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WO1991005131A1 - Betätigungseinrichtung - Google Patents

Betätigungseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO1991005131A1
WO1991005131A1 PCT/EP1990/001518 EP9001518W WO9105131A1 WO 1991005131 A1 WO1991005131 A1 WO 1991005131A1 EP 9001518 W EP9001518 W EP 9001518W WO 9105131 A1 WO9105131 A1 WO 9105131A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuating
drive body
motor
clamping
stationary
Prior art date
Application number
PCT/EP1990/001518
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Magnus Mauch
Original Assignee
Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co.
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 Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co. filed Critical Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co.
Publication of WO1991005131A1 publication Critical patent/WO1991005131A1/de

Links

Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for actuating at least one clamping element or a locking element on a rotating drive body of an earth drilling device or a borehole piping machine.
  • the present invention is therefore intended to provide a device for actuating a mechanical load arranged on a rotating drive body, which does not require manual intervention and which also works reliably over long periods.
  • the actuating device avoids the problems which would occur if hydraulic actuating cylinders were used when supplying pressure oil from a fixed hydraulic pump: here a rotary coupling would have to be provided for the pressure oil. In the case of rotating drive bodies for boring bars or boring pipes, this must have large diameters and still be worked so precisely that no pressure oil losses occur. This cannot be realized in practice with reasonable costs. Such rotary pressure oil couplings are also generally less suitable for the harsh operating conditions in drilling rigs.
  • the actuating device according to the invention also has a rotary coupling according to one alternative of claim 1, this rotary coupling only has to be designed for the transmission of electrical energy or compressed air.
  • the transmission of electrical energy via slip rings and sliding contacts is a problem mastered even for harsh operating conditions, for which solutions are already available.
  • Rotary couplings for compressed air do not have to be mechanically processed in a particularly complex manner, since compressed air leaks, unlike leaks in hydraulic oil, can also be tolerated in continuous operation.
  • an actuating device In an actuating device according to claim 2 one has - if desired - a very high actuating force, e.g. for a clamping element that directly engages a drill pipe.
  • the high power hydraulic circuit on the drive body is completely closed.
  • the actuating device can exert large forces in both directions. This is advantageous, for example, when releasing clamping jaws that previously exerted high torques on a drill pipe.
  • this can be done in the case of clamping or locking elements pretensioned in one working position by simply switching the actuating motor on or terminating the excitation of the actuating motor.
  • a single rotary energy coupling is sufficient for the energy supply of the actuating motor.
  • a control device for the actuating motor and / or working cylinder is additionally provided on the rotating body, which in turn is controlled via a rotary signal coupling or wirelessly.
  • this enables the use of a reversible actuating motor or the use of double-acting hydraulic cylinders according to claim 3, but at the same time also permits a mechanical (self-locking reduction gear) or hydraulic locking of the hydraulic cylinders.
  • an actuating device according to the invention can also be retrofitted to an existing earth drilling machine or an already existing borehole piping machine without any significant mechanical adaptation work.
  • Figure 1 is a plan view of a drive ring for a downhole casing machine
  • FIG. 2 a radial section through the edge section of a modified drive ring for a borehole piping machine
  • FIG. 3 a radial section through the edge section of a further modified drive ring for a downhole piping machine
  • FIG. 4 a view similar to FIG. 1, in which a further modified drive ring for a borehole piping machine is shown.
  • a drive ring 10 for a downhole tubing machine is shown, which is provided on its outer edge with a ring gear 12.
  • the drive ring 10 is mounted rotatably about a vertical axis in a carriage which is not shown in the drawing and can be moved on a leader.
  • This slide carries a hydraulic drive motor (not shown), the pinion of which meshes with the ring gear 12.
  • a drill pipe 14 extends through a central opening 16 of the drive ring 10.
  • the inner surface is circular and aligned with the surface of the opening 16.
  • Two adjacent guide blocks 18 provide a guide for a clamping block 24 with their side surfaces 20, 22 set at 45 ° to the block center plane.
  • This has an inner surface 26 which is curved in accordance with the outer diameter of the drill pipe 14 and side surfaces 28, 30 which cooperate with the guide block side surfaces 20, 22.
  • the guide blocks 18 are connected in an articulated manner to the double-acting hydraulic cylinders 32 assigned to the piston rods, the cylinders of which are firmly attached to the upper side of the drive ring 10.
  • the two working spaces of the hydraulic cylinders 32 are each connected via stub lines 34, 36 to two working lines 38, 40 running in the circumferential direction. These can be connected via a 4/3 solenoid valve 42 to a pressure line 46 acted upon by a hydraulic pump 44 or to a return line 50 leading to a sump 48.
  • the hydraulic pump 44 is driven by an electric motor 52 likewise fixedly attached to the drive ring 10, which in practice can be a DC motor operated with 12 volts or 24 volts.
  • the terminals of the electric motor 52 are connected via lines 54, 56 to circular slip rings 58, 60, which are attached to the underside of the drive ring 10 with the interposition of insulating pieces (not shown).
  • the windings of the solenoid valve 42 are connected to further slip rings 62, 64 for the sake of clarity in the drawing, which are also placed on the underside of the drive ring 10 with the interposition of non-reproduced insulating pieces.
  • the slip rings 58, 60 work with sliding contacts 66, 68, the slip rings 62, 64 with sliding contacts 70, 72, which are carried by a fixed contact arm 74.
  • the sliding contacts 66 to 72 are connected to the supply voltage source for the electric motor 52 or the control voltage source for the solenoid valve 42 via a flexible cable, designated overall by 76.
  • FIG. 2 shows an alternative for driving the hydraulic pump 44.
  • a compressed air motor 52 is now provided, which has working channels 78, 80 provided in the edge region of the drive ring 10 with annular grooves formed in the peripheral surface of the drive ring below the ring gear 12 82, 84 communicates. These are axially aligned with working channels 86, 88 which are provided in a bearing ring 90 supporting the drive ring 10.
  • the 4/3 solenoid valve controlling the fluid connections to the hydraulic cylinders 32 is now replaced by a corresponding compressed air-controlled valve 42. Its control pistons are connected via control channels 92, 94 in the periphery of the drive ring 10 to further ring grooves 96, 98 provided in its peripheral surface. The latter coax axially with control channels 100, 102 of the bearing ring 90.
  • the accuracy of fit of the opposing circumferential surfaces of the working ring 10 and the bearing ring 90 is not critical, since compressed air leakages can be accepted without endangering the environment and without technical impairment. The escaping compressed air automatically blows away any dirt that penetrates from the tread or prevents dirt particles from penetrating.
  • the device for momentarily locking the drill pipe 14 to the drive ring 10 can be designed exactly as shown in FIG. 1.
  • a pinion 106 carried by a shaft 104 is mounted in the edge region. This meshes with a stationary toothed ring 108 formed on the inner circumferential surface of the bearing ring 90.
  • a magnetic coupling 110 is connected to the end of the shaft 104 located at the top in FIG. 3, via which an actuating shaft 112 can optionally be connected to the shaft 104 .
  • the excitation of the magnetic coupling 110 takes place in a manner similar to the excitation of the magnetic valve 42 from FIG. 1; the corresponding parts of the electrical rotary coupling are again provided with the same reference numerals.
  • an annular insulating body 114 which electrically separates the slip rings 62, 64 from the drive ring 10, is also shown.
  • the actuating shaft can in turn work via a reduction gear on a spindle drive for adjusting the clamping jaws 24, additional non-linear gears for power transmission being able to be provided, e.g. a toggle lever mechanism, a cam drive or the like.
  • the drive ring 10 shown in FIG. netkupplung 110 disengaged, the drive ring 10 can rotate freely without a force being exerted on the mechanical load connected to the actuating shaft 112. If, on the other hand, the magnetic coupling 110 is engaged, rotating the drive ring 10 in one direction or the other leads to movement of the mechanical load connected to the actuating shaft 112 in one direction or the other.
  • FIG. 4 shows a drive ring which largely corresponds to the drive ring according to FIG. 1.
  • the electric motor 52 is now not supplied from a stationary voltage source via a rotary coupling, but from a 12 V or 24 V battery 116 arranged on the drive ring 10 itself.
  • a wirelessly controlled control device 118 with an antenna 120, which also draws its energy from the battery 116 via lines (not shown) and the solenoid valve
  • the solenoid valve 42 controls the electric motor 52. This control is carried out in such a way that the electric motor 52 is normally not energized. Only when a change in position of the clamping jaws 24 is desired is the electric motor 52 first started and after a sufficient pressure has been built up in the pressure line 46, the solenoid valve 42 is moved into the commanded position. After the control command has ended, the solenoid valve 42 is returned to the central position in which the hydraulic cylinders 32 are hydraulically locked, and after a safety period has elapsed, the excitation of the electric motor 52 is also ended.
  • the battery 116 can charge a newly charged battery at intervals of a few days at a time to which the drive ring 10 is located at a small distance above the surface of the earth (shortly before the start of a new piece of drill pipe).
  • compressed air cylinders can also be connected directly to the working channels 78, 80, which, for example, require less force for use. the movement of locking pins, take over the task of the hydraulic cylinder 32.
  • the 4/3 valve 42 can also be omitted for very simple applications.
  • the working channels 78, 80 can also be connected to the inlet openings of the 4/3 valve and the compressed air cylinders connected to the working openings of this valve.
  • the drive ring 10 In the drive ring shown in FIG. 3, the drive ring 10 must be rotated to start the actuating shaft 112. This is not a disadvantage for most applications. For a special application, rotation of the actuating shaft 112 is also intended when the drive ring is stationary
  • the magnetic coupling 110 can be omitted and the actuating shaft 112 can be firmly connected to the shaft 104.
  • a pinion is then provided on the bearing ring 90, which meshes with the pinion 106 and can be connected via a magnetic coupling corresponding to the magnetic coupling 110 to an actuating motor carried by the bearing ring 90.
  • the drive ring can then be freely rotated again without rotating the actuating shaft 112.
  • the actuating shaft can be started in one direction or the other via the actuating motor.

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Abstract

Eine Betätigungseinrichtung für die Spannbacken (24) einer Bohrloch-Verrohrungsmaschine oder einer anderen auf einem umlaufenden Körper angeordneten mechanischen Last hat eine auf dem umlaufenden Körper (10) angeordnete durch einen Elektromotor (52) angetriebene Hydraulikpumpe (44). Letztere arbeitet auf mit der mechanischen Last verbundene Hydraulikzylinder (32). Die Stromversorgung des Electromotors (52) erfolgt über eine Schleifring-/Schleifkontaktanordnung (58, 60, 66, 68).

Description

BETÄTIGUNGSEINRICHTUNG Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betätigen min- destens eines Klemmelementes oder eines Verriegelungsele¬ mentes auf einem umlaufenden Antriebskörper eines Erdbohr¬ gerätes oder einer Bohrloch-Verrohrungsmaschine.
Bei großen Erdbohrgeräten bzw. Bohrloch-Verrohrungsmaschi- nen, die im Tiefbau eingesetzt werden, ist es notwendig, Bohrstangen bzw. zum Abstützen des Erdreiches verwendete Bohrrohre lösbar an einem umlaufenden Antriebskörper anzu¬ koppeln. Hierzu finden bisher Bolzen oder manuell betätigte Klemmeinrichtungen Verwendung. Da die entsprechenden Arbei- ten gemäß der Länge der Bohrer- oder Bohrrohrstücke in grö¬ ßerer Höhe über der Erdoberfläche durchgeführt werden müssen sind sie nicht nur zeitraubend sondern auch gefährlich.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Einrichtung zum Betätigen einem auf einer umlaufenden Antriebskörper angeordneten mechanischen Last angegeben werden, die kein manuelles Eingreifen notwendig macht und auch über lange Zeiten zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Betäti¬ gungseinrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 5.
Bei der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung vermeidet man die Probleme, die bei Verwendung hydraulischer Betäti- gungszylinder bei der Zuführung von Drucköl von einer raumfesten Hydraulikpumpe her auftreten würden: Hier müßte für das Drucköl eine Drehkupplung vorgesehen werden. Diese muß bei umlaufenden Antriebskörpern für Bohrstangen oder Boh rohre großen Durchmesser aufweisen und trotzdem so exakt gearbeitet sein, daß keine Druckölverluste auftreten. Dies läßt sich in der Praxis nicht mit vertretbaren Kosten realisieren. Derartige Drucköl-Drehkupplungen eignen sich auch generell weniger gut für die rauhen Einsatzbedingungen bei Bohrgeräten.
Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung weist zwar gemäß der einen Alternative von Anspruch 1 auch eine Dreh¬ kupplung auf, diese Drehkupplung muß jedoch nur zur Übertra¬ gung von elektrischer Energie oder Druckluft ausgelegt sein. Die Übertragung elektrischer Energie über Schleifringe und Schleifkontakte ist ein auch für rauhe Einsatzbedingungen gemeistertes Problem, für welches Lösungen fertig vorliegen. Drehkupplungen für Druckluft brauchen mechanisch nicht be¬ sonders aufwendig bearbeitet zu werden, da Druckluft-Lecka- gen anders als Leckagen an Hydrauliköl auch im Dauerbetrieb toleriert werden können.
Für viele Anwendungsfälle, in denen die Klemmelemente oder Verriegelungselemente nur selten betätigt zu werden brau- chen, reicht es aus, gemäß der anderen im Anspruch 1 ange¬ gebenen Alternative die Energiequelle auf dem umlaufenden Antriebskörper selbst vorzusehen. Entsprechende Akkumula¬ toren oder Druckluftflaschen sind für den Betrieb über einen oder mehrere Tage hinweg vollständig ausreichend. Der Aus- tausch der Energiequelle kann dann erfolgen, wenn sich der Antriebskörper in Bodennähe befindet und leicht zugänglich ist.
Bei einer Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 2 hat man - falls gewünscht - eine sehr hohe Betätigungskraft, z.B. für ein direkt an einem Bohrrohr angreifendes Klemmelement. Dabei ist der die hohe Kraft bereitstellende Hydraulikkreis auf dem Antriebskörper vollständig geschlossen.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß die Betätigungseinrichtung in beiden Rich¬ tungen große Kräfte erbringen kann. Dies ist z.B. beim Wiederlösen von Spannbacken von Vorteil, über die zuvor große Drehmomente auf ein Bohrrohr ausgeübt wurden.
Im Prinzip kann man das bei in die eine Arbeitslage vorge¬ spannten Klemm- oder Verriegelungselemente deren Überführun in die zweite Arbeitslage einfach dadurch vornehmen, daß man den Betätigungsmotor einschaltet bzw. die Erregung des Betätigungsmotors beendet. In diesem Falle reicht dann bei der ersten Alternative von Anspruch 1 für die Energiever¬ sorgung des Betätigungsmotors eine einzige Energie-Drehkupp¬ lung aus. Vorzugsweise wird aber gemäß Anspruch 4 auf dem umlaufenden Körper zusätzlich ein Steuergerät für den Betätigungsmotor und/oder Arbeitszylinder vorgesehen, das seinerseits über eine Signal-Drehkupplung oder drahtlos gesteuert wird. Dies ermöglicht zum einen die Verwendung eines reversierbaren Betätigungsmotors oder die Verwendung doppeltwirkender Hydraulikzylinder gemäß Anspruch 3, gestat- tet zugleich aber auch ein mechanisches (selbsthemmendes Untersetzergetriebe) oder ein hydraulisches Verriegeln der Hydraulikzylinder. Wird die Energiequelle auf dem Antriebs¬ körper vorgesehen und verwendet man gleichzeitig ein drahtlo gesteuertes Steuergerät, so kann man eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung auch ohne nennenswerte mechanisch Anpassungsarbeiten an einem schon vorhandenen Erdbohrgerät oder einer schon vorhandenen Bohrloch-Verrohrungsmaschine nachrüsten.
Auch bei einer Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 5 hat man die Möglichkeit einer Servobetätigung eines Klemm- oder Verriegelungselementes bei unbehinderter Drehbarkeit des Antriebskörpers, wobei auf dem umlaufenden Antriebskörper kein Motor angebracht zu werden braucht. Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1: eine Aufsicht auf einen Antriebsring für eine Bohrloch-Verrohrungsmaschine;
Figur 2: einen radialen Schnitt durch den Randabschnitt eines abgewandelten Antriebsringes für eine Bohr- loch-Verrohrungsmaschine;
Figur 3: einen radialen Schnitt durch den Randabschnitt eines weiter abgewandelten Antriebsringes für eine Bohrloch-Verrohrungsmaschine; und
Figur 4: eine zu Figur 1 ähnliche Ansicht, in welcher ein nochmals abgewandelter Antriebsring für eine Bohr- loch-Verrohrungsmaschine gezeigt ist.
In der Zeichnung ist ein Antriebsring 10 für eine Bohrloch- Verrohrungsmaschine gezeigt, der an seinem äußeren Rand mit einem Zahnkranz 12 versehen ist. Der Antriebsring 10 ist in einem in der Zeichnung nicht wiedergegebenen auf einem Mäkler verfahrbaren Schlitten um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Dieser Schlitten trägt einen hydrauli¬ schen Antriebsmotor (nicht gezeigt) , dessen Ritzel mit dem Zahnkranz 12 kämmt.
Ein Bohrrohr 14 erstreckt sich durch eine mittige Öffnung 16 des Antriebsringes 10.
Auf die Oberseite des Antriebsringes 10 sind vier Führungs¬ blöcke 18 unter einem Winkelabstand von 90° fest aufgesetzt. Deren Innenfläche ist kreisförmig und fluchtet mit der Fläche der Öffnung 16. Je zwei benachbarte Führungsblöcke 18 geben mit ihren unter 45° zu der Blockmittelebene ange¬ stellten Seitenflächen 20, 22 eine Führung für einen Klemm¬ block 24 vor. Dieser hat eine gemäß dem Außendurchmesser des Bohrrohres 14 gekrümmte Innenfläche 26 und mit den Führungsblock-Seitenflächen 20, 22 zusammenarbeitende Sei¬ tenflächen 28, 30.
Die Führungsblöcke 18 sind gelenkig mit den Kolbenstangen zugeordneter doppeltwirkender Hydraulikzylinder 32 verbun- den, deren Zylinder fest auf der Oberseite des Antriebs¬ ringes 10 befestigt sind.
Die beiden Arbeitsräume der Hydraulikzylinder 32 sind je¬ weils über Stichleitungen 34, 36 mit zwei in Umfangsridh- tung verlaufenden Arbeitsleitungen 38, 40 verbunden. Diese sind über ein 4/3-Magnetventil 42 mit einer durch eine Hydraulikpumpe 44 beaufschlagten Druckleitung 46 bzw. einer zu einem Sumpf 48 führenden Rücklaufleitung 50 verbindbar.
Die Hydraulikpumpe 44 wird durch einen ebenfalls auf dem Antriebsring 10 fest angebrachten Elektromotor 52 angetrie¬ ben, der in der Praxis ein mit 12 Volt oder 24 Volt betrie¬ bener Gleichstrommotor sein kann. Die Klemmen des Elektro¬ motors 52 sind über Leitungen 54, 56 mit kreisförmigen Schleifringen 58, 60 verbunden, die unter Zwischenschal¬ tung nicht näher gezeigter Isolierstücke auf der Unterseite des Antriebsringes 10 angebracht sind.
Ähnlich sind die Wicklungen des Magnetventiles 42 über der besseren Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung wegge¬ lassene Leitungen mit weiteren Schleifringen 62, 64 ver¬ bunden, die ebenfalls unter Zwischenschaltung nicht wieder¬ gegebener Isolierstücke auf die Unterseite des Antriebs¬ ringes 10 aufgesetzt sind. Die Schleifringe 58, 60 arbeiten mit Schleifkontakten 66, 68, die Schleifringe 62, 64 mit Schleifkontakten 70, 72 zusammen, die von einem feststehenden Kontaktarm 74 getra¬ gen sind. Die Verbindung der Schleifkontakte 66 bis 72 mit der Speisespannungsquelle für den Elektromotor 52 bzw. der Steuerspannungsquelle für das Magnetventil 42 erfolgt über ein insgesamt mit 76 bezeichnetes flexibles Kabel.
Bei der oben beschriebenen Bohrrohr-Spanneinrichtung für eine Verrohrungsmaschine kann man offensichtlich durch fer gesteuerte Betätigung des Magnetventiles 42 einen stark belastbaren Kraftschluß zwischen Antriebsring 10 und Bohr¬ rohr 14 herstellen, wobei die gesamte auf dem Antriebsrin 10 angeordnete Hydraulikeinrichtung vollständig geschlosse ist und keinerlei unter Schlupf aufeinander laufende und gegeneinander abzudichtende Teile aufweist.
Figur 2 zeigt eine Alternative für den Antrieb der Hydrau likpumpe 44. Anstelle eines Elektromotors ist nun ein Dru luftmotor 52 vorgesehen, der über im Randbereich des An- triebsringes 10 vorgesehene Arbeitskanäle 78, 80 mit in d Umfangsfläche des Antriebsringes unterhalb des Zahnkranze 12 ausgebildeten Ringnuten 82, 84 in Verbindung steht. Diese fluchten axial mit Arbeitskanälen 86, 88, die in einem den Antriebsring 10 lagernden Lagerring 90 vorgeseh sind.
Das die Strömungsmittelverbindungen zu den Hydraulikzylin dern 32 steuernde 4/3-Magnetventil ist nun durch ein ent- sprechendes druckluftgesteuertes Ventil 42 ersetzt. Desse Steuerkolben stehen über Steuerkanäle 92, 94 im Randberei des Antriebsringes 10 mit weiteren in dessen Umfangsfläch vorgesehenen Ringnute 96, 98 in Verbindung. Letztere fluc ten axial mit Steuerkanälen 100, 102 des Lagerringes 90. Die Paßgenauigkeit der einander gegenüberliegenden Umfangs- flachen von Arbeitsring 10 und Lagerring 90 ist nicht kri¬ tisch, da Druckluft-Leckagen ohne Umweltgefährdung und ohne technische Beeinträchtigung hingenommen werden können. Auch bläst die entweichende Druckluft automatisch etwa eindrin¬ genden Schmutz von der Lauffläche weg bzw. verhindert ein Eindringen von Schmutzpartikeln.
Im übrigen kann die Einrichtung zum momentenschlüssigen Verblocken des Bohrrohres 14 mit dem Antriebsring 10 exakt so ausgebildet sein, wie in Figur 1 wiedergegeben.
Bei dem in Figur 3 wiedergegebenen Antriebsring 10 ist im Randbereich ein von einer Welle 104 getragenes Ritzel 106 gelagert. Dieses kämmt mit einem auf der inneren Umfangs- flache des Lagerringes 90 ausgebildeten stationären Zahn¬ kranz 108. An das in Figur 3 obenliegende Ende der Welle 104 ist eine Magnetkupplung 110 angeschlossen, über die eine Betätigungswelle 112 wahlweise mit der Welle 104 ver- bindbar ist.
Die Erregung der Magnetkupplung 110 erfolgt ähnlich wie die Erregung des Magnetventiles 42 von Figur 1; die ent¬ sprechenden Teile der elektrischen Drehkupplung sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Zusätzlich ist noch ein die Schleifringe 62, 64 elektrisch vom Antriebsring 10 trennender ringförmiger Isolierkörper 114 gezeigt.
Die Betätigungswelle kann ihrerseits über ein Untersetzer- getriebe auf einen Spindeltrieb zum Verstellen der Klemm¬ backen 24 arbeiten, wobei zusätzliche nichtlineare Getriebe zur Kraftübersetzung vorgesehen sein können, z.B. ein Knie¬ hebelgetriebe, ein Nockentrieb oder dergleichen.
Ist bei dem in Figur 3 gezeigten Antriebsring 10 die Mag- netkupplung 110 ausgerückt, so kann sich der Antriebsring 10 frei drehen, ohne daß auf die mit der Betätigungswelle 112 verbundenen mechanischen Last eine Kraft ausgeübt wird. Ist dagegen die Magnetkupplung 110 eingerückt, so führt ein Drehen des Antriebsringes 10 in der einen oder anderen Richtung zum Bewegen der mit der Betätigungswelle 112 ver¬ bundenen mechanischen Last in der einen oder anderen Rich¬ tung.
Figur 4 zeigt einen Antriebsring, der weitgehend dem An¬ triebsring nach Figur 1 entspricht. Nur wird der Elektro¬ motor 52 nun nicht über eine Drehkupplung von einer statio¬ nären Spannungs uelle her versorgt sondern von einer auf dem Antriebsring 10 selbst angeordneten 12 V- oder 24 V- Batterie 116.
Auf dem Antriebsring 10 ist ferner ein drahtlos gesteuer¬ tes Steuergerät 118 mit einer Antenne 120 vorgesehen, wel¬ ches seine Energie über nicht dargestellte Leitungen eben- falls aus der Batterie 116 bezieht und das Magnetventil
42 und den Elektromotor 52 steuert. Diese Steuerung erfolgt so, daß der Elektromotor 52 normalerweise nicht erregt wird Erst dann, wenn eine Stellungsänderung der Klemmbacken 24 gewünscht wird, wird zunächst der Elektromotor 52 in Gang gesetzt wird und nach Aufbau eines ausreichenden Druckes in der Druckleitung 46 wird das Magnetventil 42 in die befohlene Stellung gestellt wird. Nach Beendigung des Steuerbefehles wird das Magnetventil 42 wieder in die Mittenstellung zurückgestellt, in welcher die Hydraulikzy- linder 32 hydraulisch verriegelt sind, und nach Ablauf eine Sicherheitszeitspanne wird dann auch die Erregung des Elektromotors 52 beendet.
Die Batterie 116 kann in Abständen von einigen Tagen jeweil zu einem Zeitpunkt gegen eine neu aufgeladene Batterie ausgetauscht werden, zu welchem sich der Antriebsring 10 in kleinem Abstand über der Erdoberfläche befindet (kurz vor dem Ansetzen eines neuen Bohrrohrstückes) .
In Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Figur 2 kann man an die Arbeitskanäle 78, 80 auch direkt DruckluftZylind anschließen, welche für weniger Kraft erfordernde Anwendung z.B. das Bewegen von Verriegelungsstiften, die Aufgabe der Hydraulikzylinder 32 übernehmen. In diesem Falle kann für sehr einfache Anwendungen auch das 4/3-Ventil 42 entfallen. Alternativ kann man die Arbeitskanäle 78, 80 auch an die Einlaßöffnungen des 4/3-Ventiles anschließen und die Druck¬ luftzylinder an die Arbeitsöffnungen dieses Ventiles an¬ schließen.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Antriebsring muß zum Ingang¬ setzen der Betätigungswelle 112 der Antriebsring 10 gedreht werden. Dies ist für die meisten Anwendungsfälle kein Nach¬ teil. Soll für einen besonderen Anwendungsfall eine Drehung der Betätigungswelle 112 auch bei stehendem Antriebsring
10 möglich sein, so kann man in Abwandlung des Ausführungs¬ beispieles nach Figur 3 die Magnetkupplung 110 weglassen und die Betätigungswelle 112 fest mit der Welle 104 ver¬ binden. Anstelle des Zahnkranzes 108 wird dann auf dem Lagerring 90 ein Ritzel vorgesehen, welches mit dem Ritzel 106 kämmt und über eine der Magnetkupplung 110 entspre¬ chende Magnetkupplung mit einem vom Lagerring 90 getragenen Betätigungsmotor verbindbar ist. Bei ausgerückter Magnet¬ kupplung hat man dann wieder eine freie Drehbarkeit des Antriebsringes ohne Drehung der Betätigungswelle 112. Bei stehendem Antriebsring und eingerückter Magnetkupplung kann man dagegen über den Betätigungsmotor die Betätigungswelle in der einen oder anderen Richtung in Gang setzen.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele betrafen konkre das Festklemmen eines Bohrrohres mit einem umlaufenden An- triebsring einer Bohrloch-Verrohrungsmaschine. Auf ähnliche Weise kann man auch kraftschlüssige Verbindungen zwischen einem umlaufenden Antriebsring eines Erdbohrgerätes und einem Bohrer bzw. an diesen angesetzte Bohrstangen schaffen.

Claims

Ansprüche
1. Einrichtung zum Betätigen mindestens eines Klemm- oder Verriegelungselementes (24) auf einem umlaufenden An¬ triebskörper (10) eines Erdbohrgerätes oder einer Bohr¬ loch-Verrohrungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskörper (10) mindestens einen auf das Klemm- oder Verriegelungselement (24) arbeitenden Bet'ätigungsmotor (52) trägt, der ein Elektromotor oder ein Druckluftmotor ist, und entweder eine Energiequelle (116) trägt oder über eine Energie-Drehkupplung (58, 60, 66, 68) mit einer stationären Energiequelle verbunden ist, wobei diese eine Spannungs¬ quelle oder eine Druckluftquelle ist.
2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Betätigungsmotor (52) eine Hydraulik¬ pumpe (44) antreibt, die auf mindestens einen mit den Klemm oder Verriegelungselementen (24) verbundenen Hydraulik- zylinder (32) arbeitet.
3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Hydraulikzylinder (32) doppeltwirkend
Hydraulikzylinder sind.
4. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Antriebskörper
(10) ein drahtlos gesteuertes (120) oder über eine Signal- Drehkupplung (62, 64, 70, 72) gesteuertes Steuergerät (42; 118) für den Betätigungsmotor (52) und/oder Arbeitszylinder (32) angeordnet ist.
5. Einrichtung zum Betätigen mindestens eines Klemm- oder Verriegelungselementes auf einem umlaufenden Antriebs- körper eines Erdbohrgerätes oder einer Bohrloch-Verrohrungs maschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Antriebs¬ körper (10) gelagerte Betätigungswelle (112) über eine Zahnradverbindung (106, 108) mit einem stationären Betäti¬ gungsmotor oder mit einem stationären Reaktionsteil (90) verbunden ist und daß in der Kraftubertragungsstrecke zwi¬ schen Betätigungswelle (112) und Betätigungsmotor bzw. Reaktionsteil (90) entweder auf dem Antriebskörper (10) oder auf dem stationären Teil (90) eine steuerbare Kupp¬ lung (110) vorgesehen ist.
6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die steuerbare Kupplung (110) auf dem Antriebskörper (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie über eine Signal-Drehkupplung (62, 64, 70, 72) mit einer stationären Steuersignalquelle verbunden ist.
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