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EP4033067B1 - Drehantriebsanordnung für ein bohrgestänge - Google Patents

Drehantriebsanordnung für ein bohrgestänge Download PDF

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Publication number
EP4033067B1
EP4033067B1 EP21152803.9A EP21152803A EP4033067B1 EP 4033067 B1 EP4033067 B1 EP 4033067B1 EP 21152803 A EP21152803 A EP 21152803A EP 4033067 B1 EP4033067 B1 EP 4033067B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gearbox
rotary drive
inner rod
drive arrangement
arrangement according
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.)
Active
Application number
EP21152803.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4033067C0 (de
EP4033067A1 (de
Inventor
Ralf Sönnecken
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.)
Eurodrill GmbH
Original Assignee
Eurodrill GmbH
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 Eurodrill GmbH filed Critical Eurodrill GmbH
Priority to ES21152803T priority Critical patent/ES2988063T3/es
Priority to EP21152803.9A priority patent/EP4033067B1/de
Priority to CN202210007688.0A priority patent/CN114809907A/zh
Priority to US17/569,648 priority patent/US11549311B2/en
Priority to CA3144941A priority patent/CA3144941A1/en
Priority to BR102022000586-9A priority patent/BR102022000586B1/pt
Priority to JP2022004133A priority patent/JP2022112493A/ja
Priority to KR1020220008404A priority patent/KR20220106070A/ko
Publication of EP4033067A1 publication Critical patent/EP4033067A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4033067C0 publication Critical patent/EP4033067C0/de
Publication of EP4033067B1 publication Critical patent/EP4033067B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/022—Top drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • E21B15/003—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts adapted to be moved on their substructure, e.g. with skidding means; adapted to drill a plurality of wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/006—Mechanical motion converting means, e.g. reduction gearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/002—Drilling with diversely driven shafts extending into the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting

Definitions

  • the invention relates to a rotary drive arrangement for a drill rod with an outer tube and an inner rod running at least partially within the outer tube, in particular for double-head and/or overburden drilling, with a first gear for rotatingly driving the inner rod and a second gear for rotatingly driving the outer tube, wherein the first gear and the second gear are independent of one another, according to the preamble of claim 1.
  • Such a rotary drive arrangement is known, for example, from EP 1 936 109 B1 known.
  • an overall compact structure is achieved by providing a total of three rotary drives above an approximately ring-shaped gear unit for driving the inner rod.
  • An annular gear unit for driving the outer tube is arranged below the gear unit for the inner rod at a distance from it.
  • the spaced gear units are connected to one another via struts.
  • Such rotary drive arrangements are used in drilling rigs to drive a drill rod for double-head drilling or overburden drilling.
  • the drill rod has an inner rod with a drilling tool and an outer tube coaxially surrounding the inner rod with another ring-shaped drilling tool.
  • the inner rod and the outer tube can be driven in the same or opposite directions with the same or different torque and speed. This allows boreholes to be created efficiently in the ground or rock.
  • the invention is based on the object of specifying a rotary drive arrangement for a drill rod, which enables particularly efficient use with a compact design.
  • the rotary drive arrangement according to the invention is characterized in that the first gear and the second gear are mounted in and surrounded by a common gear housing.
  • the rotary drive assembly must be retracted by a pulling device, usually a winch, when pulling the drill pipe out of a borehole. Reducing the weight of the rotary drive assembly thus also reduces the load during pulling, allowing a greater pulling force to be applied to the drill pipe and thus more efficient drilling operations.
  • a pulling device usually a winch
  • the gear housing has a center support on which the second gear is arranged on a drilling tool side and the first gear on the side facing away from the drilling tool side, wherein the center support, which runs approximately perpendicular to the drilling axis, divides the gear housing into a first gear chamber, which faces away from the drilling tool side, and a second gear chamber, which faces the drilling tool side.
  • the two gears can be arranged further functionally separated from one another, wherein the arrangement of the gears on both sides of the A good distribution of forces is achieved through the center support, which leads to a particularly stable housing construction.
  • the center support has a passage for the inner rod.
  • the inner rod can thus extend further back through the center support from the drilling tool side.
  • the two gear chambers can be in fluid communication via the passage, for example for a common gear oil filling.
  • the gear housing can be sealed from the inner rod by a simple sealing device.
  • the gear housing can be sealed on the one hand on the drilling tool side by a sealing device from the inner rod and on the other hand by a further sealing device from the outer rod or the output unit for the outer rod.
  • the first gear for driving the inner rod is arranged in the first gear chamber and the second gear for driving the outer tube is arranged in the second gear chamber.
  • the gear housing has at least one first inlet opening for at least one first drive shaft of at least one first rotary drive and at least one second inlet opening for at least one second drive shaft of at least one second rotary drive.
  • two drive shafts are provided for the outer tube and one drive shaft for the inner rod.
  • two or more drive shafts can also be provided for the outer tube and the inner rod.
  • the inner rod could also are driven by two drive shafts, while the outer tube is only driven by a single drive shaft.
  • the at least one first inlet opening is located on one side of the center support and that the at least second inlet opening is formed on an opposite side of the center support in the gear housing.
  • the inlet openings for the drive shafts in the gear housing are preferably located in the gear housing in an area which lies between the drilling axis and the mast or the carriage on which the rotary drive arrangement is arranged.
  • the first gear has a first spur gear and/or the second gear has a second spur gear, which are each rotatably mounted in the gear housing.
  • the respective spur gear can be in meshing connection via a corresponding toothing on a drive pinion of the respective drive shaft.
  • a first output element is arranged on the first spur gear for driving the inner rod, which is connected to the inner rod in a rotationally fixed but axially displaceable manner.
  • external teeth are thus formed with a certain axial extension, which is longer than a width of the spur gear, whereby an axial displacement of the first spur gear relative to this is made possible. This allows the inner rod to be axially displaced relative to the first gear, while at the same time torque transmission is still possible.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that a second output element is attached to the second spur gear for driving the outer tube, to which the outer tube can be attached in a rotationally fixed manner.
  • the second output element is in particular a flange-like connection element to which an outer tube, in particular a drill pipe, can be detachably attached.
  • a particularly compact design is achieved according to a further development of the invention by arranging the gear housing on a base plate on which in which the rotary drives are also arranged.
  • the rotary drive arrangement can thus be provided as a unit together with the rotary drives.
  • a further preferred embodiment of the rotary drive arrangement according to the invention consists in that a displacement device is arranged on an outer side of the gear housing, which is axially fixed but rotatably connected to the inner rod for axially displacing the inner rod relative to the gear housing.
  • the displacement device can in particular have an actuating cylinder, in particular a hydraulic actuating cylinder.
  • the displacement device is supported on the one hand on the gear housing and is firmly connected to it.
  • the displacement device is preferably connected to the rotationally driven inner rod via a rotary bearing, so that the inner rod can continue to rotate relative to the displacement device.
  • the displacement device is preferably located on the rear side of the gear housing facing away from the drilling tool side.
  • the invention further comprises a drilling device with a mast or a carriage along which a drilling drive carriage is slidably mounted, the rotary drive arrangement according to the invention being arranged on the drilling drive carriage, as described above.
  • the drilling drive carriage is slidably mounted by means of a cable pull system or actuating cylinders along a vertical mast or a carriage that can be adjusted in space about several axes.
  • the rotary drive arrangement with the base plate can be arranged on the drilling drive carriage together with the rotary drives.
  • the invention is explained in more detail below using a preferred embodiment, which is shown in the accompanying drawing.
  • the drawing shows a schematic cross-sectional view through a rotary drive arrangement according to the invention.
  • the rotary drive arrangement 10 comprises a gear housing 20 with a center support 22, which is formed along a center plane 21, which is orthogonal to the drilling axis 5.
  • the center support 22 is firmly connected to a base plate 26, with which the rotary drive arrangement 10 can be fastened, for example, to a drilling drive carriage (not shown) of a drilling device.
  • a first rotary drive (not shown) with a first drive shaft 48 is arranged on the base plate 26, which extends through a first inlet opening 35 into the gear housing 20.
  • a first pinion 49 is formed on the first drive shaft 48, which is in meshing connection with a first externally toothed spur gear 42 of the first gear 40.
  • a sleeve-shaped first output element 44 is attached to a side of the first spur gear 42 facing away from the center carrier 22.
  • the sleeve-shaped first output element 44 On its inside, the sleeve-shaped first output element 44 has an internal toothing 45, which engages in an external toothing 16 on the inner rod 12.
  • the external toothing 16 is axially longer than the internal toothing 45, so that a rotationally fixed connection is provided with simultaneous axial displacement of the inner rod 12 to the first gear 40.
  • a sleeve-like housing extension 27 which is connected to the first side cover 25 and fastened thereto, is provided. is arranged, a displacement device 60.
  • This has a fastening element 62 which is firmly attached to the outside of the housing extension 27.
  • a sleeve-shaped slide 64 which is axially fixed but rotatably connected to the inner rod 12 via a pivot bearing 66. The slide 64 and thus the inner rod 12 can be adjusted axially relative to the fastening element 62 and thus relative to the gear housing 20 via a lifting cylinder (not shown), with a rod-shaped linear guide 68 being arranged as an anti-twist device.
  • the inner rod 12 can be designed in a tubular manner, wherein a fluid, in particular concrete suspension, can be fed to the drilling tool side via a basically known rotary feedthrough at the rear end of the inner rod 12.
  • the second gear 50 for driving the outer tube is arranged on the opposite side of the center support 22.
  • a second rotary drive (not shown) with a second drive shaft 58 is arranged on the base plate 26.
  • the second drive shaft 58 projects through a second inlet opening 36 into the gear housing 20.
  • a torque can be transmitted to a second spur gear 52 of the second gear 50 via a second pinion 59 on the second drive shaft 58.
  • a sleeve-shaped second output element 54 is attached to a side of the second spur gear 52 facing away from the center support 22, to which a cardanic connecting element 56 for attaching the outer tube of the double drill rod is attached in a rotationally fixed manner via a transfer ring 55.
  • the inner rod 12 extends through the second output element 54.
  • the corresponding annular gaps at the housing passages are sealed using corresponding ring seals to ensure oil-tight closure of the gear housing 20.

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Description

  • Die Erfindung begrifft eine Drehantriebsanordnung für ein Bohrgestänge mit einem Außenrohr und einem zumindest abschnittsweise innerhalb des Außenrohres verlaufenden Innengestänge, insbesondere zum Doppelkopf- und/oder Überlagerungsbohren, mit einem ersten Getriebe zum drehenden Antreiben des Innengestänges und einem zweiten Getriebe zum drehenden Antreiben des Außenrohrs, wobei das erste Getriebe und das zweite Getriebe unabhängig voneinander sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Drehantriebsanordnung ist beispielsweise aus der EP 1 936 109 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Drehantriebsanordnung wird ein insgesamt kompakter Aufbau dadurch erzielt, dass insgesamt drei Drehantriebe oberhalb einer etwa ringförmigen Getriebeeinheit zum Antreiben des Innengestänges vorgesehen sind. Eine ringförmige Getriebeeinheit zum Antreiben des Außenrohres ist unterhalb der Getriebeeinheit für das Innengestänge mit einem Abstand hierzu angeordnet. Die beabstandeten Getriebeeinheiten sind über Streben miteinander verbunden.
  • Weitere Drehantriebsanordnungen sind aus der DE 199 06 687 A1 und aus der EP 2 634 363 A1 vorbekannt, die jeweils eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zeigen.
  • Derartige Drehantriebsanordnungen werden bei Bohrgeräten zum Antreiben eines Bohrgestänges für ein Doppelkopfbohren oder ein Überlagerungsbohren eingesetzt. Dabei weist das Bohrgestänge ein Innengestänge mit einem Bohrwerkzeug und ein das Innengestänge koaxial umgebendes Außenrohr mit einem weiteren ringförmigen Bohrwerkzeug auf.
  • Das Innengestänge und das Außenrohr können gleich oder gegensinnig mit einem gleichen oder einem unterschiedlichen Drehmoment und Drehzahl angetrieben werden. Hierdurch können in effizienter Weise Bohrlöcher im Boden oder in Gestein erstellt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehantriebsanordnung für ein Bohrgestänge anzugeben, welches bei einem kompakten Aufbau einen besonders effizienten Einsatz ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch eine Drehantriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Drehantriebsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe und das zweite Getriebe in einem gemeinsamen Getriebegehäuse gelagert und von diesem umgeben sind.
  • Hierdurch wird eine besonders kompakte Drehantriebsanordnung erzielt. Dies reduziert den Materialaufwand in der Herstellung und verringert das Gesamtgewicht der Drehantriebsanordnung. Dies bringt im Einsatz an einem Bohrgerät erhebliche Vorteile mit sich. Da die Drehantriebsanordnung üblicherweise entlang eines vertikalen Mastes zu verfahren ist, welcher eine Länge von 10 bis 20 Metern oder mehr aufweisen kann, bedeutet die Reduzierung des Gewichts der daran verschiebbar gelagerten Drehantriebsanordnung eine Erhöhung der Kippsicherheit des Gerätes. Ein kompakterer Aufbau kann zudem zu einem effektiv größeren Verschiebeweg für das Bohrgestänge führen.
  • Die Drehantriebsanordnung muss beim Ziehen des Bohrgestänges aus einem Bohrloch mittels einer Zugeinrichtung, üblicherweise einer Winde, rückgezogen werden. Eine Verringerung des Gewichts der Drehantriebsanordnung führt somit auch zu einer Verringerung der Last beim Ziehen, was das Aufbringen einer größeren Zugkraft auf das Bohrgestänge und damit einen effizienteren Bohrbetrieb ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß weist das Getriebegehäuse einen Mittenträger auf, an dem das zweite Getriebe auf einer Bohrwerkzeugseite und das erste Getriebe auf der zur Bohrwerkzeugseite abgewandten Seite angeordnet ist, wobei der Mittenträger, welcher etwa senkrecht zur Bohrachse verläuft und das Getriebegehäuse in eine erste Getriebekammer, welche von der Bohrwerkzeugseite abgewandt ist, und in eine zweite Getriebekammer, welche der Bohrwerkzeugseite zugewandt ist, unterteilt. Durch die Anordnung eines derartigen Mittenträgers, können die beiden Getriebe weiter funktionell voneinander getrennt angeordnet werden, wobei durch die beidseitige Anordnung der Getriebe an dem Mittenträger eine gute Kraftverteilung erzielt wird, was zu einem besonders stabilen Gehäuseaufbau führt.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Mittenträger einen Durchgang für das Innengestänge aufweist. Somit kann das Innengestänge von der Bohrwerkzeugseite weiter nach hinten durch den Mittenträger hindurch ragen. Über den Durchgang können die beiden Getriebekammern in Fluidverbindung, etwa für eine gemeinsame Getriebeölfüllung, stehen. An der von der Bohrwerkzeugseite abgewandten Rückseite kann das Getriebegehäuse durch eine einfache Dichteinrichtung gegenüber dem Innengestänge abgedichtet werden. Das Getriebegehäuse kann zum einen zur Bohrwerkzeugseite hin durch eine Dichteinrichtung gegenüber dem Innengestänge und zum anderen mit einer weiteren Dichteinrichtung gegenüber dem Außengestänge oder der Abtriebseinheit für das Außengestänge abgedichtet sein.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass das erste Getriebe zum Antreiben des Innengestänges in der ersten Getriebekammer und das zweite Getriebe zum Antreiben des Außenrohrs in der zweiten Getriebekammer angeordnet ist. Bei dieser Anordnung besteht insbesondere die Möglichkeit der Verschiebbarkeit des Innengestänges gegenüber dem Außenrohr, wobei das Innengestänge nach hinten zur Rückseite relativ zu dem Getriebegehäuse verfahren werden kann. Durch diese Verschiebbarkeit des Innengestänges relativ zum Außenrohr kann ein Bohrwerkzeug am Innengestänge relativ zu einem Bohrwerkzeug an dem Außengestänge auf gleicher Höhe oder - abhängig vom jeweiligen Bohrverfahren - hiergegenüber vorauseilend oder nacheilend angeordnet werden.
  • Die Kompaktheit der Drehantriebsanordnung wird nach einer Weiterbildung noch dadurch verbessert, dass das Getriebegehäuse mindestens eine erste Eintrittsöffnung für mindestens eine erste Antriebswelle mindestens eines ersten Drehantriebes und mindestens eine zweite Eintrittsöffnung für mindestens eine zweite Antriebswelle mindestens eines zweiten Drehantriebs aufweist. Vorzugsweise sind zwei Antriebswellen für das Außenrohr und eine Antriebswelle für das Innengestänge vorgesehen. Es können jedoch auch jeweils zwei oder mehrere Antriebswellen für das Außenrohr und das Innengestänge vorgesehen seien. Grundsätzlich könnte auch das Innengestänge mittels zwei Antriebswellen angetrieben werden, während das Außenrohr nur über eine einzelne Antriebswelle angetrieben ist.
  • Bei dieser Anordnung wird eine Kompaktheit und Kraftverteilung noch dadurch verbessert, dass die mindestens eine erste Eintrittsöffnung auf einer Seite des Mittenträgers liegt und dass die mindestens zweite Eintrittsöffnung auf einer gegenüberliegenden Seite des Mittenträgers in dem Getriebegehäuse ausgebildet ist. Die Eintrittsöffnungen für die Antriebswellen in dem Getriebegehäuse befinden sich dabei vorzugsweise in dem Getriebegehäuse in einem Bereich, welcher zwischen der Bohrachse und dem Mast oder der Lafette liegt, an welchen die Drehantriebsanordnung angeordnet wird.
  • Eine besonders gute Kraftübertragung wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, dass das erste Getriebe ein erstes Stirnzahnrad und/oder das zweite Getriebe ein zweites Stirnzahnrad aufweist, welche jeweils in dem Getriebegehäuse drehbar gelagert sind. Das jeweilige Stirnzahnrad kann dabei über eine korrespondierende Verzahnung an einem Antriebsritzel der jeweiligen Antriebswelle in kämmender Verbindung stehen.
  • Besonders zweckmäßig ist es dabei, dass an dem ersten Stirnzahnrad zum Antreiben des Innengestänges ein erstes Abtriebselement angeordnet ist, welches drehfest aber axial verschiebbar mit dem Innengestänge verbunden ist. An einer Außenseite des Innengestänges sind somit außenliegende Zähne mit einer gewissen axialen Erstreckung ausgebildet, welche länger als eine Breite des Stirnrades ist, wobei ein axiales Verschieben des ersten Stirnzahnrades relativ hierzu ermöglicht wird. Hierdurch kann das Innengestänge relativ zu dem ersten Getriebe axial verschoben werden, während gleichzeitig weiter eine Drehmomentübertragung ermöglicht ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an dem zweiten Stirnzahnrad zum Antreiben des Außenrohrs ein zweites Abtriebselement angebracht ist, an welchem drehfest das Außenrohr anbringbar ist. Das zweite Abtriebselement ist dabei insbesondere ein flanschartiges Anschlusselement, an welchem ein Außenrohr, insbesondere ein Bohrrohr lösbar angebracht werden kann.
  • Ein besonders kompakter Aufbau wird nach einer Weiterbildung der Erfindung noch dadurch erzielt, dass das Getriebegehäuse auf einer Grundplatte angeordnet ist, auf welcher auch die Drehantriebe angeordnet sind. Die Drehantriebsanordnung kann somit als eine Einheit zusammen mit den Drehantrieben vorgesehen werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Drehantriebsanordnung besteht darin, dass an einer Außenseite des Getriebegehäuses eine Verschiebeinrichtung angeordnet ist, welche axial fest aber drehbar mit dem Innengestänge zum axialen Verschieben des Innengestänges relativ zum Getriebegehäuse verbunden ist. Die Verschiebeeinrichtung kann dabei insbesondere einen Stellzylinder, insbesondere einen hydraulischen Stellzylinder aufweisen. Die Verschiebeeinrichtung stützt sich einerseits an dem Getriebegehäuse ab und ist fest mit diesem verbunden. Über ein Drehlager ist die Verschiebeeinrichtung vorzugsweise mit dem drehend angetriebenen Innengestänge verbunden, so dass das Innengestänge weiter relativ gegenüber der Verschiebeeinrichtung drehbar ist. Die Verschiebeeinrichtung befindet sich dazu vorzugsweise an der von der Bohrwerkzeugseite abgewandten Rückseite des Getriebegehäuses.
  • Die Erfindung umfasst weiter ein Bohrgerät mit einem Mast oder einer Lafette, entlang welchen ein Bohrantriebsschlitten verschiebbar gelagert ist, wobei auf dem Bohrantriebsschlitten die erfindungsgemäße Drehantriebsanordnung angeordnet ist, so wie diese zuvor beschrieben wurde. Der Bohrantriebsschlitten ist dabei mittels eines Seilzugsystems oder von Stellzylindern entlang eines vertikalen Mastes oder einer im Raum um mehrere Achsen verstellbaren Lafette verschiebbar gelagert. Insbesondere kann auf dem Bohrantriebsschlitten die Drehantriebsanordnung mit der Grundplatte zusammen mit den Drehantrieben angeordnet werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert, welches in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäße Drehantriebsanordnung.
  • Die dargestellte Drehantriebsanordnung 10 dient zum Antreiben eines nicht dargestellten Doppelbohrgestänges um eine Bohrachse 5, wobei lediglich ein Teil des Innengestänges 12 dargestellt ist. An das Innengestänge 12 können zu einer Bohrwerkzeugseite hin über einen Verbindungsabschnitt 14 weitere Innengestängeelemente lösbar angebracht werden. Koaxial bezüglich der Bohrachse 5 kann ein nicht dargestelltes Außenrohr an einem Verbindngselement 56 der Drehantriebsanordnung 10 lösbar angeschlossen werden.
  • Die Drehantriebsanordnung 10 umfasst ein Getriebegehäuse 20 mit einem Mittenträger 22, welcher entlang einer Mittenebene 21, welche orthogonal zur Bohrachse 5 ist, ausgebildet ist. Der Mittenträger 22 ist fest mit einer Grundplatte 26 verbunden, mit welcher die Drehantriebsanordnung 10 beispielsweise an einem nicht dargestellten Bohrantriebsschlitten eines Bohrgerätes befestigt werden kann.
  • An dem Mittenträger 22 ist ein zu beiden Seiten verlaufender Umfangswandabschnitt 24 ausgebildet, an welchem zu einer vom Bohrwerkzeug abgewandten Rückseite ein erster Seitendeckel 25 angeschlossen ist, wobei eine erste Getriebekammer 31 mit einem ersten Getriebe 40 zum Antreiben des Innengestänges 12 umschlossen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Mittenträgers 22 ist an dem Umfangswandabschnitt 24 ein zweiter Seitendeckel 28 angebracht, durch welchen eine zweite Getriebekammer 32 mit einem zweiten Getriebe 50 zum Antreiben des Außenrohrs umschlossen ist. Der Mittenträger 22 weist einen zentral angeordneten Durchgang 30 auf, durch welchen das Innengestänge 12 von der Bohrwerkzeugseite durch den Mittenträger 22 hindurch zu einer Rückseite ragt.
  • Zum Antreiben des Innengestänges 12 ist an der Grundplatte 26 ein nicht dargestellter erster Drehantrieb mit einer ersten Antriebswelle 48 angeordnet, welche durch eine erste Eintrittsöffnung 35 in das Getriebegehäuse 20 ragt. An der ersten Antriebswelle 48 ist ein erstes Ritzel 49 ausgebildet, welches in kämmender Verbindung mit einem ersten außenverzahnten Stirnrad 42 des ersten Getriebes 40 steht. An einer vom Mittenträger 22 abgewandten Seite des ersten Stirnrades 42 ist ein hülsenförmiges erstes Abtriebselement 44 angebracht. An seiner Innenseite weist das hülsenförmige erste Abtriebselement 44 eine Innenverzahnung 45 auf, welche in eine Außenverzahnung 16 an dem Innengestänge 12 eingreift. Die Außenverzahnung 16 ist axial länger als die Innenverzahnung 45, so dass eine drehfeste Verbindung bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit des Innengestänges 12 zu dem ersten Getriebe 40 gegeben ist.
  • Zum axialen Verschieben des Innengestänges 12 ist an einem hülsenartigen Gehäuseansatz 27, welcher sich an den ersten Seitendeckel 25 anschließt und daran befestigt ist, eine Verschiebeeinrichtung 60 angeordnet. Diese weist ein Befestigungselement 62 auf, welches fest an der Außenseite des Gehäuseansatzes 27 angebracht ist. Weiterhin ist ein hülsenförmiger Schlitten 64 gegeben, welcher über ein Drehlager 66 axial fest aber drehbar mit dem Innengestänge 12 verbunden ist. Über einen nicht dargestellten Hubzylinder kann der Schlitten 64 und damit das Innengestänge 12 gegenüber dem Befestigungselement 62 und damit gegenüber dem Getriebegehäuse 20 relativ axial verstellt werden, wobei eine stangenförmige Linearführung 68 als Verdrehsicherung angeordnet ist.
  • Weiterhin kann das Innengestänge 12 rohrförmig ausgebildet sein, wobei über eine grundsätzlich bekannte Drehdurchführung am hinteren Ende des Innengestänges 12 ein Fluid, insbesondere Betonsuspension, der Bohrwerkzeugseite zugeleitet werden kann.
  • An der gegenüberliegenden Seite des Mittenträgers 22 ist das zweite Getriebe 50 zum Antreiben des nicht dargestellten Außenrohrs angeordnet. Hierzu ist ein nicht dargestellter zweiter Drehantrieb mit einer zweiten Antriebswelle 58 an der Grundplatte 26 angeordnet. Die zweite Antriebswelle 58 ragt durch eine zweite Eintrittsöffnung 36 in das Getriebegehäuse 20. Über ein zweites Ritzel 59 an der zweiten Antriebswelle 58 kann ein Drehmoment auf ein zweites Stirnrad 52 des zweiten Getriebes 50 übertragen werden. An einer vom Mittenträger 22 abgewandten Seite des zweiten Stirnrades 52 ist ein hülsenförmiges zweites Abtriebselement 54 angebracht, an welchem über einen Übergabering 55 ein kardanisches Verbindungselement 56 zum Anbringen des Außenrohrs des Doppelbohrgestänges drehfest angebracht ist.
  • Das Innengestänge 12 ragt durch das zweite Abtriebselement 54 hindurch. Die entsprechenden ringförmigen Spalte an den Gehäusedurchgängen sind zum öldichten Abschließen des Getriebegehäuses 20 über entsprechende Ringdichtungen abgedichtet.
  • Mit der Erfindung sind zwei voneinander getrennte Getriebe 40, 50 in einem Getriebegehäuse 20 angeordnet und von diesem öldicht umschlossen. Hierdurch wird eine insgesamt kompakte Drehantriebsanordnung 10 erreicht.

Claims (11)

  1. Drehantriebsanordnung für ein Bohrgestänge mit einem Außenrohr und einem zumindest abschnittsweise innerhalb des Außenrohres verlaufenden Innengestänge (12), insbesondere zum Doppelkopf- und/oder Überlagerungsbohren, mit
    - einem ersten Getriebe (40) zum drehenden Antreiben des Innengestänges (12) und
    - einem zweiten Getriebe (50) zum drehenden Antreiben des Außenrohrs, wobei das erste Getriebe (40) und das zweite Getriebe (50) unabhängig voneinander sind,
    - wobei das erste Getriebe (40) und das zweite Getriebe (50) in einem gemeinsamen Getriebegehäuse (20) gelagert und von diesem umgeben sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Getriebegehäuse (20) einen Mittenträger (22) aufweist, an dem das zweite Getriebe (50) auf einer Bohrwerkzeugseite und das erste Getriebe (40) auf der zur Bohrwerkzeugseite abgewandten Seite angeordnet ist, wobei der Mittenträger (22) etwa senkrecht zur Bohrachse (5) verläuft und das Getriebegehäuse (20) in eine erste Getriebekammer (31), welche von der Bohrwerkzeugseite abgewandt ist, und in eine zweite Getriebekammer (32) unterteilt, welche der Bohrwerkzeugseite zugewandt ist.
  2. Drehantriebsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mittenträger (22) einen Durchgang (30) für das Innengestänge (12) aufweist.
  3. Drehantriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Getriebe (40) zum Antreiben des Innengestänges (12) in der ersten Getriebekammer (31) und das zweite Getriebe (50) zum Antreiben des Außenrohrs in der zweiten Getriebekammer (32) angeordnet ist.
  4. Drehantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Getriebegehäuse (20) mindestens eine erste Eintrittsöffnung (35) für mindestens eine erste Antriebswelle (48) mindestens eines ersten Drehantriebes und mindestens eine zweite Eintrittsöffnung (36) für mindestens eine zweite Antriebswelle (58) mindestens eines zweiten Drehantriebes aufweist.
  5. Drehantriebsanordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine erste Eintrittsöffnung (35) auf einer Seite des Mittenträgers (22) liegt und
    dass die mindestens eine zweite Eintrittsöffnung (36) auf einer gegenüberliegenden Seite des Mittenträgers (22) in dem Getriebegehäuse (20) ausgebildet ist.
  6. Drehantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Getriebe (40) ein erstes Stirnzahnrad (42) und/oder das zweite Getriebe (50) ein zweites Stirnzahnrand (52) aufweist, welche jeweils in dem Getriebegehäuse (20) drehbar gelagert sind.
  7. Drehantriebsanordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem ersten Stirnzahnrad (42) zum Antreiben des Innengestänges (12) ein erstes Abtriebselement (44) angeordnet ist, welches drehfest aber axial verschiebbar mit dem Innengestänge (12) verbunden ist.
  8. Drehantriebsanordnung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem zweiten Stirnzahnrad (52) zum Antreiben des Außenrohres ein zweites Abtriebselement (54) angebracht ist, an welchem drehfest das Außenrohr anbringbar ist.
  9. Drehantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Getriebegehäuse (20) auf einer Grundplatte (26) angeordnet ist, auf welcher auch die Drehantriebe angeordnet sind.
  10. Drehantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer Außenseite des Getriebegehäuses (20) eine Verschiebeinrichtung (60) angeordnet ist, welche axial fest aber drehbar mit dem Innengestänge (12) zum axialen Verschieben des Innengestänges (12) relativ zum Getriebegehäuse (20) verbunden ist.
  11. Bohrgerät mit einem Mast oder einer Lafette, entlang welchem ein Bohrantriebsschlitten verschiebbar gelagert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf dem Bohrantriebsschlitten eine Drehantriebsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.
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