod coming torques.
  • connection option for parts the power transmission such as the drive pinion or sprocket, and the extension box enclosing the Kelly box is; it can then be the drill pipe or the Kelly rod seen from the carrier vehicle either left or be engaged on the right of the base body.
  • the each free-standing connection for this junction box can advantageously for attaching a plastic lubricating pinion be used.
  • the basic body of the piping machine according to the invention is preferably through a linkage with the undercarriage connected to the rotary drilling rig.
  • This can e.g. by means of hydraulic adjustable telescopic rods or mechanical telescopic happen that attack the body on both sides.
  • Torque of the drill pipe or the Kelly rod over that Power transmission and the hydraulic-mechanical Clamping device is transferred to the drill pipe on the shortest route in the stable undercarriage of the rotary drilling rig headed.
  • This form of training is also simple producible that replaces the interchangeable Kelly box is powered by a hydraulic gear motor, its hydraulic supply by connecting to the hydraulic drive system the drive motor of the excavator can be manufactured. Thereby becomes the powerful energy source of the traction motor for torque transmission used on the drill pipe.
  • a connection for an attachment housing to accommodate a Tooth or chain sprocket is provided, then can also a hydraulic motor is connected to this second attachment housing and to reinforce what is to be transferred to the drill pipe Torque are used.
  • the invention thus opens up for a generic one hydraulic piping machine as an attachment to one Excavator for a mobile rotary drilling rig three variable options, to transfer the drive power to the drill pipe.
  • a task Piping machine in a light and easy Easy to implement from drilling point to drilling point to create that up to now in a way not yet known to very high drive power as torque on the Can transfer drill pipe, given the possibility is, depending on the local conditions gradually adjust the drive power.
  • the base body 1 of the piping machine is on the undercarriage 10 through the linkages 9 in connection with the Telescopic rods 23, 24 coupled.
  • the basic body 1 is Hydraulically height-adjustable by means of a lifting foot cylinder 7 supported by claws 8 on the ground.
  • a hydraulic-mechanical (Wedge) clamping device 2 for the drill pipe 17 arranged; it is rotatably supported by ball races 4.
  • the clamping device is with hydraulic clamping cylinders 6 provided for actuating a clamping wedge arrangement.
  • the clamping device 2 has a circumference Sprocket 3 or sprocket 25 with ring bearings on, the one with a drive pinion 5 or via a drive chain 27 engages with the chain sprocket 26.
  • the drive or chain sprocket 5 or 26 is in one side mounted on the base body 1 mounting housing 11 and is in active connection with a so-called Kelly Box 12, for the positive reception of the pivot 22 of the Kelly rod 19 is used.
  • the piping machine is preferably on the base body 1
  • the drill pipe or the Kelly rod 19 optionally brought into engagement on the left or right of the base body 1 can be.
  • the connection that is not used can be used for the attachment of a plastic lubricating pinion 20 used be (Fig. 2 to 4).
  • both mounting housings 11 each equip a drive pinion 5
  • the arrangement can be taken such that a drive pinion 5 with a Kelly box 12 is operatively connected, which the Torque by engagement of the pivot 22 of the Kelly rod 19 receives while the other drive pinion 5 with a hydraulic geared motor 28 (Fig. 7 to 10) coupled is connected to the chassis hydraulic system of the carrier vehicle is connected and supplies the hydraulic motor.
  • the drill pipe 17 Before using the piping machine according to the invention the drill pipe 17 through the open clamping device 2 out and with the lowered power head 13 over the Connection adapter 14 and the tube adapter 29 directly brought in rotating, pushing. Only when the skin friction the drill pipe 17 becomes larger than the maximum Torque of the rotary head 13 is on the drill pipe 17 the hydraulic-mechanical clamping device 2 is clamped, so that a torque is immediately on the coat of the drill pipe 17 can be transmitted.
  • This clamp connection of the drill pipe 17 with the clamping device 2 can in addition to the torque initiation described above from the rotary head 13 via the connection adapter 14 and the tube adapter 29 to an additional Torque transmission can be used in accordance with the further teaching of the invention instead of the Kelly box 12 with at least one of the drive or chain sprockets 3 or 26 a hydraulic geared motor 28 is coupled, so that whose torque is increased via the power transmission is transferred to the drill pipe.
  • the hydraulic gear motor 28 is connected to the chassis hydraulic unit and is supplied by this system.
  • the invention thus enables several possible combinations of the drives transmitting the torque and thus the drive power. and it is taking advantage of the of these possibilities, namely increased performance of the Power turret 13 with an auxiliary motor and direct Power transmission to the drill pipe and simultaneous introduction of torque via the two add-on housings 11 on both sides of the base body 1 on the clamping device 2 a high drilling capacity, sufficient for large piping depths to reach.
  • the greater reaction forces from the stronger torque can be made in the shortest possible way from the base body 1 via the Linkage 9 by means of hydraulically or mechanically adjustable Telescopic rods 23, 24 by introducing them into the undercarriage dissipate.

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Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper, mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen, und einer mit dem Unterwagen des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung sowie einer im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre.
Mit diesen Drehbohranlagen für das Trocken-Drehbohrverfahren, die mittels Schneid- und Fräswerkzeugen das Erdreich lösen und auch aus dem Boden fördern, lassen sich die zum Schutz des Bohrloches erforderlichen Rohre eindrehen. Dabei wird der Drehantrieb - auch Kraftdrehkopf genannt - höhenverstellbar an einem Bohrmast geführt, der das zum Bohren erforderliche Drehmoment wird über einen Rohr-Adapter direkt auf das Bohrrohr überträgt. Durch Zuschalten eines weiteren Antriebsmotors kann das Drehmoment gesteigert werden.
In vielen Fällen reicht auch das vergrösserte Drehmoment nicht aus, um die Bohrrohre bis in die Regeltiefen, einzudrehen. Eine noch grössere Leistungs-Erhöhung des AntriebsDrehmoments im Kraftdrehkopf würde zur Überlastung des Bohrmastes und des Oberwagens führen.
Vielfach werden auch oszillierende Verrohrungsmaschinen eingesetzt, bei denen die Bohrrohre in einem Drehwinkel von ca. 25° bis 30° hin und her bewegt werden. Die Praxis hat erwiesen, dass sich Bohrrohre bei gleichen Erdwiderständen drehend schneller und auf das Drehmoment bezogen leichter eindrehen lassen als solche, die nur auf kurzem Wege hin und her, also oszillierend, bewegt werden, besonders dann, wenn härtere Bodenschichten, z. B. leichter Fels, durchfahren werden müssen.
Bekannte drehende Verrohrungsmaschinen mit hydraulisch-mechanischer Spannvorrichtung sind mit einem separaten Antrieb mit hydraulischen Getriebemotor versehen. Diese Bohr-Aggregate sind derart schwer und hoch, so dass das Umsetzen von Bohrpunkt zu Bohrpunkt als geschlossene Einheit mit der Drehbohranlage nicht möglich ist. Ausserdem verteuern die Kosten der Getriebemotore die Vorrichtung, und deren Baugrössen führen zu hohen, umgünstigen Bauhöhen der Grundkörper.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine drehende hydraulische Verrohrungsmaschine mit hydraulisch-mechanischer Spannvorrichtung in Verbindung mit einer Drehbohranlage zu schaffen, die keinen eigenen Hydraulikantrieb benötigt, um Bohrrohre auch in grössere Tiefen einzudrehen. Hierbei gehört es wesentlich zur weiteren Aufgabe der Erfindung, die Verrohrungsmaschine in Gewicht und Bauhöhe derart auszubilden, dass sie sich mit der Drehbohranlage als geschlossene, bewegliche Einheit einsetzen, transportieren und umsetzen lässt, und vor allem auch, dass durch austauschbar kombinierbare Antriebseinheiten wahlweise das auf die Bohrrohre übertragbare Drehmoment sich an die örtlich vorherrschenden Erdwiderstände anpassen bzw. sofern erforderlich steigern lässt.
Die Erfindung geht aus von einer bekannten hydraulischen Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage mit den eingangs genannten Merkmalen, und sie umfasst als eine erste Lösung der oben beschriebenen Aufgabe ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe zwischen der im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung und einer in einem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse gelagerten Kelly-Box zur Aufnahme des von einer Kelly-Stange übertragenen Drehmoments von einem an einem Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf.
Als eine alternative zweite Lösung dieser Aufgabe umfasst die Erfindung ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe zwischen der im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung und einer in einem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse als lösbares Verbindungsmittel zum Antriebs- oder Kettenritzel gelagerten Kelly-Box, in die ein Gegenadapter für einen mit einem an einem Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf direkt verbundenen Anschluss-Adapter einsetzbar ist, so dass das Drehmoment des Kraftdrehkopfes erhöht auf die das Bohrrohr klemmende hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung übertragbar ist.
Nach der Erfindung wird das Drehmoment des Kraftdrehkopfes in die erfindungsgemässe Verrohrungsmaschine geleitet und dort in ein grösseres Drehmoment umgewandelt. Dies kann sowohl über die Kellystange (Bohrgestänge) oder aber über einen Anschluss-Adapter erfolgen.
Nach der zweiten, alternativen Ausbildungsform der Erfindung kann die Übertragung des Drehmomentes statt über eine Kelly-Stange auch über einen Anschluss-Adapter erfolgen. In dem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse ist auch in diesem Fall die Kelly-Box angeordnet, und diese ist mit einem Gegenadapter für den mit dem am Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf direkt verbundenen Anschluss-Adapter eingesetzt, so dass das Drehmoment des Kraftdrehkopfs erhöht auf die das Bohrrohr klemmende hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung übertragen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dies im wesentlichen durch folgende Massnahmen verwirklicht:
  • a) die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung an ihrem Aussenumfang einen Zahnkranz oder einen Kettenzahnkranz aufweist, und
  • b) in dem seitlich am Grundkörper der Verrohrungsmaschine angeordneten Anbaugehäuse ein mit dem Zahnkranz oder Kettenzahnkranz im Zahn- oder Ketteneingriff stehendes Antriebsritzel oder Kettenritzel gelagert, welches mit einer Kelly-Box in Wirkverbindung steht, mit welcher
  • c) der Drehzapfen der am Bohrmast der Anlage hydraulisch heb- und senkbar geführten Kelly-Stange als lösbares Verbindungsmittel in Eingriff gebracht werden kann.
  • Als Kraftübertragungsgetriebe kann ein Zahnradantrieb als Zahnkranz/Zahnritzel- Paarung oder ein Kettentrieb als Kettenzahnkranz/Kettenritzel-Paarung eingesetzt sein.
    Wenn das durch einen Bohrrohr-Adapter vom Kraftdrehkopf direkt auf das Bohrrohr übertragene Drehmoment zum Eindrehen der Bohrrohre nicht mehr ausreicht, kann die Kelly-Stange oder der Anschluss-Adapter mit der Kelly-Box der Verrohrungsmaschine in Eingriff gebracht werden; das ankommende Drehmoment wird dann innerhalb des Grundkörpers der Verrohrungsmaschine durch das Kraftübertragungsgetriebe in ein grösseres Drehmoment mit geringerer Umdrehungszahl umgewandelt und auf das Bohrrohr übertragen.
    Mit dem so vergrösserten Drehmoment lässt sich das Bohrrohr auch in grössere Bohrtiefen oder durch härtere Bodenschichten volldrehend einbringen, ohne dass ein eigener Hydraulikantrieb für die Verrohrungsmaschine erforderlich wäre. Genutzt werden ausschliesslich die vom Kraftdrehkopf und vom Bohrgestänge bzw. der Kelly-Stange kommenden Drehmomente.
    Indem die baugrossen und kostenaufwendigen Hydraulik-Getriebemotore innerhalb der Verrohrungsmaschine entfallen, wird deren Eigengewicht und auch ihre Bauhöhe so verringert, dass das Umsetzen der Verrohrungsmaschine zusammen mit der Drehbohranlage als Trägergerät in geschlossener Einheit möglich ist. Wegen der reduzierten Bauhöhe ist eine 360°-Schwenkung des Oberwagens der Bohranlage möglich.
    Es ist von Vorteil, wenn beidseitig am Grundkörper der Verrohrungsmaschine eine Anschlussmöglichkeit für das Teile des Kraftübertragungsgetriebes, wie Antriebsritzel oder Kettenrad, und die Kelly-Box umschliessende Anbaugehäuse vorgesehen ist; es kann dann das Bohrgestänge bzw. die Kelly-Stange vom Trägerfahrzeug aus gesehen wahlweise links oder rechts am Grundkörper in Eingriff gebracht werden. Der jeweils freistehende Anschluss für dieses Anbaugehäuse kann in vorteilhafter Weise für das Anbringen eines Kunststoff-Schmierritzels genutzt werden.
    Vorzugsweise ist der Grundkörper der erfindungsgemässen Verrohrungsmaschine durch eine Anlenkung mit dem Unterwagen der Drehbohranlage verbunden. Dies kann z.B. mittels hydraulisch verstellbarer Teleskopstangen oder mechanischer Teleskopierung geschehen, die beidseitig am Grundkörper angreifen. Dadurch werden die grossen Reaktionskräfte, die an der Verrohrungsmaschine auftreten, wenn erfindungsgemäss das Drehmoment des Bohrgestänges bzw. der Kelly-Stange über das Kraftübertragungsgetriebe und die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung auf das Bohrrohr übertragen wird, auf dem kürzesten Weg in den stabilen Unterwagen der Drehbohranlage geleitet.
    Eine weitere dritte Ausführungsform der Erfindung zur Lösung der gestellten, eingangs beschriebenen Aufgabe bei einer gattungsgemässen Verrohrungsvorrichtung umfasst
  • a) ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel Kraftübertragungsgetriebe zwischen der im Grundkörper drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung und einer in einem am Grundkörper befestigten Anbaugehäuse als lösbares Verbindungsmittel zum Antriebs-oder Kettenritzel gelagerten Kelly-Box, die gegen einen ansetz- und mit dem Antrieb- oder Kettenritzel verbindbaren Hydraulik-Getriebemotor austauschbar ist, der mittels Hydraulik-Leitungsverbindungen an die Hyraulikantriebsanlage des Fahrmotors des Baggers angeschlossen ist sowie
  • b) Ankupplung des an den an einem Bohrmast heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf angeschlossenen Anschluss-adapters an einen mit dem Bohrrohr verbundenen Rohr-Adapter.
  • Diese Ausbildungsform ist in ebenfalls einfacher Weise dadurch herstellbar, dass die austauschbare Kelly-Box ersetzt wird durch einen Hydraulik-Getriebemotor, dessen Hydraulikversorgung durch Anschliessen an die Hydraulik-Antriebsanlage das Fahrmotors des Baggers herstellbar ist. Dadurch wird die starke Energiequelle des Fahrmotors zur Drehmomentübertragung auf das Bohrrohr genutzt.
    Wenn, wie ebenfalls vorgeschlagen, am Grundkörper beidseitig ein Anschluss für ein Anbaugehäuse zur Aufnahme eines Zahn- oder Kettenritzels vorgesehen ist, dann kann auch an diesem zweiten Anbaugehäuse ein Hydraulikmotor angeschlossen und zur Verstärkung des auf das Bohrrohr zu übertragenden Drehmoments eingesetzt werden.
    Erfindungsgemäss steht eine weitere selbständige Energie-Antriebsquelle unabhängig von der Fahrmotorhydraulik des Baggers von dem am Bohrmast höhenverschiebbar geführten Kraftdrehkopf zur Verfügung, der mit seinem angeschlossenen Anschlussadapter an einen mit dem Bohrrohr verbundenen Rohr-adapter ankuppelbar ist.
    Damit eröffnet die Erfindung bei einer gattungsgemässen hydraulischen Verrohrungsmaschine als Anbaugerät an einen Bagger für eine mobile Drehbohranlage drei variable Möglichkeiten, die Antriebsleistung auf das Bohrrohr zu übertragen. Damit löst sie die eingangs genannte Aufgabe, eine solche Verrohrungsmaschine in einer leichten und ohne weiteres von Bohrpunkt zu Bohrpunkt einfach umsetzbaren Ausbildungsweise zu schaffen, die in bisher nicht bekannter Weise bis zu sehr hohen Antriebsleistungen als Drehmoment auf das Bohrrohr zu übertragen vermag, wobei die Möglichkeit gegeben ist, je nach den örtlich vorherrschenden Verhältnissen die Antriebsbleistungen stufenweise anzupassen.
    Weitere Merkmale der Erfindung können dem in der Zeichnung dargestellten und im folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiel entnommen werden. Es zeigen
    Fig. 1
    in Seitenansicht den erfindungswesentlichen Teil einer Drehbohranlage mit der erfindungsgemässen Verrohrungsmaschine und Drehmomentübertragung mittels Kelly-Stange;
    Fig. 2
    die wesentlichen Teile der Maschine nach Fig. 1 in Vorderansicht mit seitlich aus der Bohrachse verschwenktem Bohrmast;
    Fig. 3
    eine Draufsicht der Drehbohranlage gemäss Fig. 1 unterhalb der Linie A-A mit seitlich verschwenktem Oberwagen und Bohrmast;
    Fig. 4
    die Vorderansicht gemäss Fig. 2 bei bevorstehender Drehmomenteinleitung über den Kraftdrehkopf-Anschluss-Adapter;
    Fig. 5
    teilweise im Schnitt die erfindungsgemässe Verrohrungsmaschine mit eingesetztem Bohrrohr und Drehmomenteinleitung über die Kelly-Stange und die Kelly-Box mit einem Zahnrad-Kraftübertragungsgetriebe
    Fig. 6
    teilweise im Schnitt die erfindungsgemässe Verrohrungsmaschine gemäss Fig. 5, jedoch mit einem Kettentrieb als Kraftübertragungsgetriebe;
    Fig. 7
    in Seitenansicht den erfindungswesentlichen Teil einer Drehbohranlage mit der erfindungsgemässen Drehbohrmaschine und Drehmomentübertragung mittels Kraftdrehkopf und Adapteranordnung sowie auch mit Hydraulikmotor auf die Spannvorrichtung
    Fig. 8
    eine Draufsicht der Drehbohranlage gemäss Fig. 7 von unterhalb der Linie B-B
    Fig. 9
    einen vertikalen Schnitt C-C durch den Grundkörper der Verrohrungsmaschiune gemäss Fig. 8 mit einem Zahnradkraftübertragungsgetriebe ;
    Fig. 10
    einen vertikalen Schnitt C-C durch den Grundkörper der Verrohrungsmaschine gemäss Fig. 8 mit einem Kettentrieb als Kraftübertragungsgetrtriebe.
    In den Fig. 1, 3, 7 und 8 ist erkennbar, wie am Unterwagen 10 des Baggers als Trägerfahrzeug mittels der Anlenkungen 9 und 23, 24 die Verrohrungsmaschine mit ihren Grundkörper 1 angekuppelt ist. Am Oberwagen 16 ist in bekannter Weise ein Bohrmast 15, auch Bohrmäkler genannt, angelenkt, an welchem heb- und senkbar der Kraftdrehkopf 13 geführt ist. Mit dem Kraftdrehkopf 13 verbunden ist ein Anschluss-Adapter 14, der zur Übertragung des Drehmomentes vom Kraftdrehkopf 13 auf das Bohrrohr 17 mit diesem mittels des Rohr-Adapters 29 in formschlüssige Verbindung gebracht werden kann.
    An den Unterwagen 10 ist der Grundkörper 1 der Verrohrungsmaschine durch die Anlenkungen 9 in Verbindung mit den Teleskopstangen 23, 24 angekuppelt. Der Grundkörper 1 ist durch Hub-Fusszylinder 7 hydraulisch höhenverstellbar und durch Abstützpratzen 8 auf dem Erdboden ortsfest aufgelagert.
    Ferner ist in dem Grundkörper 1 ist eine hydraulisch-mechanische (Keil-)Spannvorrichtung 2 für das Bohrrohr 17 angeordnet; sie ist durch Kugellaufringe 4 drehbar gelagert. Die Spannvorrichtung ist mit hydraulischen Spannzylindern 6 zur Betätigung einer Spannkeilanordnung versehen. An ihrem Umfang weist die Spannvorrichtung 2 einen Zahnkranz 3 oder Kettenzahnkranz 25 mit Kranzlagern auf, der mit einem Antriebsritzel 5 oder über eine Antriebskette 27 mit dem Kettenritzel 26 in Eingriff steht. Das Antriebs- oder Kettensritzel 5 bzw. 26 ist in einem seitlich am Grundkörper 1 angeordneten Anbaugehäuse 11 gelagert und steht mit einer sogenannten Kelly-Box 12 in Wirkverbindung, die zur zur formschlüssigen Aufnahme des Drehzapfens 22 der Kelly-Stange 19 dient.
    Vorzugsweise ist am Grundkörper 1 der Verrohrungsmaschine beidseitig je eine Anschlussmöglichkeit für ein Anbaugehäuse 11 vorgesehen; jedes Anbaugehäuse kann mit einem Antriebsritzel 5 oder einem Kettenritzel 26 versehen sein, so dass - vom Trägerfahrzeug der Drehbohranlage aus gesehen - das Bohrgestänge bzw. die Kelly-Stange 19 wahlweise links oder rechts am Grundkörper 1 in Eingriff gebracht werden kann. Der jeweils nicht benutzte Anschluss kann für die Anbringung eines Kunststoff-Schmierritzels 20 genutzt werden (Fig. 2 bis 4).
    Es ist jedoch auch möglich beide Anbaugehäuse 11 mit je einem Antriebsritzel 5 auszurüsten, wobei die Anordnung derart getroffen sein kann, dass ein Antriebsritzel 5 mit einer Kelly-Box 12 in Wirkverbindung steht, welche das Drehmoment durch Eingriff des Drehzapfens 22 der Kelly-Stange 19 erhält, während das andere Antriebsritzel 5 mit einem Hydraulik-Getriebemotor 28 (Fig. 7 bis 10) gekuppelt ist, der an die Fahrwerks-Hydraulikanlage des Trägerfahrzeugs angeschlossen ist und den Hydraulikmotor versorgt.
    Mit dem Kraftdrehkopf 13 in drehfester Verbindung steht die als Bohrgestänge wirkende und in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Kelly-Stange 19. Der Oberwagen 16 mit dem Bohrmast 15 ist horizontal verschwenkt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, so dass die Kelly-Stange 19 in die Kelly-Box 12 des Anbaugehäuses 11 durch Absenken einkuppelbar ist.
    Ferner ist es auch möglich - siehe Fig. 4 - an einem mit einem Antriebsritzel 3 oder einem Kettenritzel 26 ausgerüsteten Anbaugehäuse (11) entweder mit der Kelly-Box 12 oder unmnittelbar mit den vorgenannten Ritzeln verbunden einen Gegenadapter 18 anzuordnen, der mit dem Anschluss-Adapter 14 am Kraftdrehkopf 13 kuppelbar ist. Auf diese Weise kann das Drehmoment des Kraftdrehkopfes 13 ganz erheblich gesteigert werden.
    Vor dem Einsatz der erfindungsgemässen Verrohrungsmaschine wird das Bohrrohr 17 durch die offene Spannvorrichtung 2 geführt und mit dem abgesenkten Kraftdrehkopf 13 über den Anschluss-Adapter 14 und den Rohr-Adapter 29 direkt drehend, drückend eingebracht. Erst dann, wenn die Mantelreibung des Bohrrohres 17 grösser wird als das maximale Drehmoment des Kraftdrehkopfes 13, wird auf dem Bohrrohr 17 die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung 2 festgeklemmt, so dass ein Drehmoment unmittelbar auf den Mantel des Bohrrohres 17 übertragen werden kann.
    Diese Klemm-Verbindung des Bohrrohres 17 mit der Spannvorrichtung 2 kann zusätzlich zu der obenbeschriebenen Drehmomenteinleitung vom Kraftdrehkopf 13 über den Anschluss-Adapter 14 und den Rohr-Adapter 29 zu einer zusätzlichen Drehmomentübertragung dadurch genutzt werden, dass gemäss der weiteren Lehre der Erfindung anstelle der Kelly-Box 12 mit wenigstens einem der Antriebs-oder Kettenritzel 3 bzw. 26 ein Hydraulik-Getriebemotor 28 gekuppelt ist, so dass dessen Drehmoment über das Kraftübertragungsgetriebe verstärkt auf das Bohrrohr übertragen wird. Der Hydraulik-Getriebemotor 28 ist an das Fahrwerks-Hyraulik-Aggregat angeschlossen und wird von dieser Anlage versorgt.
    Diese Möglichkeit kann erfindungsgemäss kombiniert werden, um mit dem mittels Kelly-Stange 19 über die Kelly-Box 12 und/oder mittels Anschluss-Adapter 14 und den mit der Kelly-Box 12 verbundenen Gegenadapter 18 auf eine oder beide der in einem oder beiden Anbaugehäuse 11 gelagerten Antriebs- oder Kettenritzel 3 bzw. 26 übertragbaren zusätzlichen Drehmoment die Bohrleistung zu steigern. Gemäss Fig. 6 kann das Übersetzungsgetriebe auch von einem Kettentrieb, bestehend aus dem Kettenrad 26, dem Kettenkranz 25 sowie der Kette 27 gebildet sein. Bei der Ausführungsform mit zwei Anbaugehäusen 11 beidseitig des Grundkörpers 1 kann ein Kettenantrieb auch dadurch verwirklicht werden, dass zwei Kettenkränze 25 gleichachsig nebeneinander angeordnet werden.
    Damit ermöglicht die Erfindung mehrere Kombinationsmöglichkeiten der Antriebe der Übertragung des Drehmoments und damit der Antriebsleistung. und es ist bei Ausnutzung der dieser Möglichkeiten, nämlicher verstärkte Leistung des Kraftdrehkopfes 13 mit einem Zusatzmotor und direkter Kraftübertragung auf das Bohrrohr und gleichtzeitige Drehmomenteinleitung über die beiden Anbaugehäuse 11 beidseitig des Grundkörpers 1 auf die Spannvorrichtung 2 eine hohe Bohrleistung, ausreichend für grosse Verrohrungstiefen zu erreichen.
    Die grösseren Reaktionskräfte aus dem stärkeren Drehmoment lassen sich auf kürzestem Wege vom Grundkörper 1 über die Anlenkung 9 mittels hydraulisch oder mechanisch verstellbarer Teleskopstangen 23, 24 durch Einleiten in den Unterwagen abführen.

    Claims (10)

    1. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper (1), mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen (8), und einer mit dem Unterwagen (10) des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung (9) sowie einer im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre (17),
      gekennzeichnet durch
      ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe (3, 5, 25, 26, 27) zwischen der im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) und einer in einem am Grundkörper (1) befestigten Anbaugehäuse (11) gelagerten Kelly-Box (12) zur Aufnahme des von einer Kelly-Stange (19) übertragenen Drehmoments von einem an einem Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf (13).
    2. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper (1) mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen (8) und einer mit dem Unterwagen (10) des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung (9) sowie einer im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre (17),
      gekennzeichnet durch
      ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) enthaltendes Kraftübertragungsgetriebe (3, 5, 25, 26, 27) zwischen der im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) und einer in einem am Grundkörper (1) befestigten Anbaugehäuse (11) als lösbares Verbindungsmittel zum Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) gelagerten Kelly-Box (12), in die ein Gegenadapter (18) für einen mit einem an einem Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf (13) direkt verbundenen Anschluss-Adapter (14) einsetzbar ist, so dass das Drehmoment des Kraftdrehkopfes (13) erhöht auf die das Bohrrohr (17) klemmende hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung (2) übertragbar ist.
    3. Verrohrungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
      a) die hydraulisch-mechanische Spannvorrichtung (2) an ihrem Aussenumfang einen Zahnkranz (5) oder einen Kettenzahnkranz (25) aufweist, und
      b) in dem seitlich am Grundkörper (1) der Verrohrungsmaschine angeordneten Anbaugehäuse (11) ein mit dem Zahnkranz (5) oder Kettenzahnkranz (25) im Zahn- oder Ketteneingriff stehendes Antriebsritzel (3) oder Kettenritzel (26) gelagert, welches mit einer Kelly-Box (12) in Wirkverbindung steht, mit welcher
      c) der Drehzapfen (22) der am Bohrmast (15) der Anlage hydraulisch heb- und senkbar geführten Kelly-Stange (19) als lösbares Verbindungsmittel in Eingriff gebracht werden kann.
    4. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kelly-Box (12) mit einem das Drehmoment übertragenden Gegenadapter (18) in Verbindung steht, auf welchen das Drehmoment des mit dem am Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopfes (13) direkt verbundenen Anschluss-Adapters (14) als lösbares Verbindungsmittel übertragbar ist.
    5. Verrohrungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig am Grundkörper (1) je eine Anschlussmöglichkeit für das Teil des Kraftübertragungsgetriebes (3, 26) und die Kelly-Box (12) umschliessende Anbaugehäuse (11) vorgesehen ist.
    6. Verrohrungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) mittels hydraulisch oder mechanisch verstellbarer Teleskopstangen (23, 24), die beidseitig am Grundkörper (1) angreifen, am Unterwagen (10) der Drehbohranlage mittels Anlenkung (9) angelenkt ist.
    7. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Anbaugerät für eine mobile Drehbohranlage zum Herstellen verrohrter Bohrungen für Pfähle oder Brunnen mittels sogenannter Trocken-Drehbohrwerkzeuge mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Grundkörper (1) mit ortsfest aufgelagerten Abstützpratzen (8), und einer mit dem Unterwagen (10) des Baggers in Verbindung stehenden flexiblen Anlenkung (9) sowie einer im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Bohrrohre (17),
      gekennzeichnet durch
      a) ein drehmomenterhöhendes, ein Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) Kraftübertragungsgetriebe (3, 5, 25, 26, 27) zwischen der im Grundkörper (1) drehbar gelagerten, hydraulisch-mechanischen Spannvorrichtung (2) und einer in einem am Grundkörper (1) befestigten Anbaugehäuse (11) als lösbares Verbindungsmittel zum Antriebs- oder Kettenritzel (3, 26) gelagerten Kelly-Box (12), die gegen einen ansetz- und mit dem Antrieb- oder Kettenritzel (3, 26) verbindbaren Hydraulik-Getriebemotor (28) austauschbar ist, der mittels Hydraulik-Leitungsverbindungen an die Hyraulikantriebsanlage des Fahrmotors des Baggers angeschlossen ist sowie
      b) Ankupplung des an den an einem Bohrmast (15) heb- und senkbar geführten Kraftdrehkopf (13) angeschlossenen Anschlussadapters (14) an einen mit dem Bohrrohr (17) verbundenen Rohr-Adapter (29).
    8. Verrohrungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zweiteilig und in ein Grundkörper-Oberteil (1a) und ein Grundkörper-Unterteil (1b) teilbar ist, wobei das Oberteil (1a) mit dem Unterteil (1b) mittels Ringflanschen gegeneinander justiert und durch Verschraubung verbunden ist.
    9. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) von geringerer Bauhöhe (h) ist als der Freiraum unterhalb der Unterkante des Bohrmastes (15) beträgt.
    10. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Bauhöhe (h) des Grundkörpers (1) höchstens 1 m beträgt.
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