DE10206645A1

DE10206645A1 - Manipulator for the fitting/removal of drill rods, at a horizontal drilling assembly, has pipe grips with a variety of movements in a guide at a jib supported by a pillar

Info

Publication number: DE10206645A1
Application number: DE2002106645
Authority: DE
Inventors: Werner Wurm; Frank Auringer
Original assignee: PRIME DRILLING GmbH
Current assignee: PRIME DRILLING GmbH
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: DE10206645B4

Abstract

To fit and remove drill rods (22) at a horizontal drilling assembly, a manipulator (10) has moving pipe grips (18-20) which can be given a variety of translatory, rotary and angular movements. The grips are fitted to a jib (14) at a manipulator pillar (12), to ride in a guide (17) which can swing at right angles to the drill rod being handled.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Einlegen und Entnehmen von Bohrgestängen in und aus Horizontalbohranlagen zum Bohren von im wesentlichen horizontal verlaufenden Bohrungen im Erdreich, Gestein oder Fels mit einem an einem Bohrmast verschiebbar angeordneten Schlitten und einem am Schlitten angeordneten Bohrkopf für Bohrgestänge. Derartige Horizontalbohranlagen werden dazu benutzt, um Produktrohre, beispielsweise Kommunikationsleitungen, Gasleitungen, Wasserleitungen, Ölleitungen oder dergleichen unterirdisch in unzugänglichem Gelände zu verlegen, beispielsweise beim Verlegen von Produktrohren, die Bahntrassen, Autobahnen, Flüsse usw. unterqueren. Der Verlauf der Horizontalbohrungen läßt sich steuern und erlaubt das Erstellen von im wesentlichen horizontal verlaufenden Bohrungen von großer Länge. Hierdurch wird das Verlegen von Produktrohren vereinfacht und werden die Verlegekosten vermindert. The invention relates to device for inserting and removing drill pipes in and out Horizontal drilling rigs for drilling essentially horizontal holes in the Soil, rock or rock with a sled and slidably arranged on a drilling mast a drill head arranged on the slide for drill rods. Such horizontal drilling rigs are used to pipe product pipes, e.g. communication lines, gas lines, To lay water pipes, oil pipes or the like underground in inaccessible terrain, for example when laying product pipes, the railway lines, highways, rivers etc. pass under. The course of the horizontal holes can be controlled and allows the creation of im essential horizontal holes of great length. This will relocate of product pipes is simplified and installation costs are reduced.

Sollen Produktrohre mit großem Durchmesser verlegt werden, wird mittels der Horizontalbohranlage zunächst eine Pilotbohrung mit gesteuertem Verlauf hergestellt, die anschließend mittels eines Aufweitkopfes, der an das Bohrgestänge angebracht wird, durch Zurückziehen des Bohrgestänges mittels der Horizontalbohranlage aufgeweitet wird, wonach das zu verlegende Produktrohr in die Bohrung eingezogen wird. If product pipes with a large diameter are to be laid, use the Horizontal drilling system first made a pilot hole with a controlled course, the then by means of an expansion head which is attached to the drill pipe Retraction of the drill pipe is expanded using the horizontal drilling machine, after which that too product pipe that is laying is drawn into the bore.

Die bekannten Horizontalbohranlagen können stationär oder selbstfahrend auf einem Fahrwerk, beispielsweise einem Raupenunterwagen angeordnet sein, auf dem ein in horizontaler Lage winkeleinstellbarer Bohrmast angeordnet ist. Auf dem Bohrmast ist ein Schlitten mittels einer an Hydraulik-Kolbenzylindereinheit verschiebbar, der den Bohrkopf trägt. Mit dem Bohrkopf werden die einzelnen Bohrgestänge und untereinander mittels Schraubverbindungen gekuppelt. Die Verschiebung der Schlitten läßt sich auch mittels eines Zahnstangen- oder Kettentriebs bewirken. The known horizontal drilling rigs can be stationary or self-propelled on a chassis, For example, a crawler undercarriage can be arranged on which one in a horizontal position angle-adjustable drilling mast is arranged. A carriage is on the drilling mast by means of an Hydraulic piston-cylinder unit slidable, which carries the drill head. With the drill head the individual drill rods and coupled with each other by means of screw connections. The The slides can also be moved by means of a rack or chain drive.

Wenn der Bohrkopf beim Abbohren des Bohrgestänges bis zum vorderen Ende des Bohrmastes vorgefahren ist, muß die Schraubverbindung zwischen dem Bohrkopf und dem Bohrgestänge gelöst werden und wird der Bohrkopf an das hintere Ende des Bohrmastes zurückgefahren, um ein weiteres Bohrgestänge mit dem Ende des im Boden befindlichen Bohrgestänges und dem Bohrkopf zu verschrauben, wonach der Bohrvorgang erneut wieder aufgenommen wird. If the drill head is drilling to the front end of the drill mast when drilling the drill pipe the screw connection between the drill head and the drill pipe must be loosened the drill head will be moved back to the rear end of the drilling mast, for another Drill pipe with the end of the drill pipe in the ground and the drill head screw, after which the drilling process is resumed.

Beim Zurückziehen des Bohrgestänges, insbesondere beim Herstellen einer aufgeweiteten Bohrung mittels eines Räumkopfes, läuft der Vorgang umgekehrt ab, das heißt, wenn der Bohrkopf mit dem Bohrgestänge bis an hintere Ende des Bohrmastes zurückgefahren ist, muß das aus der Bohrung herausgefahrene Bohrgestänge abgeschraubt und abgelegt werden, wonach der Bohrkopf an das vordere Ende des Bohrmastes vorfährt und mit dem noch in der Bohrung befindenden Bohrgestänge verschraubt wird, um den Ausziehvorgang zu wiederholen. When pulling back the drill pipe, especially when making a widened hole by means of a clearing head, the process is reversed, that is, when the drill head with the Drill pipe has moved back to the rear end of the drilling mast, this must come out of the hole withdrawn drill rods are unscrewed and stored, after which the drill head to the the front end of the mast moves up and with the drill pipe still in the hole is screwed to repeat the extraction process.

Zum Einlegen und Entnehmen von Bohrgestängen in und aus Horizontalbohranlagen werden üblicherweise Hydraulikkräne eingesetzt, die entweder an die Horizontalbohranlage herangefahren werden oder mit dieser fest verbunden sind. Um die Handhabung der Rohre zu erleichtern, ist an der Horizontalbohranlage häufig auch ein Bohrgestängekasten angeordnet, der mit dem Bohrmast verbunden ist und sich auf die gleiche Neigung mit dem Bohrmast einstellt. Die einzelnen Bohrgestänge werden mittels eines Greifers am Kran etwa im Schwerpunkt ergriffen und müssen dann freischwebend mit ihrer Gewindemuffe in den Bereich des Bohrkopfes und mit ihrem Gewindeende in den Bereich der entsprechenden Gewindemuffe eines bereits in den Boden abgebohrten Bohrgestänges gebracht werden. For inserting and removing drill rods in and out of horizontal drilling rigs Usually hydraulic cranes are used, which either move up to the horizontal drilling rig are or are firmly connected to it. To facilitate the handling of the pipes, the Horizontal drilling rig often also has a drill pipe box arranged with the drilling mast is connected and adjusts itself to the same inclination with the drilling mast. The single ones Drill rods are gripped around the center of gravity by means of a gripper and have to be then floating with her threaded sleeve in the area of the drill head and with her Thread end in the area of the corresponding threaded sleeve one already in the ground drilled drill pipe are brought.

Es liegt auf der Hand, daß diese Bohrgestänge, die eine Länge bis zu 9,6 m aufweisen können und ein großes Gewicht aufweisen, schwer zu dirigieren sind. Während des Einlegens stellen die freischwebenden Bohrgestänge somit eine erhebliche Unfallgefahr für das Bedienungspersonal dar. Des weiteren ist das Einlegen und Entnehmen von Bohrgestängen mit einem Zeitverlust verbunden, da ein Bohrgestänge grundsätzlich erst vom Kran aus dem Bohrgestängekasten aufgenommen werden kann, wenn der jeweilige Arbeitsgang des Abbohrens bzw. Ausziehens des Bohrgestänge beendet ist, da es nicht zulässig ist, ein freischwebendes Bohrgestänge während des Arbeitens der Horizontalbohranlage im Arbeitsbereich zu halten. It is obvious that these drill rods, which can have a length of up to 9.6 m and are heavy, difficult to direct. While inserting the free-floating drill pipe therefore represents a significant risk of accident for the operating personnel. Furthermore, the insertion and removal of drill pipes is associated with a loss of time, since a drill pipe is only picked up by the crane from the drill pipe box can be when the respective operation of drilling or pulling out the drill pipe has ended as it is not permitted to use a free floating drill pipe while the Keep horizontal drilling machine in the work area.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Einlegen und Entnehmen von Bohrgestängen in und aus Horizontalbohranlagen zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, keine Schwierigkeiten beim Einlegen und Entnehmen des Bohrgestänges bereitet, eine verminderte Unfallgefahr darstellt und ein beschleungtes Einlegen und Entnehmen von Bohrgestängen gewährleistet. The invention is based on the problem of a device for inserting and removing To provide drill pipes in and out of horizontal drilling rigs which have the disadvantages of Avoids prior art, no difficulties when inserting and removing the Prepares drill pipe, represents a reduced risk of accidents and a looped insertion and Removal of drill pipe guaranteed.

Ausgehend von dieser Problemstellung wird eine Vorrichtung zum Einlegen und Entnehmen von Bohrgestängen in und aus Horizontalbohranlagen vorgeschlagen, die erfindungsgemäß einen ein Bohrgestänge starr greifenden, translatorisch, rotatorisch und neigungsveränderlich angetrieben bewegbaren Rohrgreifer umfaßt. Based on this problem, a device for inserting and removing Drill rods proposed in and out of horizontal drilling rigs, the one according to the invention Drill rods rigidly driven, translatory, rotary and variable inclination driven includes movable pipe gripper.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Handhabung eines freischwebenden Rohres große Probleme bereitet und daß es daher notwendig ist, das Bohrgestänge mittels eines Bohrgreifers so starr zu greifen, daß sich das Rohr nur durch die Steuerung des Rohrgreifers in vorgegebenen Bahnen bewegt und sich die Rohrenden ohne Zutun einer Bedienungsperson genau gegenüber dem Bohrkopf und dem Bohrgestängeende, mit dem das angehobene Bohrgestänge zu verbinden ist, automatisch positionieren lassen. The invention is based on the consideration that the handling of a free-floating pipe causes great problems and that it is therefore necessary to use a Grip grabs so rigid that the pipe can only be controlled by the pipe gripper predetermined paths and the pipe ends move exactly without the intervention of an operator opposite the drill head and the drill pipe end with which the raised drill pipe is closed connect is automatically positioned.

Mittels eines solchen Rohrgreifers läßt sich das Bohrgestänge aus einem unabhängig von der Horizontalbohranlage aufgestellten Bohrgestängekasten entnehmen und darin einlegen, in dem das Bohrgestänge waagerecht angeordnet sein kann. Bei diesem Bohrgestängekasten kann es sich um einen üblichen Container zum Transportieren der Bohrgestänge handeln, so daß ein erheblich größerer Bohrgestängevorrat zur Verfügung steht, als dies mit einem an der Horizontalbohranlage angeordneten Bohrgestängekasten möglich ist. By means of such a pipe gripper, the drill pipe can be made independently of the Remove and insert the horizontal drill rig into the drill rod box, in which the Drill pipe can be arranged horizontally. This drill pipe box can be act a usual container for transporting the drill pipe, so that a significant Larger drill pipe stock is available than with a horizontal drilling rig arranged drill pipe box is possible.

Der Rohrgreifer kann bevorzugterweise an einem Ausleger eines Ständers eines Manipulators angeordnet sein und vorzugsweise in einer Führung senkrecht zur Achse eines gegriffenen Bohrgestänges verfahrbar sein. Um ein ergriffenes Bohrgestänge parallel zum Bohrmast ausrichten zu können, kann der Rohrgreifer in einer Führung senkrecht zur Achse eines gegriffenen Bohrgestänges schwenkbar sei. The pipe gripper can preferably on a boom of a stand of a manipulator be arranged and preferably in a guide perpendicular to the axis of a gripped Drill pipe can be moved. To align a seized drill pipe parallel to the drilling mast to be able to, the pipe gripper in a guide perpendicular to the axis of a gripped Drill pipe is pivotable.

Da der Bohrmast gegenüber dem Boden üblicherweise in einem Winkel zwischen 9° und 22° einstellbar ist, muß der Rohrgreifer ein gegriffenes Rohr ebenfalls in diese Winkelstellung bringen. Zu diesem Zweck kann der Rohrgreifer am Ausleger neigungsveränderbar angeordnet sein oder kann der Ausleger am Ständer neigungsveränderbär sein oder kann der Ständer selber neigungsveränderbar an einer Grundplatte angeordnet sein. Since the drilling mast is usually at an angle between 9 ° and 22 ° to the ground is adjustable, the pipe gripper must also bring a gripped pipe into this angular position. For this purpose, the pipe gripper can or can be arranged on the boom so as to be inclinable the boom on the stand can be inclinable, or the stand itself inclination changeable on a base plate.

Für die Schwenkbewegung zwischen dem Bohrgestängekasten und dem Bohrmast kann entweder der Ausleger schwenkbar am Ständer angeordnet sein, oder der Ständer kann auf einer Grundplatte drehbar angeordnet sein. For the swiveling movement between the drill pipe box and the drilling mast either the boom can be pivotally arranged on the stand, or the stand can be on a base plate be rotatably arranged.

Wenn der Bohrgestängekasten, wie allgemein üblich, parallel zur Längsrichtung des Bohrmastes der Horizontalbohranlage aufgestellt wird, ist es möglich, die Schwenkbewegung des Rohrgreifers mit der Schwenkbewegung des Auslegers oder der Drehbewegung des Ständers zu koppeln, derart, daß sich das gegriffene Bohrgestänge vom Bohrgestängekasten zum Bohrmast parallel bewegt. If the drill pipe box, as is common practice, parallel to the longitudinal direction of the drilling mast Horizontal drilling machine is set up, it is possible to use the swivel movement of the pipe gripper to couple the pivoting movement of the boom or the rotary movement of the stand, such that the gripped drill pipe moves in parallel from the drill pipe box to the drill mast.

Diese gekoppelte Schwenkbewegung des Rohrgreifers läßt sich entweder mechanisch mittels eines Parallelogrammlenkers oder hydraulisch in der Weise erreichen, daß in einer Hydraulik- Kolbenzylindereinheit zur Betätigung der Schwenkbewegung des Auslegers oder Ständers verdrängte Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit für die Schwenkbewegung des Rohrgreifers dient. This coupled pivoting movement of the pipe gripper can either be done mechanically by means of a Parallelogram or hydraulically in such a way that in a hydraulic Piston cylinder unit for actuating the pivoting movement of the boom or stand Displaced hydraulic fluid for actuating a hydraulic piston-cylinder unit for the Pivotal movement of the pipe gripper is used.

Wenn der Ausleger als Lenkerparallelogramm ausgebildet wird, läßt sich der Querbalken mit den Rohrgreifervorrichtungen daran starr befestigen und braucht in der Führung nicht auf- und abbewegbar zu sein, da diese Bewegung durch das Lenkerprallelogramm ausgeführt wird. If the boom is designed as a parallelogram of the handlebar, the crossbar can be used with the Rigidly attach the pipe gripper devices and does not need to open and open in the guide to be able to be moved, since this movement is carried out by the handlebar parallelogram.

Wenn der Rohrgreifer am Ausleger starr befestigt ist, ergibt sich durch die Neigungsveränderung des Auslegers eine Neigungsveränderung des Bohrgestänges, das sich auf diese Weise, da es vom Rohrgreifer starr gehalten wird, ohne Eingriff der Bedienungsperson in die Neigung des Bohrmasts der Horizontalbohranlage bringen läßt. If the pipe gripper is rigidly attached to the boom, the change in inclination results in Cantilever a change in incline of the drill pipe, which in this way, since it from Pipe gripper is kept rigid without operator intervention in the inclination of the drilling mast can bring the horizontal drilling rig.

Diese Neigung läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß der Ständer neigungsveränderbar auf einer Grundplatte angeordnet ist und ein Anschlag am Bohrmast, der sich mit der Neigungseinstellung des Bohrmastes bewegt, die Neigung des Ständers festlegt. This inclination can be achieved, for example, by the inclination of the stand being variable a base plate is arranged and a stop on the drilling mast, which is with the Inclination adjustment of the drilling mast moves, the inclination of the stand fixes.

Statt die Bewegungskopplung mittels Parallelogrammlenker und Anschlag mechanisch zu erreichen, lassen sich die Bewegungswinkel der rotatorischen und neigungsveränderlichen Bewegungen über Winkel- und Neigungsmesser steuern. Instead of mechanically achieving the motion coupling using a parallelogram handlebar and stop, the movement angle of the rotary and inclinable movements can be Control protractor and inclinometer.

Der Ständer des Manipulators kann auch an einem von der Horizontalbohranlage unabhängigen Bohrgestängekasten angeordnet sein. The stand of the manipulator can also be attached to an independent of the horizontal drilling machine Drill pipe box can be arranged.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen: The invention is described below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 einen Manipulator gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Seitenansicht, Fig. 1 shows a manipulator according to a first embodiment in a side view;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Manipulator gemäß Fig. 1 FIG. 2 shows a top view of the manipulator according to FIG. 1

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Horizontalbohranlage mit zum Entnehmen eines Bohrgestänges aus einem Bohrgestängekasten bewegten Manipulator, Fig. 3 is a side view of a horizontal drilling machine with moving from a Bohrgestängekasten for withdrawing a drill string manipulator,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 3, Fig. 4 is a plan view of the Horizontal drilling rig according to Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Horizontalbohranlage mit angehobenem und parallel zum Bohrmast ausgerichteten Bohrgestänge, Fig. 5 is a side view of a horizontal drilling rig with raised and aligned parallel to the drilling mast drill string,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a plan view of the Horizontal drilling rig according to Fig. 5,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Horizontalbohranlage mit zum Verschrauben mit dem Bohrkopf und einem bereits eingetriebenen Bohrgestänge positionierten Bohrgestänge, Fig. 7 is a side view of the Horizontal drilling rig positioned for bolting to the drill bit and a drill pipe drill string already been exaggerated,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 7, Fig. 8 is a plan view of the Horizontal drilling rig according to Fig. 7,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Manipulators gemäß einer zweiten Ausführungsform, Fig. 9 is a side view of a manipulator according to a second embodiment,

Fig. 10 eine Drausicht auf den Manipulator gemäß Fig. 9, Fig. 10 is a Draus layer on the manipulator according to Fig. 9,

Fig. 11 bis Fig. 16 Darstellungen des Einlegen und Entnehmens eines Bohrgestänges entsprechend Fig. 3 bis 8, Fig. 11 to Fig. 16 representations of the insertion and withdrawal of a drill string according to Fig. 3 to 8,

Fig. 17 eine Seitenansicht einer Horizontalbohranlage mit einer weiteren Ausführungsform eines Manipulators mit angehobenem und parallel zum Bohrmast ausgerichtetem Bohrgestänge, Fig. 17 is a side view of a horizontal drilling rig with a further embodiment of a manipulator with raised and aligned parallel to the drilling mast drill string,

Fig. 18 eine Draufsicht auf die Horizontalbohranlage gemäß Fig. 17, Fig. 18 is a plan view of the Horizontal drilling rig shown in FIG. 17,

Fig. 19 eine Seitenansicht der Horizontalbohranlage gemäß Fig. 17 mit zum Verschrauben mit dem Bohrkopf und einem bereits abgebohrten Bohrgestänge positionierten Bohrgestänge, Fig. 19 is a side view of the Horizontal drilling rig shown in FIG. 17 for bolting to the drill head and a drill rod assembly already abgebohrten positioned drill string,

Fig. 20 eine Draufsicht auf die Horizontalbohranlage in der Stellung gemäß Fig. 19, Fig. 20 is a plan view of the Horizontal drilling rig in the position of FIG. 19,

Fig. 21 eine Seitenansicht eines mit Bohrgestängen vollständig gefüllten Bohrgestängekastens und daran angeordnetem Manipulator und Fig. 21 is a side view of a completely filled with drill pipes Bohrgestängekastens and thereto arranged manipulator and

Fig. 22 eine Seitenansicht eines fast leeren Bohrgestängekastens, aus dem der Manipulator ein Bohrgestänge entnimmt. Fig. 22 is a side view of an almost empty Bohrgestängekastens from which the manipulator takes a drill string.

Eine in den Fig. 3 bis 8 und 11 bis 16 dargestellte Horizontalbohranlage 1 weist einen Raupenunterwagen 2, einen darauf neigungsveränderlich angeordneten Bohrmast 3 mit einem entlang dem Bohrmast 3 verfahrbaren Schlitten 4 auf. Der Schlitten 4 trägt einen Bohrkopf 5. Am Boden läßt sich der Bohrmast 3 mittels einer Ankerplatte 6 abstützen. Im Bereich der Ankerplatte 6, ist am Bohrmast 3 eine Klemmvorrichtung 7 angeordnet, die dazu dient, ein mit dem Bohrkopf 5 und/oder mit dem Ende eines bereits in den Boden abgebohrten Bohrgestänges zu verbindendes Bohrgestänge 22 zu halten. Diese Klemmvorrichtung 7 dient des weiteren dazu, ein aus einer Bohrung herausgezogenes Bohrgestänge 22 vom Ende eines noch in der Bohrung befindlichen Bohrgestänges zu lösen. A horizontal drilling machine 1 shown in FIGS . 3 to 8 and 11 to 16 has a crawler undercarriage 2 , a drilling mast 3 arranged thereon with a variable inclination, with a carriage 4 which can be moved along the drilling mast 3 . The carriage 4 carries a drill head 5 . The drilling mast 3 can be supported on the ground by means of an anchor plate 6 . In the area of the anchor plate 6 , a clamping device 7 is arranged on the drilling mast 3 , which serves to hold a drill pipe 22 to be connected to the drill head 5 and / or to the end of a drill pipe already drilled into the ground. This clamping device 7 also serves to release a drill pipe 22 pulled out of a bore from the end of a drill pipe still in the bore.

Ein Bohrmeister sitzt in einer Kabine 8, von der aus er die Arbeit der Horizontalbohranlage 1 steuert. Ein Manipulator 10 ist mit seiner Grundplatte 11 an der Ankerplatte 6 befestigt. Ein Ständer 12 ist mittels einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 13 an der Grundplatte 11 kippbar angeordnet. Der Ständer 12 trägt einen Ausleger 14, der sich gegenüber dem Ständer 12 mittels einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 15 schwenken läßt. A drilling master sits in a cabin 8 , from which he controls the work of the horizontal drilling machine 1 . A manipulator 10 is fastened with its base plate 11 to the anchor plate 6 . A stand 12 is tiltably arranged on the base plate 11 by means of a hydraulic piston-cylinder unit 13 . The stand 12 carries a boom 14 which can be pivoted relative to the stand 12 by means of a hydraulic piston-cylinder unit 15 .

Am Ausleger 14 ist ein Rohrgreifer aus einem in einer Führung 17 drehbar und verschiebbar geführten Senkrechtbalken 18 und einem daran starr befestigten Querbalken 19 mit an dessen Enden angeordneten Rohrgreifvorrichtungen 20 angeordnet. Ein Parallellenker 16, der an einem Hebel am Ständer 12 und einem Hebel am Rohrgreifer 18, 19, 20 angreift, sorgt dafür, daß sich der Querbalken 19 des Rohrgreifers 18, 19, 20 beim Schwenken des Auslegers 14 stets parallel zur Längsrichtung der Horizontalbohranlage 1 bewegt. On the boom 14 , a pipe gripper is arranged from a vertical bar 18 rotatably and displaceably guided in a guide 17 and a cross bar 19 rigidly attached to it, with pipe gripping devices 20 arranged at its ends. A parallel link 16 which engages a lever on the stand 12 and a lever on the tube gripper 18, 19, 20, ensures that the cross-bar 19 of the tube gripper 18, 19, 20 during pivoting of the boom 14 is always parallel to the longitudinal direction of the horizontal drilling rig 1 emotional.

An der Ankerplatte 6 ist ein Anschlag 9 angeordnet, der der Neigung des Bohrmastes 3 folgt. Beim Kippen des Ständers 12 wird dessen Kippwinkel durch den Anschlag 9 festgelegt, wodurch der Querbalken 19, wie in Fig. 5 dargestellt, mit einem gegriffenen Bohrgestänge 22 parallel zum Bohrmast 3 ausgerichtet wird. A stop 9 is arranged on the anchor plate 6 , which follows the inclination of the drilling mast 3 . When the stand 12 is tilted, its tilt angle is determined by the stop 9 , as a result of which the crossbar 19 , as shown in FIG. 5, is aligned parallel to the drilling mast 3 with a gripped drill rod 22 .

Fig. 3 und 4 zeigen die Stellung des Rohrgreifers 18, 19, 20, wenn ein Bohrgestänge 22 aus einem neben der Horizontalbohranlage 1 mit dazu parallel ausgerichteten Bohrgestängen 22 aus einem Bohrgestängekasten 21 entnimmt. Dieser Bohrgestängekasten 21 wird neben der Horizontalbohranlage 1 und parallel zu ihrer Längsrichtung abgestellt. Hinsichtlich der Abmessungen des Bohrgestängekastens 21 und der Anzahl der darin gelagerten Bohrgestänge gibt es keine Beschränkungen. Es ist somit möglich, für den Transport der Bohrgestänge bestimmte Container direkt neben der Horizontalbohranlage 1 abzustellen. FIGS. 3 and 4 show the position of the tube gripper 18, 19, 20 when a drill pipe 22 takes out from a next of the horizontal drilling rig 1 in parallel aligned drill pipes 22 from a Bohrgestängekasten 21st This drill pipe box 21 is parked next to the horizontal drilling machine 1 and parallel to its longitudinal direction. There are no restrictions on the dimensions of the drill string box 21 and the number of drill string stored therein. It is therefore possible to park certain containers for transporting the drill pipe directly next to the horizontal drilling machine 1 .

In Fig. 5 und 6 ist dargestellt, wie ein Bohrgestänge 22 durch Kippen des Manipulators 10 angehoben und aus dem Bereich des Bohrgestängekastens 21 in den Bereich des Bohrmastes 3 geschwenkt wird. Dabei bewegt sich das Bohrgestänge 22 parallel zum Bohrmast 3. In FIGS. 5 and 6 is shown as a drill string is lifted by tilting the manipulator 10 and 22 is pivoted out of the region of the Bohrgestängekastens 21 in the area of the drilling mast. 3 The drill pipe 22 moves parallel to the drilling mast 3 .

In Fig. 7 und 8 ist das Bohrgestänge 22 fluchtend mit dem Bohrkopf 5 und einem im Bereich der Klemmvorrichtung 7 endenden, bereits in den Boden abgebohrten Bohrgestänges 22 ausgerichtet und läßt sich mit der Muffe am Rohrende und dem Bohrkopf 5 verschrauben. In Fig. 7 and 8, the drill string is in alignment with an ending in the region of the clamping device 7 is aligned 22 with the drill bit 5 and already in the soil abgebohrten drill string 22 and may be with the socket end of the pipe and screw the drill head 5.

Da sich ein vom Rohrgreifer 18, 19, 20 gehaltenes Bohrgestänge 22 nicht unkontrolliert bewegen kann, ist es möglich, ein Bohrgestänge 22 in der in Fig. 5 und 6 dargestellten Stellung aufzunehmen und während des Vortriebes des angegriffenen Bohrgestänges durch den Bohrkopf 5 zu halten, so daß nur geringe Totzeiten beim Einlegen und Entnehmen der Bohrgestänge 22 entstehen. Since a drill pipe 22 held by the pipe gripper 18 , 19 , 20 cannot move in an uncontrolled manner, it is possible to pick up a drill pipe 22 in the position shown in FIGS. 5 and 6 and to hold it by the drill head 5 during the advance of the attacked drill pipe. so that there is little dead time when inserting and removing the drill string 22 .

Der in Fig. 9 und 10 dargestellte Manipulator 10 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Manipulator 10 dadurch, daß ein Ständer 23 mittels einer Hydraulik- Kolbenzylindereinheit 24 drehbar auf der Grundplatte 1 I angeordnet ist. Ein Ausleger 25 ist gegenüber dem Ständer 23 mittels einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 26 neigungsverstellbar. Des weiteren ist am Ausleger 25 eine Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 27 angeordnet, die ein Drehen des Senkrechtbalkens 18 in der Führung 17 bewirkt. The manipulator 10 illustrated in Fig. 9 and 10 differs from that in Fig. 1 and 2 illustrated manipulator 10 in that a stator 23 is arranged by means of a hydraulic piston-cylinder unit 24 mounted on the base plate 1 I. A boom 25 can be tilted relative to the stand 23 by means of a hydraulic piston-cylinder unit 26 . Furthermore, a hydraulic piston-cylinder unit 27 is arranged on the boom 25 , which causes the vertical beam 18 to rotate in the guide 17 .

Beim Drehen des Ständers 23 mittels der Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 24 wird Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 24 verdrängt. Diese Hydraulikflüssigkeit wird zu der Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 27 geleitet und bewirkt das Drehen des Senkrechtbalkens 18. Hierdurch wird eine Parallelführung des Querbalkens 19 in analoger Weise wie mittels des Parallelogrammlenkers 16 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 erreicht. When the stand 23 is rotated by means of the hydraulic piston-cylinder unit 24 , hydraulic fluid is displaced from the hydraulic piston-cylinder unit 24 . This hydraulic fluid is fed to the hydraulic piston-cylinder unit 27 and causes the vertical bar 18 to rotate. This results in a parallel guidance of the crossbar 19 in a manner analogous to that by means of the parallelogram link 16 in the embodiment according to FIGS. 1 and 2.

Der Bewegungsablauf, der in Fig. 11 bis 16 dargestellt ist, entspricht dem bezüglich der Fig. 3 bis 8 beschriebenen Bewegungsablauf. Die Dreh- und Schwenkbewegungen sowie die Neigungseinstellung des Auslegers 25 lassen sich ebenfalls durch Anschläge begrenzen, jedoch ist es auch möglich, am Manipulator 10 und am Rohrgreifer 18, 19, 20 Winkel- und Neigungsmesser anzuordnen, mittels derer die Bewegungen so gesteuert werden, daß sich ein Bohrgestänge 22 genau fluchtend zum Bohrkopf 5 und einem Rohrende im Bereich der Klemmvorrichtung 7 einlegen und entnehmen läßt. The sequence of movements shown in FIGS. 11 to 16 corresponds to the sequence of movements described with reference to FIGS. 3 to 8. The rotary and pivoting movements and the inclination of the boom 25 can also be limited by stops, but it is also possible to arrange on the manipulator 10 and the pipe gripper 18 , 19 , 20 angle and inclinometer, by means of which the movements are controlled so that a drill pipe 22 can be inserted and removed exactly in line with the drill head 5 and a pipe end in the area of the clamping device 7 .

Der in Fig. 17 bis 22 dargestellte Manipulator unterscheidet sich von dem in Fig. 1 bis 8 dargestellten Manipulator dadurch, daß der Ausleger am Ständer 12 aus Parallellenkern 28, die durch eine Koppel 29 verbunden sind, gebildet ist. Das Lenkerprallelogramm 28, 29 läßt sich mittels einer Hydraulik-Kolbenzylindereinheit 30 in der dargestellten Weise gegenüber dem Ständer 12 bewegen, wobei der Querbalken 19 mit den Rohrgreifvorrichtungen 20 starr an der Koppel 29 befestigt ist. Auf diese Weise und in Verbindung mit dem Parallellenker 16 lassen sich Bohrgestänge 22 gesteuert vom Bohrgestängekasten 21 bis in eine zum Verschrauben mit dem Bohrkopf 5 und einem bereits abgebohrten Bohrgestänge fluchtende Position bringen, und es kann kein freies Schwingen eines von den Rohrgreifvorrichtungen 20 gehaltenen Bohrgestänges 22 eintreten. The manipulator shown in FIGS. 17 to 22 differs from the manipulator shown in FIGS. 1 to 8 in that the arm on the stand 12 is formed from parallel core 28 which are connected by a coupling 29 . The handlebar parallelogram 28 , 29 can be moved by means of a hydraulic piston-cylinder unit 30 in the manner shown relative to the stand 12 , the crossbar 19 being rigidly attached to the coupling 29 with the tubular gripping devices 20 . In this way and in connection with the parallel link 16 , drill rods 22 can be brought from the drill rod box 21 into an aligned position for screwing with the drill head 5 and an already drilled drill rod, and a drill rod 22 held by the pipe gripping devices 20 cannot swing freely enter.

Claims

1. Device for inserting and removing drill rods ( 22 ) in and out of horizontal drilling rigs ( 1 ) with a tubular gripper ( 18 , 19 , 20 ) that rigidly engages a drill rod ( 22 ) and is driven in a translatory, rotary and incline-variable manner.

2. Device according to claim 1, wherein the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) on a boom ( 14 ; 25 ) of a stand ( 12 ; 23 ) of a manipulator ( 10 ) is arranged.

3. Device according to claim 1 or 2, wherein the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) in a guide ( 17 ) perpendicular to the axis of a gripped drill pipe ( 22 ) can be moved.

4. Device 2 or 3 , in which the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) in a guide ( 17 ) is pivotable perpendicular to the axis of a gripped drill pipe ( 22 ).

5. Apparatus according to claim 2, 3 and 4, in which the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) on the boom ( 14 , 25 ) is arranged inclinable.

6. The device according to claim 2, 3 or 4, wherein the boom ( 25 ) on the stand ( 23 ) is arranged inclinable.

7. The device according to claim 2, 3 or 4, wherein the stand ( 12 ) is arranged inclinable on a base plate ( 6 ).

8. Device according to one of claims 2, 3, 4, 6 or 7, wherein the stand ( 23 ) on a base plate ( 11 ) is rotatably arranged.

9. Device according to one of claims 2 to 8, wherein the pivoting movement of the tube gripper ( 18 , 19 , 20 ) is coupled to the pivoting movement of the boom ( 14 , 25 ) or the stand ( 12 ; 23 ).

10. The device according to claim 9, wherein the pivoting movement of the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) is coupled to the pivoting movement of the boom ( 14 ) or the stand ( 12 ) by means of a parallelogram link ( 16 ).

11. The device according to claim 10, wherein the boom is designed as a handlebar parallelogram ( 28 , 29 ), on the coupling ( 29 ) of the crossbar ( 19 ) with the tubular gripping devices ( 20 ) is rigidly attached.

12. The apparatus of claim 9, wherein the pivoting movement of the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) with the pivoting movement of the boom ( 14 ; 25 ) or the stand ( 14 ; 23 ) is hydraulically coupled in such a way that in a hydraulic Piston-cylinder unit ( 24 ) for the pivoting movement of the boom ( 25 ) or stand ( 23 ) displaced hydraulic fluid for actuating a hydraulic piston-cylinder unit ( 27 ) for the pivoting movement of the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ).

13. Device according to one of claims 9 to 12, in which the coupling is carried out so that a drill pipe ( 22 ) gripped by the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) lies parallel to the drilling mast ( 3 ) in the insertion and removal position.

14. Device according to one of claims 8 to 13, wherein the base plate ( 11 ) of the manipulator ( 10 ) on an anchor plate ( 6 ) of a drilling mast ( 3 ) of the horizontal drilling rig ( 1 ) is attached.

15. The device according to one of claims 7, 9 to 13, wherein the inclination of the stand ( 12 ) by a stop ( 9 ) on the drilling mast ( 3 ) is determined in such a way that from the pipe gripper ( 18 , 19 , 20 ) Place the gripped drill pipe ( 22 ) parallel to the drilling mast ( 3 ) in the drilling rig ( 1 ) and have it removed.

16. The device according to one of claims 1 to 14, wherein the movement angle of the rotatory and inclinable movements via angle and inclinometers to be controlled.

17. The device according to one of claims 1 to 15, wherein the actuation is carried out hydraulically.

18. The device according to one of claims 1 to 6, 8 to 13 and 15 to 17, wherein the stand ( 12 ) of the manipulator ( 10 ) is arranged on a tubular rod box ( 21 ).