CH697257B1 - Bohrvorrichtung. - Google Patents

Description

  [0001] Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung, insbesondere zum Erd- und Gesteinsbohren, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine gattungsgemässe Bohrvorrichtung ist ausgebildet mit einem Doppelgestänge, welches ein Aussengestänge und zumindest ein abschnittsweise hierin verlaufendes Innengestänge aufweist, wobei zwischen dem Aussengestänge und dem Innengestänge ein ringförmiger Hohlraum ausgebildet ist, zumindest einem Antrieb, durch welchen zumindest das Aussengestänge oder das Innengestänge antreibbar ist und einer Anschlusseinrichtung an dem Aussengestänge, durch welche eine Fluidverbindung zum ringförmigen Hohlraum gebildet ist.

[0003] Bohrungen in nicht standfesten Böden, in Überlagerungsböden und/oder Bohrungen bei hohem Grundwasserpegel werden häufig im Schutze einer Verrohrung niedergebracht.

   Hierzu ist es bekannt, Bohranlagen mit Antrieben für ein Aussenrohr und für ein Innenbohrgestänge einzusetzen.

[0004] Beispielsweise für einen besonders guten Bohrfortschritt oder für einen besonders vielseitigen Einsatz kann es vorteilhaft sein, wenn die beiden Gestänge unabhängig voneinander in Drehbewegung versetzt werden können und/oder wenn das innere Bohrgestänge mit seinem Bohrwerkzeug gegenüber dem äusseren Bohrrohr mit seinem Bohranfänger axial verschiebbar ist. Zu diesem Zwecke werden häufig Doppelkopfbohranlagen eingesetzt. Bei diesen treibt eine vorgelagerte Antriebseinrichtung das Aussenrohr an und eine hintere Antriebsrichtung das Innengestänge.

[0005] Aus der DE 19 906 687 A1 ist eine Doppelkopfvorrichtung kurzer Bauart mit einem vorderen Antriebsgetriebe für das Aussenrohr und einem hinteren Antriebsgetriebe für das Innengestänge bekannt.

   Die beiden Antriebsgetriebe werden jeweils von einem separaten Antriebsmotor angetrieben, der rückseitig an einem gemeinsamen Getriebegehäuse angeflanscht ist.

[0006] Die DE 10 005 475 A1 offenbart eine Bohrvorrichtung, bei der das Getriebe für das Aussenrohr und das Getriebe für das Innengestänge über einen gemeinsamen Antriebsmotor betätigt werden. Dabei ist eine Verbindungswelle vorgesehen, welche zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Getrieben dient.

[0007] Beim verrohrten Bohren wird in der Regel eine Bohrspülung zum Austrag des Bohrkleins aus dem Bohrloch eingesetzt. Diese Bohrspülung kann auch zum Antrieb eines Werkzeuges beispielsweise am Innenbohrstrang eingesetzt werden.

   Beim Doppelkopfbohren ist es üblich, den Spülstrom durch das Innenbohrgestänge zum Bohrlochtiefsten zu leiten, dort mit Bohrklein aufzuladen und beides durch den Ringraum zwischen Aussenrohr und Innenbohrgestänge wieder zu Tage zu fördern.

[0008] Um einen gerichteten Spülstrom und eine gezielte Bohrkleinabfuhr zu erreichen, sind an der Bohranlage Zu- und Abfuhreinrichtungen erforderlich, mit denen das Spülmedium in das Bohrgestänge eingeleitet werden kann und aus diesem abgeführt werden kann. Diese Zu- und Abfuhreinrichtungen müssen in der Regel bewegliche Bauteile gegenüber feststehenden Bauteilen abdichten.

   Zu- und/oder Abfuhreinrichtungen für ein Spülmedium in bzw. aus einer verrohrten Bohrung sind beispielsweise aus der DE 19 831 009 A1, der DE 10 058 385 A1 und der DE 19 906 687 A1 bekannt.

[0009] Es hat sich gezeigt, dass insbesondere an die Abdichtung des Auswurfkopfes, also der Abfuhreinrichtung für den Spülstrom, hohe Anforderungen gestellt werden, weil der Spülstrom hier das Bohrklein, d.h. abrasiv wirkende Partikel enthält. Insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, beispielsweise bei Spülung mit Druckluft, sind die entsprechenden Dichtungen einer vergleichsweise stark abrasiven Beanspruchung ausgesetzt, was die Standzeiten dieser Bauteile unter Umständen reduzieren kann.

   Insbesondere die Abdichtungen gegenüber einer Ausgleichsstange des Innengestänges können stark beansprucht sein, da dieses Bauteil gegenüber der Abdichtung nicht nur eine rotierende, sondern auch eine axial gerichtete Bewegung ausführt. Hierdurch können unter Umständen an der Ausgleichsstange anhaftende Verschleisspartikel in die Dichtungslauffläche hineingezogen werden.

[0010] Um einen solchen Verschleiss von Dichtungen zu kompensieren, sind so genannte Dichtpackungen bekannt. Diese Dichtpackungen können beispielsweise durch Nachstellen eines Druckringes radial verspannt werden und so einen Spalt erneut verschliessen.

   Ein solches System kann jedoch ein vergleichsweise aufwendiges Nachjustieren bedingen.

[0011] Aus der DE 19 906 687 A1 ist es bekannt, auf der getriebezugewandten Seite eines vorgelagerten Auswurfkopfes mehrere hintereinander angeordnete Lippendichtungen vorzusehen. Zwischen diesen Lippendichtungen ist eine Drainagebohrung angeordnet, über die ein Bohrkleinstrom vor der nachgeordneten Lippendichtung abgeführt werden kann, wenn die vorgeordnete Lippendichtung durch Verschleiss versagen sollte.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders zuverlässige und wirtschaftliche Bohrvorrichtung anzugeben, bei der insbesondere eine besonders hohe Dichtigkeit im Bereich der Anschlusseinrichtung zum ringförmigen Hohlraum gegeben ist.

[0013] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Bohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

   Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0014] Die erfindungsgemässe Bohrvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlusseinrichtung der ringförmige Hohlraum durch mindestens eine Dichteinrichtung mit zwei ringförmigen Dichtungen abgedichtet ist, zwischen denen ein ringförmiger Druckraum gebildet ist, und dass zum ringförmigen Druckraum eine Zuführleitung vorgesehen ist, über welche ein Fluid definiert in den Druckraum zuführbar ist.

[0015] Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, zur Abdichtung des Hohlraums zwischen Innengestänge und Aussengestänge mehrere Dichtungen vorzusehen, wobei zwischen den einzelnen Dichtungen ein Gegendruck erzeugt wird, der einem Spülmediumsdruck im ringförmigen Hohlraum entgegenwirkt.

   Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Gegendruck ein Eindringen von Verschleisspartikeln aus dem Hohlraum in die Dichtfläche der hohlraumzugewandten Dichtung hemmt und folglich einem vorzeitigen Verschleiss dieser Dichtung entgegenwirkt. Somit wird erfindungsgemäss der Aufwand für das Nachstellen und Austauschen von Dichtungen deutlich verringert und gleichzeitig die Zuverlässigkeit gegenüber Dichtungsausfällen erhöht.

[0016] Erfindungsgemäss ist es insbesondere, dass die Bohrvorrichtung eine Druckerzeugungseinrichtung aufweist, mittels welcher der ringförmige Druckraum zwischen den beiden Dichtungen über die Zuführleitung mit einem Druck beaufschlagbar ist. Vorzugsweise wird im Druckraum zwischen den beiden Dichtungen ein Druck erzeugt, der zumindest annähernd dem Druck im benachbarten ringförmigen Hohlraum entspricht oder hierüber liegt.

   Hierdurch kann ein Eindringen von Abrasivmaterial in die vorgelagerte Dichtung besonders wirksam unterbunden werden.

[0017] Bei der erfindungsgemässen Anschlusseinrichtung kann es sich insbesondere um einen Auswurfkopf handeln, an dem Spülmedium aus dem Bohrgestänge ausgeleitet wird. Hier sind die Dichtungen aufgrund des mitgeführten Bohrkleines besonders beansprucht. Besonders geeignet ist die erfindungsgemässe Dichteinrichtung zur Anordnung an Positionen, an denen sowohl eine Drehbewegung als auch eine Axialbewegung auftreten kann. Unter der Axialrichtung kann nach der Erfindung insbesondere die Bohrrichtung, also die Längsrichtung des Bohrgestänges verstanden werden.

   Vorzugsweise handelt es sich bei den erfindungsgemässen Dichtungen um Radialwellendichtungen.

[0018] Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine hintere Getriebeeinrichtung für den Antrieb des Innengestänges und eine in Längsrichtung des Doppelgestänges versetzt hierzu angeordnete vordere Getriebeeinrichtung für den Antrieb des Aussengestänges vorgesehen ist. Unter einer vorderseitigen Anordnung kann nach der Erfindung insbesondere eine dem Bohrgestänge und/oder einem Bohrloch zugewandte Anordnung, also eine in Bohrrichtung vorgelagerte Anordnung verstanden werden. Die beiden Getriebeeinrichtungen können jeweils ein eigenes Getriebegehäuse aufweisen oder für eine besonders kompakte Anordnung auch ein gemeinsames Getriebegehäuse aufweisen. Vorzugsweise ist jeder Getriebeeinrichtung zumindest ein separater Antriebsmotor zugeordnet.

   Es kann aber auch zumindest ein gemeinsamer Antriebsmotor vorgesehen sein.

[0019] Geeigneterweise ist nach der Erfindung eine Einrichtung zum axialen Verschieben des Innengestänges relativ zum Aussengestänge vorgesehen. Sofern die Gestänge axial fest an ihren jeweiligen Getriebeeinrichtungen vorgesehen sind, kann diese Einrichtung Mittel zum axialen Verschieben der beiden Getriebeeinrichtungen relativ zueinander aufweisen. Vorzugsweise stellen die Getriebeeinrichtungen einen Teil des erfindungsgemässen Antriebes dar. Die Getriebeeinrichtungen können insbesondere als Stirnradgetriebe ausgebildet sein.

[0020] Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Anschlusseinrichtung, insbesondere in Längsrichtung des Doppelgestänges, zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen angeordnet ist.

   Gemäss diesem Ausführungsbeispiel kann das mit Bohrklein beaufschlagte Spülmedium zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen aus dem Bohrgestänge abgeführt werden. Das mit Bohrklein versetzte Spülmedium wird hierzu durch die vordere Getriebeeinrichtung hindurchgeführt. Geeigneterweise erstreckt sich der ringförmige Hohlraum zwischen Innengestänge und Aussengestänge bei dieser Ausführungsform durch die vordere Getriebeeinrichtung hindurch. Insbesondere kann das Aussengestänge im Bereich der vorderen Getriebeeinrichtung durch eine hohle Abtriebswelle der Getriebeeinrichtung gebildet sein, durch welche das Spülmedium hindurchgeleitet wird.

[0021] Die Anordnung der Anschlusseinrichtung zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen erlaubt eine besonders kompakte Bauform, was insbesondere bei kleineren Geräten vorteilhaft sein kann.

   Insbesondere kann eine besonders hohe Nutzlänge, d.h. Einfahrtiefe des Bohrgestänges erreicht werden, da das Aussengestänge bis an die vordere Getriebeeinrichtung in den Boden eingebracht werden kann. Soweit die Anschlusseinrichtung zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen angeordnet ist, ist vorzugsweise auch die Dichteinrichtung zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen vorgesehen. Geeigneterweise ist die Dichteinrichtung auf der rückwärtigen Seite der Anschlusseinrichtung, d.h. auf der dem Bohrloch abgewandten Seite der Anschlusseinrichtung angeordnet.

[0022] Bei einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung den beiden Getriebeeinrichtungen vorgelagert. Bei dieser Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung also auf der dem Bohrloch zugewandten Vorderseite der vorderen Getriebeeinheit vorgesehen.

   Eine solche Anordnung ermöglicht eine besonders wirksame Abdichtung, insbesondere der vorderen Getriebeeinrichtung gegenüber dem ringförmigen Hohlraum, so dass ein besonders zuverlässiger Betrieb gegeben ist.

[0023] Um die Zuverlässigkeit bei der Abdichtung des ringförmigen Hohlraumes weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, dass der Dichteinrichtung eine Primärdichteinrichtung mit mindestens einer weiteren ringförmigen Dichtung zum Abdichten des ringförmigen Hohlraums vorgelagert ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann geeignet, wenn die Anschlusseinrichtung der vorderen Getriebeeinrichtung vorgelagert ist.

   Insbesondere ist es für eine besonders kompakte Bauform bei hoher Dichtheit und Zuverlässigkeit vorteilhaft, dass die Primärdichtung auf der Vorderseite der vorderen Getriebeeinrichtung und die Dichteinrichtung auf der Rückseite der vorderen Getriebeeinrichtung angeordnet ist.

[0024] Geeigneterweise wird die Dichteinrichtung zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen angeordnet. Sie kann aber grundsätzlich auch der vorderen Getriebeeinrichtung vorgelagert werden.

[0025] Die Dichteinrichtung und/oder die Primärdichteinrichtung können auch zur Lagerung des Innengestänges dienen. Insbesondere kann die Dichteinrichtung drehfest am Gehäuse der vorderen Getriebeeinrichtung vorgesehen sein.

   Die Primärdichteinrichtung kann hingegen drehfest mit dem Aussengestänge verbunden sein.

[0026] Sofern der Dichteinrichtung eine Primärdichteinrichtung vorgelagert ist, ist es vorteilhaft, dass eine Ablauföffnung, insbesondere eine Ablaufbohrung zum Entleeren des Raumes zwischen der Dichteinrichtung und der Primärdichteinrichtung vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, bei einem Ausfall der Primärdichtung in den Zwischenraum eintretendes Material gezielt abzuleiten, wobei der Zwischenraum weiterhin durch die Dichteinrichtung abgedichtet ist. Ein Austreten von Material aus der Ablauföffnung kann als Nachweis dafür verwendet werden, dass die Primärdichteinrichtung undicht ist und ersetzt werden muss. Hierfür kann eine automatische Überwachungseinrichtung vorgesehen werden.

   Die Ablauföffnung ist geeigneterweise auf der Rückseite der vorderen Getriebeeinrichtung angeordnet.

[0027] Die Zuverlässigkeit und die Standzeit der Bohrvorrichtung kann weiter dadurch verbessert werden, dass die dem ringförmigen Hohlraum zugewandte Dichtung der Dichteinrichtung einseitig wirkend ausgebildet ist und den Durchgang eines vom Druckraum in den Hohlraum gerichteten Reinigungsfluidstromes erlaubt. Gemäss dieser Ausführungsform wird an der dem ringförmigen Hohlraum zugewandten Dichtung zumindest zeitweise ein Reinigungsfluidstrom aus dem Druckraum in den Hohlraum erzeugt, welcher an der Dichtungsfläche der Dichtung befindliche Verschleisspartikel entfernen und in den ringförmigen Hohlraum zurückfördern kann.

   Zum Bereitstellen eines solchen Reinigungsfluidstromes wird im Druckraum geeigneterweise zumindest zeitweise ein Überdruck gegenüber dem Hohlraum erzeugt. Zum Erzeugen einer einseitig wirkenden Dichtung können beispielsweise unterschiedliche Dichtkantenwinkel auf beiden Dichtungsseiten der entsprechenden Dichtlippe vorgesehen sein.

[0028] Sofern eine Primärdichteinrichtung vorgesehen ist, ist die Ringdichtung der Primärdichteinrichtung vorzugsweise ebenfalls einseitig wirkend ausgebildet und erlaubt den Durchgang eines in den Hohlraum gerichteten Reinigungsfluidstromes.

   Dies ermöglicht es, mit dem Reinigungsfluidstrom aus dem Druckraum in den Hohlraum sowohl die Dichtung der Dichteinrichtung als auch die Dichtung der Primärdichteinrichtung zu spülen.

[0029] Für einen besonders guten Bohrfortschritt ist es vorteilhaft, dass eine Pumpeinrichtung zum Erzeugen eines längs des Doppelgestänges gerichteten Spülfluidstromes vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Pumpeinrichtung so angeordnet, dass das Spülfluid von ihr in das Innengestänge eingeleitet wird. Eine besonders wirtschaftliche Bohrvorrichtung wird dadurch erhalten, dass die Zuführleitung zum Druckraum mit der Pumpeinrichtung in Fluidverbindung steht. In diesem Fall ist eine gemeinsame Druckerzeugungseinrichtung gegeben, die sowohl den Druckraum zwischen den beiden ringförmigen Dichtungen als auch das Spülfluid im Bohrgestänge mit Druck beaufschlagt.

   Sofern eine gemeinsame Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen ist, kann ein Volumenstrom für den Druckraum bevorzugt von einem Hauptvolumenstrom zum Spülen des Bohrgestänges durch eine Drossel und/oder ein Ventil abgezweigt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Zuführleitung zum Druckraum und das Bohrgestänge über separate Druckerzeugungseinrichtungen mit Druckfluid zu beaufschlagen.

[0030] Bei dem Spülfluid, welches längs des Doppelgestänges zum Bohrlochtiefsten und von dort wieder zu Tage geführt wird, kann es sich beispielsweise um ein inkompressibles Medium handeln, wie z.B. Wasser, Zementsuspension oder Bentonit-Stützflüssigkeit. Es können auch kompressible Medien, wie beispielsweise Luft, vorgesehen sein.

   Auch kann mit einer Mischung aus beidem gearbeitet werden, was beispielsweise dadurch vorgesehen sein kann, dass anlagenseitig mit Luft gespült wird und sich diese im Bohrloch mit dort vorhandenem Grundwasser anreichert und als Gemisch wieder aufsteigt.

[0031] Besonders vorteilhaft ist es, dass das dem Druckraum zugeführte Fluid ein Gas, insbesondere Luft, ist. Insbesondere kann hierdurch eine besonders gute Reinigungswirkung an den Ringdichtungen erzielt werden.

[0032] Bei dem dem Druckraum zugeführten Fluid kann es sich aber beispielsweise auch um eine Flüssigkeit, insbesondere um eine Suspension, oder um ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch handeln.

   Geeigneterweise wird das dem Druckraum zugeführte Fluid auch als längs des Doppelgestänges fliessendes Spülfluid verwendet.

[0033] Eine besonders einfache Bauform ist nach der Erfindung dadurch gegeben, dass zumindest eine der ringförmigen Dichtungen am Innengestänge, insbesondere an einer Ausgleichsstange des Innengestänges, anliegt. Geeigneterweise liegen zumindest die ringförmigen Dichtungen der Dichteinrichtung am Innengestänge an.

   Unter der Ausgleichsstange kann insbesondere eine rückwärtige Verlängerung am Innengestänge verstanden werden, welche durch die vordere Getriebeeinrichtung hindurch verläuft und welche Längenunterschiede zwischen dem Aussengestänge und dem Innengestänge ausgleichen kann, die sich dadurch ergeben, dass die hintere Getriebeeinrichtung, an der das Innengestänge anzuordnen ist, weiter vom Bohrlochtiefsten entfernt ist als die vordere Getriebeeinrichtung, an der das Aussengestänge anzuordnen ist.

   Bei zumindest einer der Ringdichtungen handelt es sich geeigneterweise um eine Radialwellendichtung.

[0034] Eine besonders vielseitig einsetzbare Bohrvorrichtung, die insbesondere einen besonders guten Bohrfortschritt auch in wechselnden Bodengeologien erlaubt, kann dadurch erhalten werden, dass das Innengestänge gegenüber dem Aussengestänge in Längsrichtung des Doppelgestänges verfahrbar ist.

   Hierzu kann beispielsweise ein Linearantrieb vorgesehen sein, der insbesondere die beiden Getriebeeinrichtungen mitsamt dem jeweiligen Gestänge relativ zueinander verschiebt.

[0035] Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Erdboden mittels einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung, bei dem das Doppelgestänge in den Erdboden eingefahren wird, im ringförmigen Hohlraum zwischen dem Aussengestänge und dem Innengestänge eine Spülfluidströmung erzeugt wird und der ringförmige Druckraum zwischen den ringförmigen Dichtungen der Dichteinrichtung über die Zuführleitung mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt wird.

   Durch Einsatz einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung können die in diesem Zusammenhang erläuterten Vorteile bei einem Verfahren realisiert werden.

[0036] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung;


  <tb>Fig. 2<sep>eine schematische Längsschnittsansicht von der Seite der Vorrichtung aus Fig. 1;


  <tb>Fig. 3<sep>eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Bohrvorrichtung; und


  <tb>Fig. 4<sep>eine schematische Längsschnittsansicht von der Seite der Vorrichtung aus Fig. 3.

[0037] Der Übersichtlichkeit halber ist in den Figuren kein Trägergerät für die Bohrvorrichtung dargestellt. Aussengestänge und Innengestänge sind ebenfalls nicht vollständig dargestellt; insbesondere sind die jeweiligen Bohrkronen der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.

[0038] Gleich oder ähnlich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0039] Ein erstes Ausführungsbeispiel einer als Doppelkopfbohranlage ausgebildeten Bohrvorrichtung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Vorrichtung weist ein Doppelbohrgestänge mit einem rohrförmigen Innengestänge 1 und einem rohrförmigen Aussengestänge 2 auf, welches das Innengestänge 1 abschnittsweise umgibt.

   Die beiden Gestänge 1, 2 sind wie in Fig. 2 links mit den kreisbogenförmigen Pfeilen dargestellt für einen gegensinnigen Drehbetrieb vorgesehen.

[0040] Zum drehenden Antreiben des Innengestänges 1 ist eine Getriebeeinrichtung 61 vorgesehen, die mittels eines hydraulischen Antriebsmotors 63 antreibbar ist. Die Getriebeeinrichtung 61 weist eine als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 65 auf, an der vorderseitig, das heisst auf ihrer in Bohrrichtung und zur Bohrgestängespitze weisenden Seite eine Ausgleichsstange 11 des Innengestänges 1 angeflanscht ist. Diese Ausgleichsstange 11 durchläuft eine vordere Getriebeeinrichtung 62, die zum drehenden Antreiben des Aussengestänges 2 vorgesehen ist.

   Stirnseitig an der Ausgleichsstange 11 ist wiederum ein auswechselbarer Gestängeabschnitt 12 des Innengestänges 1 angeflanscht. Über eine in den Figuren nicht dargestellte Pumpeinrichtung kann auf der Rückseite des Innengestänges 1 ein Spülfluid in das Innere des Innengestänges 1 eingeleitet werden, welches in Pfeilrichtung die Abtriebswelle 65, die Ausgleichsstange 11 und den Gestängeabschnitt 12 durchströmt und zur Bohrspitze gelangt.

[0041] Die Getriebeeinrichtung 62 zum Antrieb des Aussengestänges 2 ist der Getriebeeinrichtung 61 für das Innengestänge 1 in Bohrrichtung vorgelagert. Die vordere Getriebeeinrichtung 62 weist als Hydraulikmotoren ausgebildete Antriebsmotoren 64, 64 ¾ sowie ein Stirnradgetriebe auf, dessen Abtriebswelle 66 als Hohlwelle ausgebildet ist.

   Im Inneren dieser Abtriebswelle 66 verläuft die Ausgleichsstange 11 des Innengestänges 1.

[0042] An die Abtriebswelle 66 der vorderen Getriebeeinrichtung 62 ist eine als Auswurfkopf ausgebildete Anschlusseinrichtung 9 angeflanscht. Diese Anschlusseinrichtung 9 ermöglicht es, Spülfluid, das vom Bohrlochtiefsten in dem zwischen Innengestänge 1 und Aussengestänge 2 gebildeten ringförmigen Hohlraum 6 zurückströmt in Pfeilrichtung auszuleiten. Die Anschlusseinrichtung 9 weist eine rotierende Spülwelle 76 auf, die drehfest mit der Abtriebswelle 66 verbunden ist, sowie einen feststehenden Auswurfring 77, der radial aussen an der Spülwelle 76 und drehfest bezüglich einem Grundschlitten 70 vorgesehen ist. An diesem Auswurfring 77 ist eine Ausflussöffnung zum Ableiten des Spülfluides vorgesehen.

   Zum Abdichten der rotierenden Spülwelle 76 gegenüber dem feststehenden Auswurfring 77 sind ringförmige Dichtungen 78, 78 ¾ vorgesehen. An der Spülwelle 76 der Anschlusseinrichtung 9, die auch als konzentrischer Spülkopf und/oder Zentralspülkopf bezeichnet werden kann, ist wiederum ein auswechselbarer Gestängeabschnitt 13 des Aussengestänges 2 angeflanscht.

[0043] Die beiden Getriebeeinrichtungen 61 und 62 sind am Grundschlitten 70 angeordnet, der wiederum auf einer Lafette 71 vorgesehen ist.

   Die hintere Getriebeeinrichtung 61 ist über einen Tandemschlitten 72 am Grundschlitten 70 gelagert, wobei der Tandemschlitten 72 mittels eines Hydraulikzylinders 73 in Längsrichtung des Bohrgestänges am Grundschlitten 70 verfahrbar ist.

[0044] Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist die Anschlusseinrichtung 9 der vorderen Getriebeeinrichtung 62 für das Aussengestänge 2 vorgelagert. Die Anschlusseinrichtung 9 weist dabei an ihrer Spülwelle 76 eine Primärdichteinrichtung 28 mit einer ringförmigen Dichtung 29 auf, die an der Ausgleichsstange 11 anliegt und das Innere der Abtriebswelle 66 der vorderen Getriebeeinrichtung 62 gegenüber dem ringförmigen Hohlraum 6 zwischen den beiden Gestängen 1 und 2 abdichtet. Die Primärdichteinrichtung 28 bildet darüber hinaus eine Lagerstelle für die Ausgleichsstange 11 des Innengestänges 1.

   Die ringförmige Dichtung 29 der Primärdichteinrichtung 28 ist einseitig wirkend ausgebildet und sperrt einen aus dem ringförmigen Hohlraum 6 hinaus gerichteten Volumenstrom. Die Primärdichteinrichtung 28 ist der vorderen Getriebeeinrichtung 62 vorgelagert.

[0045] Die Primärdichteinrichtung 28 mit der ringförmigen Dichtung 29 ist über die Spülwelle 76 drehfest mit der Abtriebswelle 66 der vorderen Getriebeeinrichtung 62 verbunden und folgt somit einer Drehung des Aussengestänges 2 nach.

[0046] Sollte die Primärdichteinrichtung 28 durchlässig werden, so gelangt Spülmittel mit feinsten Partikeln aus dem ringförmigen Hohlraum 6 in den Raum der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 66. Auf der Rückseite der vorderen Getriebeeinrichtung 62 ist ein Gegenspülkopf 50 angeordnet, der selbst in diesem Fall den ringförmigen Hohlraum 6 abdichtet.

   Der Gegenspülkopf 50 weist ein Gehäuse 51 auf, das drehfest am Getriebegehäuse der vorderen Getriebeeinrichtung 62 vorgesehen ist. Drehfest an diesem Gehäuse 51, das heisst drehfest am Getriebegehäuse und am Grundschlitten 70 weist der Gegenspülkopf 50 eine Dichteinrichtung 20 auf, die eine hintere Abdichtung bildet. Diese weist eine vordere, bohrlochzugewandte ringförmige Dichtung 21 sowie eine hintere ringförmige Dichtung 22 auf. Zwischen diesen Dichtungen 21 und 22 ist ein ringförmiger Druckraum 23 ausgebildet. Dieser Druckraum 23 kann über eine Zuführleitung 24 in der Dichteinrichtung 20 mit einem Teilspülstrom beaufschlagt werden.

   Die Dichteinrichtung 20, die drehfest am Gehäuse der vorderen Getriebeeinrichtung 62 vorgesehen ist, bildet zudem eine weitere Lagerstelle der Ausgleichsstange 11 des Innengestänges 1.

[0047] Die vordere ringförmige Dichtung 21 ist einseitig wirkend ausgebildet, so dass das über die Zuführleitung 24 in den Druckraum 23 eingeleitete Fluid über diese Dichtung 21 in den Bereich der Abtriebswelle 66 strömen kann, wodurch die Dichtung 21 gespült wird. Bei höherem Druck des Teilspülstromes im Druckraum 23 gelangt dieser Strom auch zur ringförmigen Dichtung 29 der Primärdichteinrichtung 28, wo er diese ebenfalls einseitig wirkend ausgebildete Dichtung 29 passiert und spült. Von dort gelangt der Strom über den Rückfluss, durch die Anschlusseinrichtung 9 ins Freie.

   Die hintere ringförmige Dichtung 22 der Dichteinrichtung 20 ist zweiseitig wirkend als Abstreifer ausgebildet.

[0048] Zum Abdichten der rotierenden Abtriebswelle 66 gegenüber dem feststehenden Gehäuse 51 des Gegenspülkopfes 50 ist am Gehäuse 51 des Gegenspülkopfes 50 eine weitere ringförmige Dichtung 53 vorgesehen. Diese Dichtung 53 berührt eine Dichtungslauffläche, die an einer Verlängerung 54 der Abtriebswelle 66 vorgesehen ist. Auf der dem Innenraum der Abtriebswelle 66 abgewandten Seite der Dichtung 53 ist dabei im Gehäuse 51 des Gegenspülkopfes 50 eine Ablauföffnung 32 vorgesehen, die auch als Entlüftung bezeichnet werden kann.

[0049] Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als Doppelkopfbohranlage ausgebildeten Bohrvorrichtung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

   Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 die Anschlusseinrichtung 9 ¾ zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen 61, 62 vorgesehen, das heisst auf der Rückseite der vorderen Getriebeeinrichtung 62 angeordnet. Demgemäss ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 der auswechselbare Gestängeabschnitt 13 des Aussengestänges 2 unmittelbar an der Abtriebswelle 66 der vorderen Getriebeeinrichtung 62 angeflanscht.

[0050] Die Anschlusseinrichtung 9 ¾, die auch als Auswurfkopf bezeichnet werden kann, weist ein Gehäuse 41 auf, das drehfest am Gehäuse der vorderen Getriebeeinrichtung 62 angeordnet ist. Das Gehäuse 41 weist dabei eine Auslassöffnung auf, durch die Fluid aus dem ringförmigen Hohlraum 6 ausströmen kann, nachdem es die Abtriebswelle 66 durchströmt hat.

   Rückseitig am Gehäuse 41 ist drehfest eine Dichteinrichtung 20 angeordnet, die wiederum zwei ringförmige Dichtungen 21 und 22, einen hierzwischen angeordneten Druckraum 23 sowie eine Zuführleitung zur Beaufschlagung des Druckraumes 23 mit einem Teilspülstrom aufweist. Auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die vordere Dichtung 21 als einseitig wirkende Dichtung ausgebildet und lässt einen aus dem Druckraum 23 gerichteten Fluidstrom und somit ein Spülen der Dichtung 21 zu.

   Die ringförmigen Dichtung 22 ist hingegen beidseitig wirkend ausgebildet.

[0051] Die Dichteinrichtung 20 bildet eine Lagerstelle der Ausgleichsstange 11 des Innengestänges 1 am Gehäuse der vorderen Getriebeeinrichtung 62.

[0052] Am Gehäuse 41 der Anschlusseinrichtung 9 ¾ ist eine ringförmige Dichtung 43 vorgesehen, die eine Dichtungslauffläche auf einer Verlängerung 44 der Abtriebswelle 66 berührt. Die Verlängerung 44 weist dabei verglichen mit der verbleibenden Abtriebswelle 66 einen grösseren Durchmesser auf. Durch die Dichtung 43 ist eine Abdichtung der rotierenden Abtriebswelle 66 gegenüber dem feststehenden Getriebegehäuse der vorderen Getriebeeinrichtung 62 und dem feststehenden Gehäuse 41 der Anschlusseinrichtung 9 ¾ gegeben.

   Auf der dem Innenraum der Abtriebswelle 66 abgewandten Seite der ringförmigen Dichtung 43 ist im Gehäuse 41 eine Ablauföffnung 32 ¾ vorgesehen, die auch als Entlüftung bezeichnet werden kann.

Claims (13)

1. Bohrvorrichtung, insbesondere zum Erd- und Gesteinsbohren, mit - einem Doppelgestänge, welches ein Aussengestänge (2) und ein zumindest abschnittsweise hierin verlaufendes Innengestänge (1) aufweist, wobei zwischen dem Aussengestänge (2) und dem Innengestänge (1) ein ringförmiger Hohlraum (6) ausgebildet ist, - zumindest einem Antrieb, durch welchen zumindest das Aussengestänge (2) oder das Innengestänge (1) antreibbar ist, und - einer Anschlusseinrichtung (9) an dem Aussengestänge (2), durch welche eine Fluidverbindung zum ringförmigen Hohlraum (6) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass im Bereich der Anschlusseinrichtung (9) der ringförmige Hohlraum (6) durch mindestens eine Dichteinrichtung (20) mit zwei ringförmigen Dichtungen (21, 22) abgedichtet ist, zwischen denen ein ringförmiger Druckraum (23) gebildet ist, und - dass zum ringförmigen Druckraum (23)

eine Zuführleitung (24) vorgesehen ist, über welche ein Fluid definiert in den Druckraum (23) zuführbar ist.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass als Teil des jeweiligen Antriebs eine hintere Getriebeeinrichtung (61) für das Innengestänge (1) und eine in Längsrichtung des Doppelgestänges versetzt hierzu angeordnete vordere Getriebeeinrichtung (62) für das Aussengestänge (2) vorgesehen ist, und - dass die Anschlusseinrichtung (9) zwischen den beiden Getriebeeinrichtungen (61, 62) angeordnet ist.

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil des jeweiligen Antriebs eine hintere Getriebeeinrichtung (61) für das Innengestänge (1) und eine in Längsrichtung des Doppelgestänges versetzt angeordnete vordere Getriebeeinrichtung (62) für das Aussengestänge (2) vorgesehen ist, und dass die Anschlusseinrichtung (9) den beiden Getriebeeinrichtungen (61, 62) vorgelagert ist.

4. Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Dichteinrichtung (20) eine Primärdichteinrichtung (28) mit mindestens einer weiteren ringförmigen Dichtung (29) zum Abdichten des ringförmigen Hohlraumes (6) vorgelagert ist.

5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Primärdichteinrichtung (28) auf der Vorderseite der vorderen Getriebeeinrichtung (62) und die Dichteinrichtung (20) auf der Rückseite der vorderen Getriebeeinrichtung (62) angeordnet ist.

6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichet, - dass die ringförmige Dichtung (29) der Primärdichteinrichtung (28) einseitig wirkend ausgebildet ist und den Durchgang eines in den Hohlraum (6) gerichteten Reinigungsfluidstromes erlaubt.

7. Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichet, - dass die dem ringförmigen Hohlraum (6) zugewandte Dichtung (21) der Dichteinrichtung (20) einseitig wirkend ausgebildet ist und den Durchgang eines vom Druckraum (23) in den Hohlraum (6) gerichteten Reinigungsfluidstromes erlaubt.

8. Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Pumpeinrichtung zum Erzeugen eines längs des Doppelgestänges gerichteten Spülfluidstromes vorgesehen ist, - wobei die Zuführleitung (24) zum Druckraum (23) insbesondere mit der Pumpeinrichtung in Fluidverbindung steht.

9. Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Druckraum (23) zugeführte Fluid ein Gas, insbesondere Luft, eine Flüssigkeit, insbesondere eine Suspension, oder ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch ist.

10. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Dichtung (29) der Primärdichteinrichtung (28) am Innengestänge (1), insbesondere an einer Ausgleichsstange (11) des Innengestänges (1), anliegt.

11. Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der ringförmigen Dichtungen (21, 22) der Dichteinrichtung (20) am Innengestänge (1), insbesondere an einer Ausgleichsstange (11) des Innengestänges (1), anliegt.

12. Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengestänge (1) gegenüber dem Aussengestänge (2) in Längsrichtung des Doppelgestänges verfahrbar ist.

13. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Erdboden mittels einer Bohrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Doppelgestänge in den Erdboden eingefahren wird, im ringförmigen Hohlraum (6) zwischen dem Aussengestänge (2) und dem Innengestänge (1) eine Spülfluidströmung erzeugt wird und der ringförmige Druckraum (23) zwischen den ringförmigen Dichtungen (21, 22) der Dichteinrichtung (20) über die Zuführleitung (24) mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt wird.