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Vorrichtung an einer Drehbohrmaschine mit Drehan-
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trieb zum Verbinden zweier Bohrgestängeteile miteinander Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung an einer Drehbohrmaschine mit Drehantrieb zum
Verbinden eines ersten Teils eines Bohrgestänges mit einem zweiten Teil des Bohrgestänges,
wobei der erste Teil einen in eine Muffe des zweiten Teils eingreifenden Zapfen
aufweist und zwischen Zapfen und Muffe eine Verriegelungseinrichtung mit einem federbelasteten
Schnappstift im Zapfen und einem mit dem Schnappstift zusammenwirkenden Durchbruch
in der Muffe vorgesehen ist.
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Derartige Verbindungsvorrichtungen sind bekannt (z.B. DT-OS 2 319
599 und dienen im Betrieb zur Kupplung mehrerer Bohrstangen miteinander, um unterschiedliche
Bohrtiefen erreichen zu können. Der Zapfen dient dabei entsprechend seiner jeweiligen
Ausgestaltung zur Übertragung des Drehmoments für den Bohrbetrieb. Bei der Verwendung
solcher bekannter Vorrichtungen erfolgt
die Verbindung der letzten
zum Drehantrieb gerichteten Bohrstange über eine am Drehantrieb angeordnete Muffe.
Zum Lösen des Bohrgestänges wird im einfachsten Fall über ein gesondertes Werkzeug
der Schnappstift durch die Durchbrüche der Muffe hindurch bis zur Freigabe der Verriegelungseinrichtung
von außen zurückgedrückt. Zum mechanisierten Entriegeln dieser Verbindungsvorrichtungen
zum Zwecke des Lösens des Bohrgestänges ist ferner bekannt (D-PS 1 221 168), mit
Hilfe von in einer Verschiebemuffe angeordneten Druckstiften den Schnappstift durch
die Durchbrüche der Muffe hindurch zurückzudrücken. Dabei umschließt die Verschiebemuffe
die Muffe der Verbindungsvorrichtung , insbesondere die am Drehantrieb angeordnete
Muffe.
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In der modernen Bohrtechnik besteht in zunehmendem Maß ein drigendes
Bedürfnis für eine Fernbedienung bzw. Automatisierung insbesondere auch des Lösens
des Bohrgestänges. Die Verwendung der bekannten Löseeinrichtung auf der Muffe der
Verbindungsvorrichtung setzt jedoch der Fernbedienung und Automatisierung Hindernisse
entgegen, da dann die bekannte Vorrichtung zwar beim Lösen der Verbindung am Drehtisch
eingesetzt werden könnte, jedoch ihr Einsatz an der oberhalb der Klemm-oder Spannzange
gelegenen Verbindungsstelle des Bohrgestänges einen sehr großen Aufwand mit sich
bringen würde, nämlich eine mitbewegliche gesonderte Löseeinrichtung im Bereich
der dort gelegenen Muffe der oberen zu lösenden Bohrstange, die auch die automatische
oder fernbediente Handhabung der zu lösenden Bohrstange ganz erheblich behindern
würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art zu schaffen, die bei vereinfachtem Aufbau und einfacher Betätigung
eine Fernbedienung und Automatisierung des Gestängelösens erleichtett und in vielen
Fällen erst ermöglicht, und zwar unabhängig vom Jeweiligen Drehwinkel des Bohrgestänges.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Schnappstift des mit dem
Drehantrieb verbundenen Zapfens vom Zapfeninnern her gegen die Federwirkung rückholbar
ist. Hierdurch wird zunächst eine einfache
Löseeinrichtung im Bereich
des Drehantriebs erzielt, die im Bereich der Verbindungsvorrichtung keinerlei außenliegende
Bauelemente benötigt und aufweist. Ferner wird hinsichtlich der Fernbedienung und
Automatisierung folgender wesentlicher Vorteil erzielt: Durch eine einfache Umkehrung
der Folge Zapfen-Muffe im Bohrgestänge ist einerseits ein einfacher und für die
Fernbedienung und Automatisierung günstiger Lösevorgang am Drehantrieb zu erzielen.
Unabhängig von der jeweiligen Winkel stellung von Abtriebswelle und Bohrgestänge
kann durch Rückholen des Schnappstiftes die am Drehantrieb gelegene Verbindung gelöst
werden. Zum anderen führt die durch die Erfindung ermöglichte Umkehrung der Folgezapfen-Muffe
des Bohrgestänges zu einer Vereinfachung des Lösens der Verbindung oberhalb der
Klemm- oder Spannzange. Denn es kann nunmehr eine von außen über die Muffe wirkende
Löseeinrichtung, z.B, die geschilderte Bauform mit Verschiebemuffe, stationär angebracht
werden, da diese stationäre Löseeinrichtung über die Muffe der nächstfolgenden,
geklemmten Bohrstange wirkt.
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Die zu lösende Bohrstange bleibt daher völlig frei von besonderen
Lösemitteln und kann daher frei eingelegt oder ausgebaut werden. Insgesamt wird
daher ein einfaches fernbedientes und/oder automatisches Lösen mit ungehinderter
Handhabung ausschließlich der gelösten Bohrstange ermöglicht, wobei dies erreicht
wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des als Abtriebzapfen anzusehenden
Zapfens am Drehantrieb.der Drehbohrmaschine.
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Jach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schnappstift im
Zapfeninneren auf seinem Umfang mit der Kolbenringfläche versehen und ist in die
den Schnappstift aufnehmende Bohrung oberhalb der Kolbenringfläche ein Druckiitteeinleitbar'
wobei der Schnappstift ober- und unterhalb der Kolbenringfläche abgedichtet in der
Bohrung geführt ist. Es wird daher der Schnappstift selbst zugleich als Betätigungskolben
für die Entriegelung gegen seine Federkraft verwendet, und es sind lediglich in
Zapfen zusätzlich die erforderlichen Druckmittelleitungen bei entsprechender Ausgestaltung
der Schnappetiftbohrung
vorzusehen. Dabei ist zweckmäßig der außerhalb
der aufnehmenden Muffe gelegene Abschnitt des Zapfens von einer abgedichteten ortsfesten
Druckmittelzuführungshülse umschlossen, in deren innere Ringnut der Druckmittelzuführungskanal
für den Schnappstift mündet, Durch diese Ausführungsformen der Erfindung wird somit
eine für die Fernbedienung und Automatisierung besonders zweckmäßige und einfache
hydraulische Betätigung der Rückholbewegung des Schnappstifts erzielt.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb des
Zapfens ein Betätigungsglied längsverschieblich oder drehbar geführt und dessen
zum Schnappstift gerichtetes Ende mit einer Stellfläche versehen, die auf einer
am oder im Schnappstift angeordeten komplementären Betätigungsfläche gleitbar ist,
Bei längsverschieblicher Führung des Betätigungsglieds können Stellfläche und Betätigungsfläche
als zueinander komplementäre schiefe Ebenen ausgebildet sein. Bei drehbarer Führung
des Betätigungsglieds können Stell- und Betätigungsfläche Bestandteile eines E0enterantriebs
sein. In beiden Fällen wird mit Hilfe eines einfachen innerhalb des Zapfens geführten
Betätigungsglieds die Rückholung des Schnappstifts bewirkt, wobei das Betätigungsglied
durch geeignete Antriebsmittel verstellt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dabei das längsverschiebliche
Betätigungsglied auf seinem vom Schnappstift abgewandten Ende als Drucksittelkolben
ausgebildet sein, um auch hier die für die Fernbedienung und Automatisierung günstige
Druckmittelbetätigung des Rückhol- oder Lösevorgangs zu ermöglichen und zu erleichtern.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungsglied
an seinem vom Schnappstift abgewandten Ende mit einem Mitnehmerorgan versehen, an
dem ein auf dem Zapfenumfang verstellbares Antriebselement angreift. Das Antriebselement
kann dann seinerseits in einer für die Fernbedienung oder Automatisierung besonders
günstigen Weise beaufschlagt
werden, gegebenenfalls auch druckmittelbetätigt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Zapfen
ein oder mehrere Spülmittelkanäle außerhalb des Anordnungsbereichs des Schnappstiftes
oder des Schnappstiftes und seines Betätigungsglieds vorgesehen. Diese Spülmittelkanäle
werden somit außermittig geführt, um eine besonders günstige Querschnittsverteilung
und Spülmittelleitungsführung zu erzielen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung sind nur die-Jenigen Bestandteile
der Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die zur Erläuterung der
Erfindung beitragen. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen mit dem Drehantrieb
verbundenen Zapfen der Verbindungsvorrichtung in Ausgestaltung nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 entlang
der Linie II-II in Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in zwei Abwandlungen,
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang III-III in Fig. 2.
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In der Zeichnung sind zur Vereinfachung der Darstellung nur dieJenigen
Bestandteile der Verbindungsvorrichtung dargestellt, die zur Erläuterung der Erfindung
dienen. Insbesondere ist die den Zapfen aufnehmende Muffe der angrenzenden Bohrstange
nicht wiedergegeben. Die Muffe ist mit einer zur Zapfenausbildung komplementären
Innenfläche versehen sowie mit der Jeweils erforderlichen Anzahl von Eintrittsöffnungen
für den Schnappstift.
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In Fig. 1 ist der in geeigneter Weise mit dem Drehantrieb über seinen
rückwärtigen Abschnitt 1 verbundene Zapfen 2 dargestellt, der somit den Abtriebzapfen
für den Drehantrieb der Drehbohrmaschine darstellt. Der Zapfen ist in seinem von
der Muffe der nachfolgenden Bohrstange aufzunehmenden Teil in drei Abschnitten abgestuft.
Auf den mit dem Drehantrieb verbundenen zylindrischen Abschnitt 1 folgt ein erster
im Durchmesser verringerter Abschnitt 3 mit zylindrischem Querschnitt, darauf ein
als Vielkant, gemäß Fig. 3 z,B, als Sechskant ausgebildeter Mitnehmerabschnitt 4
und darauf ein letzter, im Durchmesser weiter verringerter zylindrischer Abschnitt
5. Im Vielkantabschnitt 4 ist der Schnappstift 6 gehalten, und zwar derart, daß
in der dargestellten Verriegelungslage das obere Ende des Schnappstifts 6 aus einer
der Flächen des Vielkants hervorsteht, um in einen zugeordneten Durchbruch der Muffe
einzugreifen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Schnappstift 6 mit einem
vorderen Abschnitt 6a und einem im Durchmesser vergrößerten rückwärtigen Abschnitt
6b versehen. Im Zapfen 2, 4 ist eine entsprechend gestaltete Querbohrung 7 vorgesehen,
in der der Schnappstift 6 gleitbar ist, Die Querbohrung 7 ist am rückwärtigen Ende
durch eine Verschlußplatte 8 verschlossen, und es ist zwischen dem rückwärtigen
Ende des Schnappstifts 6 und der Verschlußplatte 8 eine Druckfeder 9 in Gestalt
einer Schraubenfeder gespannt, die den Schnappstift in Richtung auf seine dargestellte
Verriegelungslage belastet.
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Zwischen den Schnappstiftabschnitten 6a und 6b ist eine Kolbenringfläche
6c gebildet, die in der dargestellten Verriegelungslage zugleich als Anschlag für
die Austrittsbewegung des Schnappstifts 6 dient. Zu der Querbohrung 7 zur FUhrung
des Schnappstifts 6 ist ein Druckmittelkanal 10- derart geführt, daß er wenigstens
zu einem Teil seines Querschnitts oberhalb der Kolbenringfläche 6c des Schnappstifts
6 in die Bohrung 7 mündet. Es bilden somit der Abschnitt 6b des Schnappstifts 6
und der zugehörige Teil der Querbohrung 7 des Zapfens 2, 4 einen Druckmittelantriebakolben
für die Rückholbewegung des Schnappstifts 6 entgegen der Wirkung der Feder 9. Die
Abschnitte
6a und 6b des Schnappstifts 6 sind durch geeignete
Ringdichtungen 11 in der Querbohrung 7 abgedichtet. Zur Druckmittelzufuhr zum Druckmittelkanal
10 ist der außerhalb der aufnehmenden Muffe gelegene Abschnitt 1 des Zapfens 2 von
einer abgedichteten ortsfesten Druckmittelzuführungshülse 12 umschlossen, in deren
Innenfläche eine Ringnut 13 eingearbeitet ist, in die über einen Querkanal 14 der
Druckmittelkanal 10 mündet. Rechts in Fig. 1 ist einer der im folgenden noch beschriebenen
Spülmittelkanäle 15 sichtbar.
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Zum Lösen der Bohrstange vom Zapfen 2 des Drehantriebs wird über
die Druckmittelzuführungshülee 12 über den Druckmittelanschluß 16, die Ringnut 13,
den Querkanal 14 und den Druckmittelkanal 10 die Kolbenringfläche 6c des Schnappstifts
6 mit Druckmittel beaufschlagt und so der Schnappstift 6 gegen die Wirkung der Feder
9 vom Zapfeninnern her rückgeholt, bis das hervorstehende Ende des Schnappstifts
6 aus dem zugehörigen Durchbruch der Muffe heraustritt und der Zapfen 2 aus der
Muffe der Bohrstange gezogen werden kann. Das Rückholen des Schnappstifts 6 ist
in jeder möglichen Drehwinkelstellung der Bohrstange möglich.
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In Fig. 2 und 3 ist wiederum der mit dem Drehantrieb verbundene Zapfen
2 mit seinen Abschnitten 1, 3, 4 und 5 dargestellt. Fig. 2 und 3 zeigen eine andere
Ausführungsform für den Rückholantrieb des Schnappstifts 26; der unter Belastung
durch die als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 29 in der Querbohrung 27 des
Sechskant-Abschnitts 4 des Zapfens 2 geführt ist.
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Im Schnappstift 26 ist durch eine geeignete Ausnehmung 26a eine zum
Drehantrieb in nach unten geneigte schiefe Ebene 26b gebildet. In einer geeigneten
Längsbohrung 30 innerhalb des Zapfens 2 ist ein stangenförmiges Betätigungsglied
31 längsverschieblich geführt. Das Betätigungsglied 31 ist an seinem zum Schnappstift
26 gerichteten Ende mit einer komplementär zur schiefen Ebene 26b verlaufenden schiefen
Ebene 32 versehen. Die schiefe Ebene 26b des Schnappstifts 26 bildet
eine
Stellfläche für diesen Schnappstift, die schiefe Ebene 32 des Betätigungsglieds
31 eine komplementäre Betätigungsfläche.
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An seinem vom Schnappstift 26 abgewandten Ende ist das Betätigungsglied
31 als Druckmittelkolben 33 ausgebildet und in einer entsprechenden Bohrung 34 des
Zapfens 2 gleitbar, die durch Verschluß mit Hilfe eines entsprechenden Bauteils
35 einen Druckmittelzylinder bildet. Die zum Schnappstift 26 gerichtete Ringfläche
des Druckmittelkolbens 33 stützt sich über eine Druckfeder 36 an der gegenüberliegenden
Ringfläche der Zylinderbohrung 34 ab. Auf die Kolbenfläche des Druckmittelkolbens33
mündet ein Druckmittelkanal 37.
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Zum Lösen der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung
nach der Erfindung wird über den Druckmittelkanal 37 auf den Druckmittelkolben 33
Druckmittel gegeben, so daß das Betätigungsglied 31 in Fig. 2 nach links bewegt
wird und über die komplementären schiefen Ebenen 26b und 32 den Schnappstift 26
zurückholt, bis dieser aus dem zugehörigen Durchbruch in der Muffe heraustritt und
die Muffe freigibt, wonach der Zapfen herausgezogen werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine Abwandlung für den Antrieb des Betätigungsglieds
31. Wie die untere Hälfte von Fig. 2 zeigt, ist das Betätigungsglied 31 an seinem
kolbenförmigen Ende 33 mit einem stiftförmigen Mitnehmerorgan 38 versehen, das in
ein z.B. schieberartiges auf dem Zapfenumfang verstellbares Antriebselement 39 eingreift.
Das Antriebselement 39 kann in jeweils geeigneter Weise angetrieben, wie es die
jeweils gewünschte Fernbedienung oder automatische Betätigung erfordert.
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Der Lösevorgang erfolgt in der bereits beschriebenen Weise.
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In Abwandlung der durch die schiefen Ebenen 26b und 32 gebildeten
Stellfläche bzw. Betätigungsfläche ist es möglich, das Betätigungsglied drehbar
auszugestalten und diese Stell-bzw. Betätigungsfläche exzentrisch auszugestalten
und zu lagern.
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Am vom Schnappstift 26 abgewandten Ende ist dann für das Betätigungsglied
ein geeigneter Drehantrieb vorzusehen.
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Wie Fig. 3 zeigt, sind im Zapfen außerhalb. des Anordnungsbereichs
des Schnappstifts 26 und des Schnappstifts und seines Betätigungsglieds 31 zwei
Spülmittelkanäle 15 vorgesehen, die also außermittig verlaufen. Die Anzahl und der
Querschnitt solcher Spülmittelkanäle richten sich nach den jeweiligen Erfordernissen
des Zapfenquerschnitts und der Konstruktion der Verbindungsvorrichtung. Es ist möglich,
mehrere Spülmittelkanäle am Antriebsende des Zapfens zusammenzufassen und an einen
Spülkopf anzuschließen. Dieser Spülkopf könnte auch zugleich die Druckmittelzufuhr
für den Antrieb der Lösebewegung des Schnappstifts 6 bzw. 26 über gesonderte Leitungsführung
und Anschlüsse übernehmen.
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Aus Fertigungsgründen sind der Druckmittelkanal 10 bzw. die Längsbohrung
30 zum freien Ende des Zapfens 2 durchgeführt und dort in jeweils geeigneter Weise
verschlossen, wie in Fig. 1 bei 17 und in Fig. 2 bei 40 angedeutet ist.
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