DE102016102315A1

DE102016102315A1 - telemetry device

Info

Publication number: DE102016102315A1
Application number: DE102016102315.9A
Authority: DE
Inventors: Mouhammed Jandal Berro; Justus Ehras; Erik Börner; Andreas Schramm; Matthias Reich
Original assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Current assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-11
Also published as: DE102016102315B4

Abstract

Es wird eine Telemetrievorrichtung, insbesondere Bohrkopftelemetrievorrichtung, zur Datenübertragung über ein flüssiges Medium (26), vorgeschlagen. Die Telemetrievorrichtung aufweisend: ein Kanalelement (44), das eingerichtet ist, das flüssige Medium (26) in einem Innenvolumen (46) zu führen, eine an dem Kanalelement (44) angeordneten Verdrängungseinheit (50), die zumindest ein erstes Verdrängungselement (52, 54) aufweist, das zumindest einen Teil einer Begrenzungsfläche des Innenvolumens (46) bildet, und eine Treibereinheit (60), die eingerichtet ist, zumindest das erste Verdrängungselement (52, 54) entsprechend eines Steuersignals in das Innenvolumen (46) hinein und/oder heraus zu bewegen, um ein mechanisches Signal auf das geführte flüssige Medium (26) zu übertragen.A telemetry device, in particular a drill head telemetry device, for data transmission via a liquid medium (26) is proposed. The telemetry device comprising: a channel element (44) arranged to guide the liquid medium (26) in an internal volume (46), a displacement unit (50) arranged on the channel element (44) and comprising at least a first displacement element (52, 54) which forms at least part of a boundary surface of the inner volume (46), and a driver unit (60) arranged to insert at least the first displacement element (52, 54) into the inner volume (46) and / or according to a control signal to move out to transmit a mechanical signal to the guided liquid medium (26).

Description

Die Erfindung betrifft eine Telemetrievorrichtung, insbesondere eine Bohrkopftelemetrievorrichtung, beispielsweise für Tiefbohrungen, zur Datenübertragung über ein flüssiges Medium. The invention relates to a telemetry device, in particular a Bohrkopfftelemetrievorrichtung, for example for deep wells, for data transmission via a liquid medium.

Aus der Tiefbohrtechnik sind Telemetrievorrichtungen zur Datenübertragung über ein flüssiges Medium bekannt. Hierbei werden beim Bohrvorgang gewonnene Daten (Logging while drilling und Measuring while drilling), beispielsweise geologische Daten, Neigung und Himmelsrichtung der Bohrrichtung, Ausrichtung des Bohrwerkzeugs (im Vergleich zum Bohrgestänge), Statusdaten (beispielsweise Temperatur) des Bohrkopfes, über die im Bohrgestänge zum Bohrkopf geführte Spülflüssigkeit (Bohrspülung/Bohrschlamm/Drilling Mud), die zu Kühlung und/oder Antrieb des Bohrkopfes und/oder zum Abtransport des Bohrkleins dient, an die Oberfläche mittels einer so genannten Mud-Pulse-Telemetrie übertragen. Sie sendet die Informationen mittels codierter Druckpulse über die Bohrspülung, die kontinuierlich durch ein Bohrgestänge gepumpt wird, zur Oberfläche. Eine typische Art der Mud-Pulse-Telemetrie ist die so genannte Mud-Sirene. Die Mud-Sirene ist im Bohrgestänge angeordnet und weist einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor in Abhängigkeit von seiner Stellung im Vergleich zum Stator Öffnungen im Stator verschließt oder frei gibt. Durch Steuerung des Öffnens und Verschließens der Öffnungen wird der Fluss der Spülflüssigkeit die von der Oberfläche her in das Bohrgestänge gepumpt wird, gestört/moduliert und es werden Druckpulse erzeugt, die über Tage mittels eines Druckaufnehmers empfangen werden können. Aufgrund geringer Datenraten dieser Methode (Mud-Puls-Telemetrie) sind untertägige Rechner (beispielsweise in der Bohrkopfgarnitur) notwendig, die die gemessenen Rohdaten vorauswerten und für eine Übertragung komprimieren. From deep drilling technology telemetry devices for data transmission via a liquid medium are known. Here, data obtained during the drilling process (logging while drilling and measuring while drilling), such as geological data, inclination and direction of the drilling direction, alignment of the drilling tool (compared to the drill pipe), status data (for example, temperature) of the drill head, via the drill string to the drill head guided rinsing fluid (drilling fluid / drilling mud / trilling mud), which is used for cooling and / or driving the drill head and / or for transporting the cuttings, transmitted to the surface by means of a so-called mud-pulse telemetry. It transmits the information to the surface via coded pressure pulses via the drilling fluid, which is continuously pumped through a drill string. A typical type of mud pulse telemetry is the so-called mud siren. The mud siren is located in the drill string and has a stator and a rotor, the rotor depending on its position in relation to the stator closes or releases openings in the stator. By controlling the opening and closing of the apertures, the flow of flushing fluid pumped from the surface into the drill string is disrupted / modulated and pressure pulses are generated which can be received over the day by means of a pressure transducer. Due to the low data rates of this method (mud-pulse telemetry), underground computers (for example in the drill head set) are necessary which pre-value the measured raw data and compress it for transmission.

Es wird eine Telemetrievorrichtung, insbesondere Bohrkopftelemetrievorrichtung, zur Datenübertragung (Messwertübertragung) über ein flüssiges Medium, vorgeschlagen mit einem Kanalelement, das eingerichtet ist, das flüssige Medium in einem Innenvolumen zu führen, mit einer an dem Kanalelement angeordneten Verdrängungseinheit, die zumindest ein erstes Verdrängungselement aufweist, das zumindest einen Teil einer Begrenzungsfläche des Innenvolumens bildet, und mit einer Treibereinheit, die eingerichtet ist, zumindest das erste Verdrängungselement entsprechend eines Steuersignals in das Innenvolumen hinein und/oder aus diesem heraus zu bewegen, um ein mechanisches Signal auf das geführte flüssige Medium zu übertragen. It is a telemetry device, in particular Bohrkopfftelemetrievorrichtung, for data transmission (measured value transmission) via a liquid medium, proposed with a channel element which is adapted to guide the liquid medium in an internal volume, with a arranged on the channel element displacement unit having at least a first displacement element , which forms at least a part of a boundary surface of the inner volume, and with a drive unit which is adapted to move at least the first displacement element according to a control signal into and / or out of the inner volume to supply a mechanical signal to the guided liquid medium transfer.

Es kann insbesondere eine hohe Datenrate, ein kontinuierlicher Fluss des flüssigen Mediums, ein gleichmäßiger, effizienter und/oder sicherer Bohrvorgang und/oder eine Kostenersparnis erreicht werden. In particular, a high data rate, a continuous flow of the liquid medium, a uniform, efficient and / or safe drilling operation and / or cost savings can be achieved.

Unter einer „Telemetrievorrichtung“ kann beispielsweise eine Vorrichtung verstanden werden, die eingerichtet ist, Messdaten von einem Standort der Messwertaufnahme an eine Auswerteeinheit zu übermitteln. Beispielsweise weist die Telemetrievorrichtung zumindest eine Schnittstelle auf, die eingerichtet ist, zu übermittelnde Daten, beispielsweise Messwerte, zu empfangen. Beispielsweise weist die Telemetrievorrichtung zumindest eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den zu übermittelnden Daten das Steuersignal zu erzeugen. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, die zu übermittelnden Daten zur Erzeugung des Steuersignals zu kodieren, zu komprimieren und/oder vorauszuwerten. Die Telemetrievorrichtung ist beispielsweise eingerichtet, Daten über eine im Wesentlichen vertikale Distanz (die von einer horizontalen Distanz überlagert sein kann) von zumindest 50 m, beispielsweise zumindest 100 m, beispielsweise zumindest 200 m, beispielsweise zumindest 400 m, beispielsweise zumindest 1 km, beispielsweise zumindest 3 km, beispielsweise zumindest 6 km, zu senden. Beispielsweise ist die Telemetrievorrichtung eingerichtet, die Daten über das flüssige Medium zu übertragen, wobei das flüssige Medium im Bereich der Telemetrievorrichtung einen Druck, beispielsweise Schweredruck, statischen Druck und/oder dynamischen Druck, von zumindest 5 Bar, beispielsweise zumindest 10 Bar, beispielsweise zumindest 20 Bar, beispielsweise zumindest 40 Bar, beispielsweise zumindest 80 Bar, beispielsweise zumindest 150 Bar, beispielsweise zumindest 300 Bar, aufweist. Beispielsweise ist die Telemetrievorrichtung eingerichtet, die Daten über das flüssige Medium zu übertragen, wobei das flüssige Medium im Bereich der Telemetrievorrichtung eine Strömungsgeschwindigkeit von zumindest 0,2 m/s, beispielsweise zumindest 0,4 m/s, beispielsweise zumindest 1 m/s, beispielsweise zumindest 2 m/s, beispielsweise zumindest 4 m/s, beispielsweise zumindest 7 m/s, beispielsweise zumindest 10 m/s, beispielsweise zumindest 15 m/s, beispielsweise zumindest 20 m/s, aufweist. A "telemetry device" may, for example, be understood to mean a device which is set up to transmit measurement data from a location of the measured value recording to an evaluation unit. For example, the telemetry device has at least one interface which is set up to receive data to be transmitted, for example measured values. For example, the telemetry device has at least one control unit which is set up to generate the control signal in dependence on the data to be transmitted. For example, the control unit is set up to encode, compress and / or pre-estimate the data to be transmitted for generating the control signal. The telemetry device is arranged, for example, data over a substantially vertical distance (which may be overlaid by a horizontal distance) of at least 50 m, for example at least 100 m, for example at least 200 m, for example at least 400 m, for example at least 1 km, for example at least 3 km, for example, at least 6 km to send. For example, the telemetry device is set up to transmit the data via the liquid medium, the liquid medium in the area of the telemetry device having a pressure, for example gravitational pressure, static pressure and / or dynamic pressure, of at least 5 bar, for example at least 10 bar, for example at least 20 Bar, for example, at least 40 bar, for example at least 80 bar, for example at least 150 bar, for example at least 300 bar has. For example, the telemetry device is set up to transmit the data via the liquid medium, the liquid medium in the area of the telemetry device having a flow velocity of at least 0.2 m / s, for example at least 0.4 m / s, for example at least 1 m / s, for example at least 2 m / s, for example at least 4 m / s, for example at least 7 m / s, for example at least 10 m / s, for example at least 15 m / s, for example at least 20 m / s.

Beispielsweise ist das Kanalelement als Teil eines Bohrgestänges ausgebildet. Beispielsweise ist das Kanalelement eingerichtet, ein Drehmoment und/oder eine Vorschubkraft, das/die von der Oberfläche her auf einen Bohrkopf übertragen werden soll und/oder das vom Bohrkopf auf das Bohrgestänge wirkt, aufzunehmen und/oder weiterzuleiten, wobei das Drehmoment beispielsweise bis zu zumindest 1 kNm, beispielweise zumindest 10 kNm, beispielsweise zumindest 20 kNm, beispielsweise zumindest 50 kNm, beispielsweise zumindest 100 kNm, beispielsweise zumindest 200 kNm, beispielsweise zumindest 400 kNm, beträgt. Beispielsweise weist das Kanalelement Anschlüsse, beispielsweise Gewinde, auf, die eingerichtet sind, eine Verbindung und/oder Kopplung mit Rohren eines Bohrgestänges herzustellen. Beispielsweise ist das Kanalelement eingerichtet, in einem vorhandenen Bohrgestänge (einem Rohr des Bohrgestänges) angeordnet zu werden. Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist das Kanalelement eingerichtet, in einem Flüssigkeitstransportsystem, das beispielweise eingerichtet ist, beispielsweise mittels Rohren und/oder Schläuchen, Flüssigkeiten über große Höhen, beispielsweise zumindest 100 m, beispielsweise zumindest 1 km, beispielsweise zumindest 3 km, beispielsweise zumindest 6 km, zu transportieren, integriert zu werden. Unter einem „Innenvolumen“ des Kanalelements kann beispielsweise der Bereich des Kanalelements verstanden werden, der eingerichtet ist, von dem flüssigen Medium gefüllt und/oder durchflossen zu werden. For example, the channel element is designed as part of a drill pipe. For example, the channel member is configured to receive and / or transmit torque and / or feed force to be transferred from the surface to a drill bit and / or that acts on the drill string from the drill bit, such as up to at least 1 kNm, for example at least 10 kNm, for example at least 20 kNm, for example at least 50 kNm, for example at least 100 kNm, for example at least 200 kNm, for example at least 400 kNm. For example, the channel element has connections, for example threads, adapted to establish a connection and / or coupling with pipes of a drill pipe. For example, the channel member is adapted to be located in an existing drill pipe (a pipe of the drill string). According to alternative embodiments, the channel element is set up in a liquid transport system, which is set up, for example by means of pipes and / or hoses, liquids over great heights, for example at least 100 m, for example at least 1 km, for example at least 3 km, for example at least 6 km, to be transported, integrated. An "internal volume" of the channel element may, for example, be understood as the area of the channel element that is set up to be filled and / or flowed through by the liquid medium.

Unter einem „flüssigen Medium“ kann eine reine Flüssigkeit, eine Mischung von Flüssigkeiten, eine Suspension von Feststoffen in zumindest einer Flüssigkeit (Mischung von Feststoffen mit zumindest einer Flüssigkeit) und/oder eine Schüttung von Feststoffpartikeln (Pulver), die sich flüssigkeitsartig verhält, verstanden werden. A "liquid medium" can be understood to mean a pure liquid, a mixture of liquids, a suspension of solids in at least one liquid (mixture of solids with at least one liquid) and / or a bed of solid particles (powder) which behaves like a liquid become.

Darunter, dass sich das Verdrängungselement in das Innenvolumen „hinein beweg“ kann beispielsweise verstanden werden, dass durch die Bewegung des Verdrängungselements, beispielsweise von der Grenzfläche des Verdrängungselements zum Innenvolumen, ein Teilvolumen überstrichen wird, dass vom Innenvolumen abgezogen wird. Darunter, dass sich das Verdrängungselement aus dem Innenvolumen „heraus beweg“ kann beispielsweise verstanden werden, dass durch die Bewegung des Verdrängungselements, beispielsweise von der Grenzfläche des Verdrängungselements zum Innenvolumen, ein Teilvolumen überstrichen wird, dass dem Innenvolumen hinzugefügt wird. By virtue of the fact that the displacement element "moves into the interior volume", it can be understood, for example, that a partial volume is swept over by the movement of the displacement element, for example from the boundary surface of the displacement element to the interior volume, which is subtracted from the interior volume. By virtue of the fact that the displacement element "moves out" of the internal volume, it can be understood, for example, that a partial volume which is added to the internal volume is swept by the movement of the displacement element, for example from the boundary surface of the displacement element to the interior volume.

Unter einer „Treibereinheit“ kann beispielsweise eine Einheit verstanden werden, die eingerichtet ist, ein elektrisches Signal, beispielsweise eine Steuerspannung und/oder einen Steuerstrom, in eine mechanische Bewegung umzusehen. Beispielsweise weist die Treibereinheit zumindest ein Antriebselement, beispielsweise eine Spule, und ein Kopplungselement, beispielsweise eine weitere Spule und/oder zumindest ein magnetisches, beispielsweise magnetisierbares, beispielsweise magnetisiertes, Element (beispielsweise ein metallisches, beispielsweise ferromagnetisches, Element in Form von Beispielsweise eines Plättchens oder eines Spulenkerns) auf, wobei beispielsweise eines von Antriebselement und Kopplungselement mit dem ersten Verdrängungselement, beispielsweise zumindest einem beweglichen Teil des Verdrängungselements, mechanisch verbunden (beispielsweise verklebt, verschraubt und/oder verklemmt) oder einstückig damit ausgeführt ist und das andere von Antriebselement und Kopplungselement fix im Vergleich zum Kanalelement angeordnet ist. Beispielsweise ist die Treibereinheit dazu eingerichtet, zumindest das erste Verdrängungselement Mittels magnetischer und/oder elektrischer Anziehung und/oder Abstoßung zwischen Spule und Kopplungselement in Bewegung zu versetzten. Gemäß alternativen Ausgestaltungen weist die Treibereinheit beispielsweise zumindest einen Motor auf und ist beispielsweise eingerichtet, das Verdrängungselement mittels eines Pleuelmechanismus anzutreiben und/oder die Treibereinheit weist zumindest ein piezoelektrisches Element zum Antrieb des Verdrängungselements auf und/oder die Das Antriebselement und das Kopplungselement sind Kondensatorhälften, die gemeinsam eine plattenkondensatorartige Anordnung bilden. A "driver unit" may, for example, be understood as a unit which is set up to look into an electrical signal, for example a control voltage and / or a control current, in a mechanical movement. For example, the drive unit has at least one drive element, for example a coil, and a coupling element, for example a further coil and / or at least one magnetic, for example magnetizable, for example magnetized, element (for example a metallic, for example ferromagnetic, element in the form of, for example, a plate or a spool core), wherein, for example, one of the drive element and coupling element with the first displacement element, for example, at least one movable part of the displacement element, mechanically connected (for example, glued, screwed and / or jammed) or integral with it and fix the other of drive element and coupling element is arranged in comparison to the channel element. For example, the driver unit is configured to set at least the first displacement element in motion by means of magnetic and / or electrical attraction and / or repulsion between the coil and the coupling element. According to alternative embodiments, the drive unit has, for example, at least one motor and is configured, for example, to drive the displacement element by means of a connecting rod mechanism and / or the drive unit has at least one piezoelectric element for driving the displacement element and / or the drive element and the coupling element are capacitor halves which together form a plate capacitor-like arrangement.

Unter einem „mechanischen Signal“ kann beispielsweise eine Veränderung zumindest einer Kenngröße des flüssigen Mediums und/oder des Flusses des flüssigen Mediums verstanden werden. Beispielsweise ist das mechanische Signal eine Modulation des statischen und/oder dynamischen Druckes des flüssigen Mediums (als Druckwelle/Schallwelle) ausgebildet. Beispielsweise ist das mechanische Signal eine Modulation der Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Mediums. Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die Verdrängungseinheit zumindest ein zweites Verdrängungselement aufweist. Beispielweise ist das zweite Verdrängungselement baugleich zum ersten Verdrängungselement ausgeführt. Beispielsweise weist die Verdrängungseinheit weitere Verdrängungselemente auf. Es kann insbesondere eine hohe Volumenverdrängung erreicht werden. By a "mechanical signal" can be understood, for example, a change in at least one characteristic of the liquid medium and / or the flow of the liquid medium. For example, the mechanical signal is a modulation of the static and / or dynamic pressure of the liquid medium (as a pressure wave / sound wave) is formed. For example, the mechanical signal is a modulation of the flow rate of the liquid medium. According to further embodiments, it is proposed that the displacement unit has at least one second displacement element. For example, the second displacement element is constructed identical to the first displacement element. For example, the displacement unit has further displacement elements. In particular, a high volume displacement can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass die Treibereinheit eingerichtet ist, das zweite Verdrängungselement entsprechend zumindest des Steuersignals zu bewegen. Beispielsweise weist die Treibereinheit zumindest eine weitere Kombination von Antriebselement und Kopplungselement auf, die eingerichtet ist, das zweite Verdrängungselement anzutreiben. Beispielsweise ist zumindest ein Antriebselement und/oder zumindest ein Kopplungselement der Treibereinheit eingerichtet, sowohl das erste als auch das zweite Verdrängungselement anzutreiben. Es kann insbesondere eine hohe Signalstärke des mechanischen Signals erreicht werden. According to further embodiments, it is proposed that the driver unit is set up to move the second displacement element in accordance with at least the control signal. For example, the driver unit has at least one further combination of drive element and coupling element, which is set up to drive the second displacement element. For example, at least one drive element and / or at least one coupling element of the driver unit is set up to drive both the first and the second displacement element. In particular, a high signal strength of the mechanical signal can be achieved.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass das zweite Verdrängungselement lediglich als passives Element eingerichtet ist, das eingerichtet ist, lediglich indirekt durch Druckausgleich über den Antrieb des ersten Verdrängungselements angetrieben zu werden. Es kann insbesondere eine Bauteilersparnis erreicht werden. According to alternative embodiments, it is proposed that the second displacement element is set up only as a passive element, which is set up to be driven only indirectly by pressure equalization via the drive of the first displacement element. In particular, a component savings can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Treibereinheit eingerichtet, das zweite Verdrängungselement entsprechend des Steuersignals phasenversetzt (verzögert), beispielsweise gegenphasig, zum ersten Verdrängungselement zu bewegen (anzuregen/anzutreiben). Beispielsweise weist die Treibereinheit ein Antriebselement auf, das die Verdrängungselemente gemeinsam antreibt. Beispielsweise wird einem Antriebselement, das das zweite Verdrängungselement antreibt ein anderes (beispielsweise zeitlich versetztes, polaritätsgeändertes, und/oder eigens von der Steuereinheit generiertes) Steuersignal zugeführt als dem Antriebselement, dass das erste Verdrängungselement antreibt. Es kann insbesondere eine hohe Signalstärke erreicht werden. According to further embodiments, the driver unit is set up to move (excite / drive) the second displacement element according to the control signal out of phase (delayed), for example in antiphase, to the first displacement element. For example, the driver unit has a drive element which drives the displacement elements together. For example, a drive element that drives the second displacement element is supplied with another (for example offset, polarity-changed, and / or control-signal-generated) control signal than the drive element that drives the first displacement element. In particular, a high signal strength can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen sind das erste und zweite Verdrängungselement an entgegengesetzten Seiten der Verdrängungseinheit angeordnet. Beispielsweise weist die Verdrängungseinheit zumindest ein Gehäuse auf. Beispielsweise weist das Gehäuse an gegenüberliegenden Seiten Öffnungen auf, in denen die Verdrängungselemente angeordnet sind. Beispielsweise verschließen die Verdrängungselemente das Gehäuse zumindest im Wesentlichen dicht, so dass beispielsweise ein Eindringen des flüssigen Mediums in das Gehäuse vermieden wird. Es kann beispielsweise eine hohe Signalstärke erreicht werden. According to further embodiments, the first and second displacement elements are arranged on opposite sides of the displacement unit. For example, the displacement unit has at least one housing. For example, the housing has openings on opposite sides in which the displacement elements are arranged. For example, the displacement elements seal the housing at least substantially tightly, so that, for example, penetration of the liquid medium into the housing is avoided. For example, a high signal strength can be achieved.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen weist die Verdrängungseinheit mehr als zwei Verdrängungselemente auf, wobei beispielsweise die Treibereinheit eingerichtet ist, die Verdrängungselemente nacheinander mit unterschiedlicher Verzögerung (Phasenversatz) zu bewegen, wodurch beispielsweise eine gute Richtcharakteristik erreichbar ist. According to alternative embodiments, the displacement unit has more than two displacement elements, wherein, for example, the drive unit is set up to move the displacement elements successively with different delay (phase offset), whereby, for example, a good directional characteristic can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen weist die Verdrängungseinheit einen zumindest im Wesentlichen geschlossenen Innenraum, beispielsweise umgeben vom Gehäuse und den Verdrängungselementen, auf, der zumindest teilweise von den Verdrängungselementen begrenzt ist und der mit einer Flüssigkeit (einem zumindest im Wesentlichen inkompressiblen Medium/einer zumindest im Wesentlichen inkompressiblen Flüssigkeit) gefüllt ist, die beispielsweise verschieden von dem zu führenden flüssigen Medium ist. Beispielsweise weist die Flüssigkeit zumindest ein Öl auf und/oder ist davon gebildet. Beispielsweise ist die Flüssigkeit zumindest im Wesentlichen elektrisch nichtleitend. Beispielsweise ist die Flüssigkeit zumindest im Wesentlichen chemisch inert, ungiftig neutral und/oder ein guter elektrischer Isolator. Beispielsweise weist die Flüssigkeit Silikonöl auf oder ist davon gebildet. Beispielsweise ist die Treibereinheit in dem Innenraum angeordnet. Es kann beispielsweise ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum und dem Innenvolumen erreicht werden. Es kann beispielsweise erreicht werden, dass die Verdrängungselemente mit geringem Kraftaufwand angetrieben werden können, was einen Einsatz von kleinen, leichten und/oder niederpreisigen Bauteilen ermöglicht. Es kann eine hohe Lebensdauer erreicht werden, da ein Kontakt von Bauteilen der Treibereinheit mit dem flüssigen Medium vermieden werden kann. According to further embodiments, the displacement unit has an at least substantially closed interior space, for example surrounded by the housing and the displacement elements, which is at least partially bounded by the displacement elements and which is filled with a liquid (an at least substantially incompressible medium / liquid at least substantially incompressible ), which is different from, for example, the liquid medium to be led. For example, the liquid has at least one oil and / or is formed thereof. For example, the liquid is at least substantially electrically non-conductive. For example, the liquid is at least substantially chemically inert, non-toxic neutral and / or a good electrical insulator. For example, the liquid comprises or is formed from silicone oil. For example, the driver unit is arranged in the interior. For example, a pressure equalization between the interior and the interior volume can be achieved. It can be achieved, for example, that the displacement elements can be driven with little effort, which allows the use of small, light and / or low-cost components. It can be achieved a long life, since contact of components of the driver unit can be avoided with the liquid medium.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist ein Innenraum der Verdrängungseinheit mit einem Gas, beispielsweise Luft, Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid, gefüllt ist. Beispielsweise weist die Verdrängungseinheit eine Druckausgleichseinheit auf, die eingerichtet ist, einen Druck im Innenraum durch Hinzuführung und/oder Abführung von Gas an einen Druck im Innvolumen des Kanalelements anzugleichen. Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist es denkbar, dass auf ein Gehäuse verzichtet wird und dass die Treibereinheit und das Verdrängungselement frei im Innenvolumen des Kanalelements (in Kontakt mit dem flüssigen Medium stehend) angeordnet sind, so dass beispielsweise das Verdrängungselement beidseitig mit dem flüssigen Medium in Kontakt steht. According to alternative embodiments, an interior of the displacement unit is filled with a gas, for example air, nitrogen and / or carbon dioxide. For example, the displacement unit has a pressure compensation unit which is set up to equalize a pressure in the interior space by adding and / or removing gas to a pressure in the internal volume of the channel element. According to alternative embodiments, it is conceivable that a housing is dispensed with and that the driver unit and the displacement element are arranged freely in the inner volume of the channel element (standing in contact with the liquid medium), so that, for example, the displacement element is in contact with the liquid medium on both sides ,

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist zumindest das erste Verdrängungselement zumindest teilweise als Membran ausgebildet. Beispielsweise ist das Verdrängungselement komplett als Membran ausgebildet, die beispielsweise über eine Öffnung des Gehäuses der Verdrängungseinheit gespannt ist. Beispielsweise weist das Verdrängungselement zumindest ein steifes Element, beispielsweise in Form einer (strukturierten) Platte auf, die von zumindest einer (Ring-)Membran umgeben und beispielsweise über diese Ringmembran mit dem Gehäuse verbunden ist. Beispielsweise weist die Membran (ringförmige) Zonen unterschiedlicher Elastizität (beispielsweise durch unterschiedliche Materialdicke und/oder unterschiedliches Material) auf. Beispielsweise ist die Membran zumindest teilweise von einem Polymer, beispielsweise einem Elastomer, beispielsweise einem Gummi und/oder Kautschuk gebildet. Es kann insbesondere eine hohe Beweglichkeit des Verdrängungselements erreicht werden. Es kann insbesondere ein gutes Schwingungsverhalten erreicht werden. According to further embodiments, at least the first displacement element is at least partially formed as a membrane. For example, the displacement element is completely formed as a membrane, which is stretched over an opening of the housing of the displacement unit, for example. For example, the displacement element has at least one rigid element, for example in the form of a (structured) plate, which is surrounded by at least one (ring) membrane and connected to the housing, for example via this annular membrane. For example, the membrane (annular) zones of different elasticity (for example, by different material thickness and / or different material) on. For example, the membrane is at least partially formed by a polymer, for example an elastomer, for example a rubber and / or rubber. In particular, a high mobility of the displacement element can be achieved. In particular, a good vibration behavior can be achieved.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist zumindest das erste Verdrängungselement zumindest teilweise als Kolben ausgebildet, der in einem zum Innenvolumen hin offenem Zylinder geführt ist. According to alternative embodiments, at least the first displacement element is at least partially formed as a piston, which is guided in a cylinder open to the inner volume.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Treibereinheit eingerichtet, das Verdrängungselement zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupttransportrichtung, entlang der das Kanalelement das flüssige Medium führt, zu bewegen. Unter einer „Haupttransportrichtung“ kann beispielsweise eine mittlere Richtung verstanden werden, entlang der sich Partikel des flüssigen Mediums durch das Kanalelement bewegen verstanden werden. Beispielsweise ist die Haupttransportrichtung parallel zu einer Verbindungslinie, die eine Eingangs- und eine Ausgangsöffnung des Kanalelements verbindet. Beispielsweise ist die Haupttransportrichtung eine Strömungsrichtung des flüssigen Mediums auf Höhe der Eingangsöffnung, der Ausgangsöffnung, der Verdrängungseinheit und/oder der Treibereinheit. Beispielsweise ist die Treibereinheit eingerichtet, zumindest das erste Verdrängungselement in Richtung einer Eingangsöffnung oder einer Ausgangsöffnung des Kanalelements zu bewegen. Unter „zumindest im Wesentlichen parallel“ kann beispielsweise ein Winkel von weniger als 20 Grad, beispielsweise weniger als 10 Grad, beispielsweise weniger als 5 Grad, beispielsweise weniger als 2 Grad verstanden werden. Es kann insbesondere eine gute Richtcharakteristik des mechanischen Signals erreicht werden, was dazu führen kann, das geringere Signalleistungen notwendig sind, was zu Energieersparnis, Kostenersparnis, geringen Bauteilgrößen und/oder geringem Gewicht führen kann. According to further embodiments, the driver unit is arranged to move the displacement element at least substantially parallel to a main transport direction along which the channel element guides the liquid medium. Under a "main transport direction" can For example, be understood a mean direction along which particles of the liquid medium to move through the channel element are understood. For example, the main transport direction is parallel to a connection line connecting an entrance and an exit port of the channel member. For example, the main transport direction is a flow direction of the liquid medium at the level of the inlet opening, the outlet opening, the displacement unit and / or the driver unit. For example, the driver unit is set up to move at least the first displacement element in the direction of an inlet opening or an outlet opening of the channel element. By "at least substantially parallel" may be understood, for example, an angle of less than 20 degrees, for example less than 10 degrees, for example less than 5 degrees, for example less than 2 degrees. In particular, a good directional characteristic of the mechanical signal can be achieved, which can lead to lower signal powers being necessary, which can lead to energy savings, cost savings, small component sizes and / or low weight.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Verdrängungseinheit derart angeordnet, dass sie von dem flüssigen Medium umgeben ist (umströmt wird). Beispielsweise ist die Verdrängungseinheit in einer Mitte des Kanalelements angeordnet. Es kann insbesondere eine gute Abstrahlcharakteristik und/oder eine hohe Signalstärke des mechanischen Signals erreicht werden. According to further embodiments, the displacement unit is arranged such that it is surrounded by (flows around) the liquid medium. For example, the displacement unit is arranged in a middle of the channel element. In particular, a good emission characteristic and / or a high signal strength of the mechanical signal can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Verdrängungseinheit in einem Randbereich des Kanalelements (des Innenvolumens), beispielsweise in einer lateralen Nische, angeordnet. Es kann insbesondere eine geringe Beeinflussung eines Stroms des flüssigen Mediums erreicht werden. According to further embodiments, the displacement unit is arranged in an edge region of the channel element (of the internal volume), for example in a lateral niche. In particular, a slight influence on a flow of the liquid medium can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist zumindest das erste Verdrängungselement eine Außenbegrenzung des Innenvolumens. Beispielsweise ist die Treibereinheit eingerichtet, zumindest das erste Verdrängungselement zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupttransportrichtung des flüssigen Mediums zu bewegen. Beispielsweise umgibt das erste Verdrängungselement (schlauchartig) das Innenvolumen. Es kann insbesondere eine geringe Störung des Stroms des flüssigen Mediums erreicht werden. According to further embodiments, at least the first displacement element is an outer boundary of the inner volume. For example, the driver unit is set up to move at least the first displacement element at least substantially perpendicular to the main transport direction of the liquid medium. For example, the first displacement element (tube-like) surrounds the inner volume. In particular, a slight disturbance of the flow of the liquid medium can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen weist das Kanalelement zumindest eine erste Öffnung (beispielsweise Eintrittsöffnung) auf, ausgehend von der sich ein Durchmesser einer Querschnittsfläche des Innenvolumens über eine erste Länge bis zu einem maximalen Durchmesser, beispielsweise kontinuierlich (konisch) und/oder abgestuft, vergrößert. Beispielweise weist das Kanalelement zumindest eine zweite Öffnung (beispielsweise Austrittsöffnung) auf, ausgehend von der sich die Querschnittsfläche des Innenraums des Kanalelements über eine zweite Länge bis zu der maximalen Querschnittsfläche, beispielsweise kontinuierlich (konisch) und/oder abgestuft, vergrößert, wobei die zweite Länge kleiner ist als die erste Länge. Es kann insbesondere eine gute Einkopplung des mechanischen Signals in das flüssige Medium außerhalb des Kanalelements erreicht werden. According to further embodiments, the channel element has at least one first opening (for example inlet opening), starting from which a diameter of a cross-sectional area of the inner volume increases over a first length to a maximum diameter, for example continuous (conical) and / or stepped. For example, the channel element has at least one second opening (for example outlet opening), starting from which the cross-sectional area of the interior of the channel element increases over a second length up to the maximum cross-sectional area, for example continuous (conical) and / or stepped, the second length is smaller than the first length. In particular, a good coupling of the mechanical signal into the liquid medium outside the channel element can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Verdrängungseinheit in einem Bereich des Kanalelements mit dem maximalen Durchmesser angeordnet. Es kann beispielsweise eine geringe Beeinflussung/Störung des Stroms des flüssigen Mediums erreicht werden. According to further embodiments, the displacement unit is arranged in a region of the channel element with the maximum diameter. For example, a slight influence / disturbance of the flow of the liquid medium can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Treibereinheit eingerichtet, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal zumindest das erste Verdrängungselement in Schwingung (in mehrere aufeinander folgende Hin- und Herbewegungen) zu versetzen. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, ein zumindest teilweise periodisches Steuersignal zu generieren. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, zumindest ein sinusförmiges Steuersignal zu generieren. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, das Steuersignal derart zu erzeugen, dass die Daten mittels Modulation des mechanischen Signals, beispielsweise durch Modulation der Intensität (Aktivierung/Deaktivierung) der Schwingung (Pulsen) und/oder durch Aufmodulation eines Informationssignals auf ein konstantes Trägerschwingung kodiert/übertragen werden. Es kann insbesondere eine hohe Datenrate und/oder eine zuverlässiger Empfang erreicht werden. According to further embodiments, the driver unit is set up, in response to the at least one control signal, to set at least the first displacement element into oscillation (into a plurality of successive back and forth movements). For example, the control unit is set up to generate an at least partially periodic control signal. For example, the control unit is set up to generate at least one sinusoidal control signal. For example, the control unit is set up to generate the control signal in such a way that the data is coded / transmitted by modulation of the mechanical signal, for example by modulation of the intensity (activation / deactivation) of the oscillation (pulses) and / or by modulation of an information signal to a constant carrier oscillation become. In particular, a high data rate and / or reliable reception can be achieved.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist die Steuereinheit eingerichtet, das Steuersignal derart zu erzeugen, dass die Daten mittels Modulation eines Abstands zwischen einzelnen Anregungen (Bewegungen/Auslenkungen) des Verdrängungselements kodiert/übertragen werden. According to alternative embodiments, the control unit is set up to generate the control signal such that the data is coded / transmitted by modulation of a distance between individual excitations (movements / deflections) of the displacement element.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Steuereinheit eingerichtet, das Steuersignal derart zu kodieren, dass die Treibereinheit das zumindest eine Verdrängungselement in zumindest zwei, beispielsweise zumindest vier, beispielsweise zumindest sechs, Frequenzbereichen (beispielsweise einzelnen Frequenzen) überlagert in Schwingung versetzt. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Steuersignal zu erzeugen, dass zumindest im Wesentlichen von überlagerten Schwingungen, beispielweise mit Sinusform, Sägezahnform, Dreiecksform, Rechteckform, Trapezform und/oder anderen Formen, besteht. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Steuersignal zu erzeugen, dass aus einer Überlagerung von unabhängig voneinander modulierten Trägersignalen besteht. Es kann insbesondere eine hohe Datenrate erreicht werden, wodurch auf untertägige Rechner, die die Messwerte vorauswerten und komprimieren verzichtet werden kann, wodurch eine Platzersparnis, eine hohe Effizienz und/oder eine Kostenersparnis erreichbar sind. According to further embodiments, the control unit is set up to code the control signal in such a way that the driver unit vibrates the at least one displacement element superposed in at least two, for example at least four, for example at least six, frequency ranges (for example individual frequencies). For example, the control unit is set up to generate a control signal which consists at least essentially of superimposed oscillations, for example sinusoidal, sawtooth, triangular, rectangular, trapezoidal and / or other shapes. For example, the control unit is configured to generate a control signal that is independent of a superposition of consists of mutually modulated carrier signals. In particular, a high data rate can be achieved, as a result of which it is possible to dispense with underground computers which predetermine and compress the measured values, as a result of which space savings, high efficiency and / or cost savings can be achieved.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist die Treibereinheit eingerichtet, zumindest das erste Verdrängungselement, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal, in einem Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 100 Hz, beispielsweise zwischen 5 Hz und 50 Hz, anzuregen. Es kann insbesondere eine geringe Dämpfung des mechanischen Signals erreicht werden. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, Messdaten eines Tiefbohrers, der mit einer bekannten Bohrdrehzahl (beispielsweise um 30 Hz) arbeitet, in ein Steuersignal zu kodieren. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Steuersignal zu erzeugen, dass zumindest eine Trägerfrequenz im Frequenzbereich unterhalb der Bohrerdrehzahl, beispielsweise maximal 85 % der Bohrerdrehzahl, beispielsweise maximal 70 % der Bohrerdrehzahl, beispielsweise unter 25 Hz, beispielsweise unter 20 Hz, aufweist. Es kann insbesondere eine geringe Signaldämpfung erreicht werden. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Steuersignal zu erzeugen, dass zumindest eine Trägerfrequenz im Frequenzbereich oberhalb der Bohrerdrehzahl, beispielsweise zumindest maximal 150 % der Bohrerdrehzahl, beispielsweise mindestens 180 % der Bohrerdrehzahl, beispielsweise über 40 Hz, beispielsweise über 50 Hz, aufweist. Es kann beispielsweise eine geringe Überlagerung mit durch den Bohrer und/oder einer das flüssige Medium fördernden Pumpe erzeugten Störfrequenzen (typischer weise unterhalb der Bohrerdrehzahl bzw. der der Pumpenfrequenz) erreicht werden, was es ermöglicht mit geringen Signalintensitäten (Amplituden) zu arbeiten, was es wiederum ermöglicht, kleine, leichte und/oder kostengünstige Bauteile einzusetzen. According to further embodiments, the driver unit is set up to excite at least the first displacement element, depending on the at least one control signal, in a frequency range between 1 Hz and 100 Hz, for example between 5 Hz and 50 Hz. In particular, a low attenuation of the mechanical signal can be achieved. For example, the control unit is set up to encode measured data of a deep drill, which operates at a known drilling speed (for example, around 30 Hz), into a control signal. For example, the control unit is set up to generate a control signal which has at least one carrier frequency in the frequency range below the drill rotational speed, for example at most 85% of the drill rotational speed, for example at most 70% of the drill rotational speed, for example below 25 Hz, for example below 20 Hz. In particular, a low signal attenuation can be achieved. For example, the control unit is set up to generate a control signal which has at least one carrier frequency in the frequency range above the drill rotational speed, for example at least 150% of the drill rotational speed, for example at least 180% of the drill rotational speed, for example above 40 Hz, for example above 50 Hz. It can, for example, a slight overlap with generated by the drill and / or the liquid medium pump pump generating frequencies (typically below the Bohrerdrehzahl or the pump frequency) can be achieved, which makes it possible with low signal intensities (amplitudes) to work what it in turn allows to use small, lightweight and / or inexpensive components.

Gemäß weiterer Ausgestaltungen ragt zumindest das erste Verdrängungselement an der Begrenzungsfläche in das Innvolumen hervor. Beispielsweise ragt das Verdrängungselement aus einem Gehäuse der Verdrängungseinheit hervor. Beispielsweise weist das Verdrängungselement eine Form mit, ausgehend von einer Öffnung (Eintritts- oder Austrittsöffnung) des Kanalelements gesehen, größer werdendem Durchmesser auf. Es kann insbesondere eine gute Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Es kann insbesondere ein guter Strömungsverlauf des flüssigen Mediums erreicht werden. Beispielsweise weist das zweite Verdrängungselement eine Form auf, die wie das erste Verdrängungselement (spiegelverkehrt) in das Innenvolumen hineinragt, was für eine gute Strömungscharakteristik des flüssigen Mediums sorgen kann. Beispielsweise weist das zweite Verdrängungselement eine Form auf, die aus dem Innenvolumen herausragt (in den Innenraum des Gehäuses der Verdrängungseinheit hineinragt), was für eine gute Richtungscharakteristik des mechanischen Signals sorgen kann. According to further embodiments, at least the first displacement element protrudes at the boundary surface into the internal volume. For example, the displacement element protrudes from a housing of the displacement unit. For example, the displacement element has a shape with, as seen from an opening (inlet or outlet opening) of the channel element, increasing diameter. In particular, a good emission characteristic can be achieved. In particular, a good flow pattern of the liquid medium can be achieved. For example, the second displacement element has a shape that protrudes into the interior volume (mirror-inverted) like the first displacement element, which can provide a good flow characteristic of the liquid medium. For example, the second displacement element has a shape that protrudes from the interior volume (protrudes into the interior of the housing of the displacement unit), which can provide a good directional characteristic of the mechanical signal.

Gemäß alternativen Ausgestaltungen weist zumindest das erste Verdrängungselement eine im Wesentlichen flache Form auf. Es kann eine einfache Konstruktion und/oder eine Kostenersparnis erreicht werden. According to alternative embodiments, at least the first displacement element has a substantially flat shape. It can be achieved a simple construction and / or cost savings.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen weist zumindest das erste Verdrängungselement an der Begrenzungsfläche des Innvolumens eine geriffelte Form auf. Es kann insbesondere eine gute Flexibilität des Verdrängungselement bei gleichzeitig hoher Stabilität und/oder Haltbarkeit erreicht werden. Beispielsweise ist die Riffelung derart gewählt, dass das Verdrängungselement für bestimmte Frequenzen besonders leicht zu Schwingungen anregbar ist und die Steuereinheit ist eingerichtet, diese bestimmten Frequenzen bei der Erzeugung des Steuersignals als Trägersignale zur verwenden. According to further embodiments, at least the first displacement element at the boundary surface of the Innvolumens on a corrugated shape. In particular, good flexibility of the displacement element can be achieved with simultaneously high stability and / or durability. For example, the corrugation is chosen such that the displacement element for certain frequencies is particularly easy to excite vibrations and the control unit is set to use these particular frequencies in the generation of the control signal as carrier signals.

Weiterhin wird eine Sendevorrichtung zur Übertragung von Signalen, beispielsweisen analogen und/oder digitalen Signalen (Datensignalen) über ein flüssiges Medium vorgeschlagen, mit einer Verdrängungseinheit, die zumindest ein erstes und zweites Verdrängungselement aufweist, und mit einer Treibereinheit, die eingerichtet ist, zumindest das erste und zweite Verdrängungselement entsprechend eines Steuersignals in das flüssige Medium hinein und/oder heraus zu bewegen, um ein mechanisches Signal auf das flüssige Medium zu übertragen, wobei die Verdrängungseinheit einen zumindest im Wesentlichen geschlossenen Innenraum aufweist, der zumindest teilweise von den Verdrängungselementen begrenzt ist und der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die verschieden von dem flüssigen Medium ist. Weiterhin sind Merkmale der zuvor und im weiteren beschriebenen Telemetrievorrichtung mit der hier beschriebenen Sendevorrichtung im Rahmen des fachmännischen Vorgehens kombinierbar. Furthermore, a transmitting device for transmitting signals, for example analog and / or digital signals (data signals) via a liquid medium is proposed, with a displacement unit having at least one first and second displacement element, and with a driver unit which is set up, at least the first one and second displacement element according to a control signal into and out of the liquid medium to transmit a mechanical signal to the liquid medium, wherein the displacement unit has an at least substantially closed interior, which is at least partially bounded by the displacement elements and the is filled with a liquid which is different from the liquid medium. Furthermore, features of the telemetry device described above and in the following can be combined with the transmitting device described here within the scope of the expert approach.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist ein Einsatz der Telemetrievorrichtung bzw. der Sendevorrichtung zur Kommunikation zwischen Unterseeausrüstung (SubSeaEquipment/Unterseebohrequipment) und einem Schiff (bspw. einem Bohrschiff), beispielsweise über einen von dem flüssigen Medium durchspülten Schlauch) vorgesehen. According to further embodiments, use of the telemetry device or the transmitting device for communication between submarine equipment (SubSeaEquipment / subsea equipment) and a ship (for example a drillship), for example via a hose flushed through by the liquid medium, is provided.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist ein Einsatz der Telemetrievorrichtung bzw. der Sendevorrichtung beispielsweise zur Taucherkommunikation vorgesehen. According to further embodiments, use of the telemetry device or the transmitting device is provided, for example, for diver communication.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen ist ein Einsatz der Sendevorrichtung beispielsweise als Unterwasserlautsprecher (zur Unterwasserbeschallung mit Musik, Durchsagen oder ähnlichem) in einem Schwimmbad (Hallenbad/Freibad) oder vergleichbarem vorgesehen. According to further embodiments, use of the transmitting device is provided, for example, as an underwater loudspeaker (for underwater sounding with music, announcements or the like) in a swimming pool (indoor / outdoor) or the like.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigen Show it

1 ein System zur Datenübertragung von einem Bohrkopf an eine Übertageauswertestation, 1 a system for transferring data from a drill bit to an overground evaluation station,

2 eine erste Ausgestaltung einer Telemetrievorrichtung in einer Seitenansicht, 2 a first embodiment of a telemetry device in a side view,

3 die erste Ausgestaltung der Telemetrievorrichtung in einer teilgeschnittenen Seitenaufsicht, 3 the first embodiment of the telemetry device in a partially cut side view,

4 empfangene mechanische Signale, die von der Telemetrievorrichtung gesendet wurden, 4 received mechanical signals sent by the telemetry device,

5 eine zweite Verdrängungseinheit mit kegelförmigen Verdrängungselementen, 5 a second displacement unit with conical displacement elements,

6A und 6B eine dritte Verdrängungseinheit mit geriffelten Verdrängungselementen, 6A and 6B a third displacement unit with corrugated displacement elements,

7 eine vierte Verdrängungseinheit mit plattenförmigen Verdrängungselementen, 7 a fourth displacement unit with plate-shaped displacement elements,

8 eine fünfte Verdrängungseinheit mit halbkugelförmigen Verdrängungselementen, 8th a fifth displacement unit with hemispherical displacement elements,

9A und 9B eine sechste Telemetrievorrichtung mit einem schlauchförmigen Verdrängungselement und 9A and 9B a sixth telemetry device with a tubular displacement element and

10 empfangene mechanische Signale, die von der Telemetrievorrichtung gesendet wurden gemäß einer alternativen Ausgestaltung. 10 received mechanical signals transmitted by the telemetry device according to an alternative embodiment.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente, beispielsweise Elemente mit identischen oder ähnlichen Funktionen, mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. Unterschiedliche Ausgestaltungsvarianten werden hierbei mit unterschiedlichen nachgestellten Kleinbuchstaben gekennzeichnet. As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements, for example elements with identical or similar functions, are provided with identical reference numerals, as appropriate. Different design variants are hereby marked with different lowercase lowercase letters.

1 zeigt beispielhaft ein System 10 zur Datenübertragung von einem Bohrkopf 20 für Tiefbohrungen an eine Übertagestation 30. Der Bohrkopf 20 dient hierbei zur Erzeugung eines Bohrlochs 12 im Erdreich und dem darunter liegenden Gestein. Der Bohrkopf 20 weist Sensoren 22 zur Bestimmung verschiedener Messdaten auf. Die Messdaten können hierbei eine Ausrichtung (beispielsweise Himmelsrichtung und Neigung/Inklination) des Bohrkopfs 20, geologische Daten (wie beispielsweise Porositäten, Permeabilitäten oder Härten der durchörterten Formationen, Formationsporendrücke, Abbildungen/Fotografien/Digitalaufnahmen/Image-Logs der Bohrlochwand, Schallgeschwindigkeiten im Gestein (als Maß für die Härte), Analysewerte für aus der Lagerstätte gewonnenen (flüssigen) Proben, Temperaturen, Bohrlochdurchmesser/Kaliber-Log, elektrische Leitfähigkeit (Sättigung des Porenraums mit Öl), natürliche Radioaktivität des Gesteins, Absorption künstlicher Radioaktivität durch das Gestein, Druck im Bohrloch oder im Bohrgestänge usw.), Statusdaten des Bohrkopfs 20 (Temperatur, Funktionstüchtigkeit von Elementen des Bohrkopfs 20) und/oder eine Ausrichtung eines am Bohrkopfs 20 angeordneten Bohrwerkzeugs sein. Die Sensoren 22 können einen hierbei einen Neigungssensor, einen Kompass, einen Temperaturfühler, einen Drehmomentsensor, umfassen. Das System 10 weist weiterhin eine Telemetrievorrichtung 40 auf. Die Telemetrievorrichtung 40 ist eine Bohrkopftelemetrievorrichtung. Die Telemetrievorrichtung 40 weist eine Steuereinheit 42 auf, die mit den Sensoren 22 gekoppelt ist und die Messdaten der Sensoren 22 empfängt. Die Telemetrievorrichtung 40 ist als Teil eines Bohrgestänges 24 ausgebildet, an dem der Bohrkopf 20 befestigt ist und über das der Bohrkopf 20 mit der Übertagestation 30 verbunden ist. Das Bohrgestänge 24 kann aus einer Vielzahl von Rohren (Kanalelementen) zusammengesetzt sein und wird bei Vortrieb des Bohrkopfs 20 an der Übertagestation 30 um zusätzliche (weitere) Rohre verlängert. An der Übertagestation 30 wird ein flüssiges Medium 26, das von frischer/gereinigter Bohrspülung (Bohrspülungsflüssigkeit) gebildet ist, unter hohem Druck in das Bohrgestänge 24 gepumpt. Das flüssige Medium 26 kann eine Flüssigkeit und/oder Suspension auf Wasserbasis oder Ölbasis sein. Das flüssige Medium 26 kann ein Bentonit-Wassergemisch sein. Das flüssige Medium 26 kann hierbei der Kühlung des Bohrkopfs 20, einem Schmieren des Bohrwerkzeugs, einem Antrieb des Bohrwerkzeugs, einem Abtransport des an der Bohrsohle abgetragenen Materials (dem Bohrklein), einer Stabilisierung des Bohrloches und/oder einer Verhinderung des Eindringens von Öl oder Gas oder Wasser in die Bohrung dienen. Die mit Bohrklein verunreinigte Bohrspülung 27 wird im dem das Bohrgestänge 24 umgebenden Ringraum 14 des Bohrlochs 12 zurück zur Oberfläche geführt. Hier kann sie von der Übertagestation 30 aufgefangen, gereinigt und wieder als flüssiges Medium 26 in das Bohrgestänge 24 gepumpt werden. Gemäß alternativen Ausgestaltungen kann die Telemetrievorrichtung 40 auch als Bestandteil des Bohrkopfs 20 ausgebildet sein. Zur elektrischen Versorgung der Telemetrievorrichtung 40 und der Sensoren 22 kann der Bohrkopf 20 und/oder die Telemetrievorrichtung 40 einen elektrischen Speicher, beispielsweise eine Monozelle und/oder einen Akku aufweisen. Alternativ oder zusätzlich weist der Bohrkopf 20 und/oder die Telemetrievorrichtung 40 einen Hydraulischen Generator (der beispielsweise in das Bohrwerkzeug integriert) auf, der eingerichtet ist, mittels des flüssigen Mediums 26 angetrieben zu werden und elektrische Energie für die Sensoren 22 und/oder die Telemetrievorrichtung 40 bereitzustellen. 1 shows an example of a system 10 for data transmission from a drill head 20 for deep drilling to a Übertagestation 30 , The drill head 20 serves to create a borehole 12 in the soil and the underlying rock. The drill head 20 has sensors 22 for determining various measurement data. The measurement data can hereby be an alignment (for example, direction and inclination / inclination) of the drill head 20 , geological data (such as porosities, permeabilities or hardening of the interspersed formations, formation pore pressures, images / photographs / digital images / image logs of the borehole wall, sound velocities in rock (as a measure of hardness), analysis values for (liquid) samples recovered from the reservoir , Temperatures, borehole diameter / caliber log, electrical conductivity (saturation of the pore space with oil), natural radioactivity of the rock, absorption of artificial radioactivity by the rock, pressure in the wellbore or drill string, etc.), drill bit status data 20 (Temperature, functionality of elements of the drill head 20 ) and / or an alignment of the drill head 20 be arranged drilling tool. The sensors 22 may include a tilt sensor, a compass, a temperature sensor, a torque sensor. The system 10 also has a telemetry device 40 on. The telemetry device 40 is a drill head telemetry device. The telemetry device 40 has a control unit 42 on that with the sensors 22 is coupled and the measurement data of the sensors 22 receives. The telemetry device 40 is as part of a drill string 24 formed on which the drill head 20 is attached and over the the drill head 20 with the Übertagestation 30 connected is. The drill pipe 24 can be composed of a variety of tubes (channel elements) and is in propulsion of the drill head 20 at the Übertagestation 30 extended by additional (additional) tubes. At the Übertagestation 30 becomes a liquid medium 26 , which is formed by fresh / purified drilling fluid (drilling fluid), under high pressure into the drill string 24 pumped. The liquid medium 26 may be a water-based or oil-based liquid and / or suspension. The liquid medium 26 may be a bentonite-water mixture. The liquid medium 26 this can be the cooling of the drill head 20 , lubricating the drilling tool, driving the drilling tool, removing the material (the cuttings) removed from the drilling bottom, stabilizing the borehole and / or preventing the penetration of oil or gas or water into the bore. The drilling mud contaminated with cuttings 27 is in the the drill pipe 24 surrounding annulus 14 of the borehole 12 led back to the surface. Here she can from the Übertagestation 30 collected, cleaned and again as a liquid medium 26 in the drill pipe 24 be pumped. According to alternative embodiments, the telemetry device 40 also as part of the drill head 20 be educated. For the electrical supply of the telemetry device 40 and the sensors 22 can the drill head 20 and / or the telemetry device 40 have an electrical storage, such as a mono-cell and / or a battery. Alternatively or additionally, the drill head 20 and / or the telemetry device 40 a hydraulic generator (integrated, for example, in the drilling tool), which is established by means of the liquid medium 26 to be powered and electrical power for the sensors 22 and / or the telemetry device 40 provide.

Die Telemetrievorrichtung 40 ist eingerichtet, die untertage ermittelten Daten mittels kodierter Druckpulse (Schallwellen) über das (im Bohrgestänge 24 geführte) flüssige Medium 26 an die Übertagestation 30 zu übertragen. Das System 10 weist weiterhin einen (in der Übertagestation 30 integrierten) Druckaufnehmer 32 auf, der eingerichtet ist, zumindest Druckschwankungen des flüssigen Mediums 26, zu messen. Das System 10 weist weiterhin eine (in der Übertagestation 30 integrierte) Auswerteeinheit 34 auf, die eingerichtet ist, die Signale des Druckaufnehmers 32 zu dekodieren und die untertage bestimmten Daten bereitzustellen. The telemetry device 40 is set up, the underground data determined by means of coded pressure pulses (sound waves) on the (in the drill pipe 24 guided) liquid medium 26 to the Übertagestation 30 transferred to. The system 10 also has a (in the Übertagestation 30 integrated) pressure transducer 32 which is set up, at least pressure fluctuations of the liquid medium 26 , to eat. The system 10 also has a (in the Übertagestation 30 integrated) evaluation unit 34 which is set up, the signals of the pressure transducer 32 to decode and to provide the underground to certain data.

2 und 3 zeigen in unterschiedlichen Ansichten die beispielhafte Telemetrievorrichtung 40 zur Datenübertragung über das flüssiges Medium 26. Die Telemetrievorrichtung 40 weist ein Kanalelement 44 auf, das eingerichtet ist, das flüssige Medium 26 in einem Innenvolumen 46 zu führen. Die Telemetrievorrichtung 40 weist weiterhin eine Verdrängungseinheit 50 auf. Die Verdrängungseinheit 50 ist an dem Kanalelement 44 angeordnet und befestigt. Die Verdrängungseinheit 50 ist derart angeordnet, dass sie von dem flüssigen Medium 26 umgeben ist. An einer Innenwand des Kanalelements 44 sind Abstandsmittel 48 angeordnet, die die Verdrängungseinheit 50 in dem Kanalelement 44 zentrieren. Die Abstandsmittel 48 sind als Finnen ausgebildet, die von einer Außenbegrenzung des Innenvolumens 46 her (senkrecht zu einer Oberfläche des Kanalelements 44) in das Innenvolumen 46 hineinragen. Die Abstandsmittel 48 sind parallel zu einer Haupttransportrichtung 45 des Kanalelements 44 ausgerichtet. Das Kanalelement 44 ist von mehreren Teilelementen gebildet, die über Flansche miteinander verbunden sind. 2 and 3 show in different views the exemplary telemetry device 40 for data transmission via the liquid medium 26 , The telemetry device 40 has a channel element 44 which is set up, the liquid medium 26 in an interior volume 46 respectively. The telemetry device 40 also has a displacement unit 50 on. The displacement unit 50 is on the channel element 44 arranged and fastened. The displacement unit 50 is arranged to be separated from the liquid medium 26 is surrounded. On an inner wall of the channel element 44 are spacers 48 arranged, which is the displacement unit 50 in the channel element 44 Center. The spacers 48 are designed as fins that are defined by an outer boundary of the internal volume 46 forth (perpendicular to a surface of the channel element 44 ) in the internal volume 46 protrude. The spacers 48 are parallel to a main transport direction 45 of the channel element 44 aligned. The channel element 44 is formed by a plurality of sub-elements which are interconnected by flanges.

Die Abstandsmittel 48 können einen Rast- und/oder Klemmmechanismus aufweisen, der eingerichtet ist, die Verdrängungseinheit 50 (das Gehäuse 56 der Verdrängungseinheit 50) bezüglich dem Kanalelement 44 zu fixieren. Alternativ kann die Verdrängungseinheit 50 mittels Schraub- und/oder Klebeverbindung mit dem Kanalelement 44 verbunden sein. Weiterhin weist die Verdrängungseinheit Kabeldurchführungen 55 auf. Das Kanalelement 44 weist eine zylindrische Form auf. Das Kanalelement 44 weist eine erste Öffnung 70 auf, ausgehend von der sich ein Durchmesser einer Querschnittsfläche des Innenvolumens 46 über eine erste Länge 71 bis zu einem maximalen Durchmesser vergrößert. Der Durchmesser der Querschnittsfläche vergrößert sich hierbei konisch und gleichmäßig. Die erste Öffnung 70 ist eine Eingangsöffnung, über die das flüssige Medium 26 in das Kanalelement 44 eintritt. Das Kanalelement 44 weist eine zweite Öffnung 72 auf, ausgehend von der sich die Querschnittsfläche des Innenvolumens 46 des Kanalelements 44 über eine zweite Länge 73 bis zu der maximalen Querschnittsfläche vergrößert, wobei die zweite Länge 73 kleiner ist als die erste Länge 71. Die zweite Länge 73 entspricht etwa einer Hälfte der ersten Länge 71, Der Durchmesser der Querschnittsfläche vergrößert sich hierbei in zwei Stufen jeweils gleichmäßig und konisch. Die Querschnittsflächen des Innenvolumens 46 weisen eine zumindest im Wesentlichen runde Form auf. Die zweite Öffnung 72 ist eine Ausgangsöffnung, über die das flüssige Medium 26 aus dem Kanalelement 44 austritt. Die Verdrängungseinheit 50 ist in einem Bereich des Kanalelements 44 mit dem maximalen Durchmesser angeordnet. The spacers 48 may comprise a latching and / or clamping mechanism which is arranged, the displacement unit 50 (the case 56 the displacement unit 50 ) with respect to the channel element 44 to fix. Alternatively, the displacement unit 50 by means of screw and / or adhesive connection with the channel element 44 be connected. Furthermore, the displacement unit has cable bushings 55 on. The channel element 44 has a cylindrical shape. The channel element 44 has a first opening 70 on, starting from which a diameter of a cross-sectional area of the inner volume 46 over a first length 71 enlarged up to a maximum diameter. The diameter of the cross-sectional area increases conically and uniformly. The first opening 70 is an inlet opening over which the liquid medium 26 into the channel element 44 entry. The channel element 44 has a second opening 72 on, starting from which the cross-sectional area of the internal volume 46 of the channel element 44 over a second length 73 increased to the maximum cross-sectional area, the second length 73 is smaller than the first length 71 , The second length 73 is about one half of the first length 71 , The diameter of the cross-sectional area increases in this case in two stages each uniformly and conically. The cross-sectional areas of the internal volume 46 have an at least substantially round shape. The second opening 72 is an exit port through which the liquid medium 26 from the channel element 44 exit. The displacement unit 50 is in an area of the channel element 44 arranged with the maximum diameter.

Die Verdrängungseinheit 50 weist ein erstes Verdrängungselement 52 auf, das zumindest einen Teil einer Begrenzungsfläche des Innenvolumens 46 bildet. Die Verdrängungseinheit 50 weist ein zweites Verdrängungselement 54 auf. Die Verdrängungseinheit 50 weist ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 56 auf. Das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 sind an entgegengesetzten Seiten der Verdrängungseinheit 50 angeordnet sind. Die Verdrängungselemente 52, 54 sind in Öffnungen des Gehäuses 56 angeordnet. Die Verdrängungseinheit 50 weist einen geschlossenen Innenraum 51 auf, der teilweise von den Verdrängungselementen 52, 54 und teilweise von dem Gehäuse 56 begrenzt ist und der mit einem Silikonöl gefüllt ist. Das erste Verdrängungselement 52 und das zweite Verdrängungselement 54 sind als Membranen ausgebildet. Die Verdrängungselemente 52, 54 sind Lausprechermembranartig ausgestaltet. Das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 weisen jeweils einen (ringförmigen) Randbereich auf, der aus dem Innenvolumen 46 herausragt (der bezüglich des Innenvolumens 46 konvex ist). Das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 weisen jeweils einen Innenbereich auf, der in das Innenvolumen 46 hineinragt (der bezüglich des Innenvolumens 46 konkav ist). The displacement unit 50 has a first displacement element 52 on, the at least part of a boundary surface of the inner volume 46 forms. The displacement unit 50 has a second displacement element 54 on. The displacement unit 50 has a hollow cylindrical housing 56 on. The first and second displacement element 52 . 54 are on opposite sides of the displacement unit 50 are arranged. The displacement elements 52 . 54 are in openings of the housing 56 arranged. The displacement unit 50 has a closed interior 51 on, partially of the displacement elements 52 . 54 and partly from the housing 56 is limited and is filled with a silicone oil. The first displacement element 52 and the second displacement element 54 are designed as membranes. The displacement elements 52 . 54 are Lausprechermembranartig designed. The first and second displacement element 52 . 54 each have an (annular) edge area, which consists of the internal volume 46 protrudes (in terms of the internal volume 46 is convex). The first and second displacement element 52 . 54 each have an interior area that is in the interior volume 46 protrudes (with respect to the internal volume 46 is concave).

Die Telemetrievorrichtung 40 weist eine Treibereinheit 60 auf, die eingerichtet ist, das erste Verdrängungselement 52 entsprechend eines Steuersignals in das Innenvolumen 46 hinein und/oder heraus zu bewegen, um ein mechanisches Signal auf das geführte flüssige Medium 26 zu übertragen. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet, das zweite Verdrängungselement 54 entsprechend des Steuersignals zu bewegen. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet, das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 entsprechend des Steuersignals gegenphasig (180° phasenversetzt) zu bewegen. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet, dass erste Verdrängungselement 52 in das Innenvolumen 46 hineinzubewegen, während sie das zweite Verdrängungselement 54 aus dem Innenvolumen 46 herausbewegt und umgekehrt. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 in Schwingungen zu versetzen. Die Treibereinheit 60 weist Antriebselemente 62, 64 und Kopplungselemente auf, die eingerichtet sind, die die Verdrängungselemente 52, 54 Lautsprecherartig anzuregen. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet das erste Antriebselement 62, das das erste Verdrängungselement 52 antreibt, direkt mit dem Steuersignal zu versorgen. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet das zweite Antriebselement 64, das das zweite Verdrängungselement 54 antreibt, mit einem Signal zu versorgen, das dem Steuersignal mit umgekehrter Polarität entspricht. The telemetry device 40 has a driver unit 60 which is set up, the first displacement element 52 according to a control signal in the internal volume 46 into and / or out to provide a mechanical signal to the guided liquid medium 26 transferred to. The driver unit 60 is set up, the second displacement element 54 to move according to the control signal. The driver unit 60 is set up, the first and second displacement element 52 . 54 according to the control signal out of phase (180 ° out of phase) to move. The driver unit 60 is set up that first displacement element 52 in the interior volume 46 while moving the second displacement element 54 from the inner volume 46 moved out and vice versa. The driver unit 60 is arranged, in dependence on the at least one control signal, the first and second displacement element 52 . 54 to vibrate. The driver unit 60 has drive elements 62 . 64 and coupling elements that are arranged that the displacement elements 52 . 54 To stimulate loudly. The driver unit 60 is set up the first drive element 62 that is the first displacement element 52 drives to supply directly with the control signal. The driver unit 60 is set up the second drive element 64 that is the second displacement element 54 drives to supply a signal that corresponds to the control signal with reverse polarity.

Das Gehäuse 56 der Verdrängungseinheit 50 ist parallel zum Kanalelement 44 und der Haupttransportrichtung 45 ausgerichtet. Das erste Verdrängungselement 52 ist auf die erste Öffnung 70 ausgerichtet. Das zweite Verdrängungselement 54 ist auf die zweite Öffnung 72 ausgerichtet. Die Treibereinheit 60 ist eingerichtet, das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 jeweils parallel zur Haupttransportrichtung 45, entlang der das Kanalelement 44 das flüssige Medium 26 führt, zu bewegen. Die Steuereinheit 42 ist eingerichtet, das Steuersignal derart zu kodieren, dass die Treibereinheit 60 die Verdrängungselemente 52, 54 mit mehreren Frequenzen (beispielsweise mit vier oder fünf Frequenzen F1, F2, F3, F4, F5) überlagert in Schwingung versetzt. Die Treibereinheit 60 ist beispielsweise eingerichtet, das erste und zweite Verdrängungselement 52, 54 in Abhängigkeit von dem Steuersignal, auf den Frequenzen F1 (beispielsweise 13 Hz), F2 (beispielsweise 18 Hz), F3 (beispielsweise 23 Hz), F4 (beispielsweise 26 Hz) und F5 (beispielsweise 35 Hz) anzuregen (vgl. 4). Beispielsweise ist die Steuereinheit 42 eingerichtet, die Frequenzen F1–F5 in Abhängigkeit voneinander zu modulieren (ein/auszuschalten), beispielsweise um Informationen als Kombination von Vorhandensein oder Abwesenheit der Frequenzen F1–F5 zu kodieren. Alternativ ist die Steuereinheit 42 eingerichtet, die Frequenzen F1–F5 unabhängig voneinander zu modulieren, beispielsweise um unterschiedliche Informationen über jeweils einen eigenen Kanal (modulierte Frequenz/Trägerfrequenz) gleichzeitig zu übermitteln. The housing 56 the displacement unit 50 is parallel to the channel element 44 and the main transport direction 45 aligned. The first displacement element 52 is on the first opening 70 aligned. The second displacement element 54 is on the second opening 72 aligned. The driver unit 60 is set up, the first and second displacement element 52 . 54 each parallel to the main transport direction 45 , along which the channel element 44 the liquid medium 26 leads to move. The control unit 42 is arranged to encode the control signal such that the driver unit 60 the displacement elements 52 . 54 superimposed with several frequencies (for example with four or five frequencies F1, F2, F3, F4, F5) vibrated. The driver unit 60 is, for example, set up, the first and second displacement element 52 . 54 in response to the control signal, on the frequencies F1 (for example 13 Hz), F2 (for example 18 Hz), F3 (for example 23 Hz), F4 (for example 26 Hz) and F5 (for example 35 Hz) to stimulate (see. 4 ). For example, the control unit 42 arranged to modulate (turn on / off) the frequencies F1-F5 in dependence on each other, for example, to encode information as a combination of presence or absence of the frequencies F1-F5. Alternatively, the control unit 42 configured to independently modulate the frequencies F1-F5, for example, to transmit different information each via its own channel (modulated frequency / carrier frequency) simultaneously.

4 zeigt eine Fouriertransformation eines vom Druckaufnehmer 32 empfangenen Signals. Vier der von der Telemetrievorrichtung 40 generierten Frequenzen F1, F2, F3 und F4 sind kleiner als eine Frequenz FB des Bohrwerkzeugs. Eine der von der Telemetrievorrichtung 40 generierten Frequenzen F5 ist größer als die Frequenz FB des Bohrwerkzeugs. Die Frequenzen F1–F4, die kleiner sind als die Frequenz FB des Bohrwerkzeugs, werden mit einer höheren Intensität empfangen als die Frequenz F5, die größer ist als die Frequenz FB des Bohrwerkzeugs. Dies kann einerseits auf eine geringere Dämpfung der niedrigeren Frequenzen F1–F4 zurückgeführt werden. Andererseits können die kleineren Frequenzen F1–F4 bereits mit einer höheren Intensität als die größere Frequenz F5 von der Telemetrievorrichtung 40 generiert werden, um Störgeräusche, die Frequenzen F1–F4 unterhalb der Frequenz FB des Bohrwerkzeugs aufweisen und die durch den Bohrprozess selbst entstehen, zu übertönen. Weiterhin sind die von der Telemetrievorrichtung 40 generierten Frequenzen F1, F2, F3, F4, F5 (beispielsweise auch die Bohrfrequenz FB) zueinander teilerfremd. Weiterhin weisen Verhältnisse (in Form echter Brüche) zwischen den von der Telemetrievorrichtung 40 generierten Frequenzen F1, F2, F3, F4, F5 (und der Bohrfrequenz FB) hohe ganzzahlige Nenner und/oder Zähler auf. Hierdurch kann eine geringe Überlagerung, beispielsweise auch von Oberschwingungen, der Frequenzen F1, F2, F3, F4, F5 (und der Bohrfrequenz FB) erreicht werden. 4 shows a Fourier transformation of the pressure transducer 32 received signal. Four of the telemetry device 40 generated frequencies F1, F2, F3 and F4 are smaller than a frequency FB of the drilling tool. One of the telemetry device 40 generated frequencies F5 is greater than the frequency FB of the drilling tool. The frequencies F1-F4, which are smaller than the frequency FB of the drilling tool, are received at a higher intensity than the frequency F5, which is greater than the frequency FB of the drilling tool. On the one hand, this can be attributed to a lower attenuation of the lower frequencies F1-F4. On the other hand, the smaller frequencies F1-F4 may already be at a higher intensity than the larger frequency F5 from the telemetry device 40 be generated in order to drown out noise, the frequencies F1-F4 have below the frequency FB of the drilling tool and caused by the drilling process itself. Furthermore, those of the telemetry device 40 generated frequencies F1, F2, F3, F4, F5 (for example, the Bohrfrequenz FB) are relatively alien to each other. Furthermore, ratios (in the form of true breaks) between those of the telemetry device 40 generated frequencies F1, F2, F3, F4, F5 (and the Bohrfrequenz FB) high integer denominator and / or counter on. As a result, a slight overlay, for example, of harmonics, the frequencies F1, F2, F3, F4, F5 (and the Bohrfrequenz FB) can be achieved.

10 zeigt eine Fouriertransformation eines von einem Druckaufnehmer in einer alternativen Ausgestaltung/Konfiguration. Eine Treibereinheit ist hierbei beispielsweise eingerichtet, zumindest ein erstes Verdrängungselement in Abhängigkeit von einem Steuersignal, auf Frequenzen F1 (beispielsweise 12 Hz), F2 (beispielsweise 19 Hz), F3 (beispielsweise 41 Hz) und F4 (beispielsweise 53 Hz) anzuregen. Zwei der von der Telemetrievorrichtung generierten Frequenzen F1‘ und F2‘ sind kleiner als eine Frequenz FB‘ des Bohrwerkzeugs. Zwei der von der Telemetrievorrichtung generierten Frequenzen F3‘ und F4‘ sind größer als die Frequenz FB des Bohrwerkzeugs. Die Frequenzen F1‘ und F2‘, die kleiner sind als die Frequenz FB‘ des Bohrwerkzeugs, werden mit einer höheren Intensität empfangen als die Frequenzen F3‘ und F4‘, die größer sind als die Frequenz FB‘ des Bohrwerkzeugs. Dies kann einerseits auf eine geringere Dämpfung der niedrigeren Frequenzen F1‘, F2‘ zurückgeführt werden. Andererseits können die kleineren Frequenzen F1‘, F2‘ bereits mit einer höheren Intensität als die größeren Frequenzen F3‘, F4‘ von der Telemetrievorrichtung generiert werden, um Störgeräusche, die Frequenzen F1‘, F2‘ unterhalb der Frequenz FB‘ des Bohrwerkzeugs aufweisen und die durch den Bohrprozess selbst entstehen, zu übertönen. Weiterhin sind die von der Telemetrievorrichtung generierten Frequenzen F1‘, F2‘, F3‘, F4‘ zueinander teilerfremd. Weiterhin weisen Verhältnisse (in Form echter Brüche) zwischen den von der Telemetrievorrichtung generierten Frequenzen F1‘, F2‘, F3‘, F4‘ hohe ganzzahlige Nenner und/oder Zähler auf. Hierdurch kann eine geringe Überlagerung, beispielsweise auch von Oberschwingungen, der Frequenzen F1‘, F2‘, F3‘, F4‘ erreicht werden. 5 zeigt eine zweite Verdrängungseinheit 50a mit einem ersten Verdrängungselement 52a und einem zweiten Verdrängungselement 54a. Die Verdrängungselemente 52a, 54a verschließen Öffnungen eines hohlzylinderförmigen Gehäuses 56a der Verdrängungseinheit 50a. Die Verdrängungselemente 52a und 54a sind kegelförmig (strömungsangepasst/strömungstechnisch günstig) ausgebildet und ragen in das die Verdrängungseinheit 50a umgebende Volumen (Innvolumen) hinein. Es können beispielsweise Turbulenzen, Abrasion am Eintritt und/oder Kavitation am Austritt vermieden werden. Die Verdrängungselemente 52a, 54a können hierbei von einer Membran gebildet sein, die durch ein in einem Innenraum 51a der Verdrängungseinheit 50a eingebrachte Flüssigkeit in Form gebracht werden. Weiterhin können die Verdrängungselemente 52a, 54a auf einen Träger aufgespannte Membranen sein. Alternativ sind die Verdrängungselemente 52a, 54a in sich steif ausgebildet und sind eingerichtet kolbenartig in einer zylinderartigen Aufnahme des Gehäuses 56a geführt zu werden. 10 Figure 4 shows a Fourier transform of one of a pressure transducer in an alternative embodiment / configuration. A driver unit is in this case, for example, set up to excite at least one first displacement element as a function of a control signal at frequencies F1 (for example 12 Hz), F2 (for example 19 Hz), F3 (for example 41 Hz) and F4 (for example 53 Hz). Two of the frequencies F1 'and F2' generated by the telemetry device are smaller than a frequency FB 'of the drilling tool. Two of the frequencies F3 'and F4' generated by the telemetry device are greater than the frequency FB of the drilling tool. The frequencies F1 'and F2', which are smaller than the frequency FB 'of the drilling tool, are received at a higher intensity than the frequencies F3' and F4 ', which are greater than the frequency FB' of the drilling tool. On the one hand, this can be attributed to a lower attenuation of the lower frequencies F1 ', F2'. On the other hand, the smaller frequencies F1 ', F2' can already be generated at a higher intensity than the larger frequencies F3 ', F4' from the telemetry device to have noises, the frequencies F1 ', F2' below the frequency FB 'of the drilling tool and the caused by the drilling process itself, drown out. Furthermore, the frequencies F1 ', F2', F3 ', F4' generated by the telemetry device are relatively alien to each other. Furthermore, ratios (in the form of true fractions) between the frequencies F1 ', F2', F3 ', F4' generated by the telemetry device have high integer denominators and / or counters. As a result, a slight overlay, for example, of harmonics, the frequencies F1 ', F2', F3 ', F4' can be achieved. 5 shows a second displacement unit 50a with a first displacement element 52a and a second displacement element 54a , The displacement elements 52a . 54a Close openings of a hollow cylindrical housing 56a the displacement unit 50a , The displacement elements 52a and 54a are cone-shaped (flow-adapted / fluidically favorable) formed and protrude into the displacement unit 50a surrounding volumes (Innvolumen) into it. For example, turbulence, abrasion at the inlet and / or cavitation at the outlet can be avoided. The displacement elements 52a . 54a can be formed by a membrane, which by a in an interior 51a the displacement unit 50a introduced liquid are brought into shape. Furthermore, the displacement elements 52a . 54a be supported on a carrier membranes. Alternatively, the displacement elements 52a . 54a rigid in itself and are arranged like a piston in a cylinder-like receptacle of the housing 56a to be led.

6A zeigt eine dritte Verdrängungseinheit 50b mit einem ersten und einem zweiten Verdrängungselement 52b, 54b, wobei 6B eine Schnittansicht durch eines der Verdrängungselemente 52b zeigt. Die Verdrängungselemente 52b, 54b verschließen Öffnungen eines Hohlzylinderförmigen Gehäuses 56b der Verdrängungseinheit 50b. Die Verdrängungselemente 52b, 54b weisen eine im Wesentlichen flache Form auf. Die Verdrängungselemente 52b, 54b weisen jeweils eine geriffelte Form auf. Die Verdrängungselemente 52b, 54b weisen jeweils eine ringförmige Riffelung auf. Die Riffelung ist von leicht aus der Verdrängungseinheit 50b herausragenden und hineinragenden Abschnitten gebildet. 6A shows a third displacement unit 50b with a first and a second displacement element 52b . 54b , in which 6B a sectional view through one of the displacement elements 52b shows. The displacement elements 52b . 54b Close openings of a hollow cylindrical housing 56b the displacement unit 50b , The displacement elements 52b . 54b have a substantially flat shape. The displacement elements 52b . 54b each have a corrugated shape. The displacement elements 52b . 54b each have an annular corrugation. The corrugation is easily from the repression unit 50b outstanding and protruding sections formed.

7 zeigt eine vierte Verdrängungseinheit 50c mit einem ersten und einem zweiten Verdrängungselement 52c, 54c. Weiterhin weist die Verdrängungseinheit 50c ein Gehäuse 56c mit rechteckigem (quadratischem) Querschnitt auf. Die Verdrängungselemente 52c, 54c verschließen hierbei Öffnungen im Gehäuse 56c. Die Verdrängungselemente 52c, 54c weisen eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei jeweils zwei (gegenüberliegende) Seiten der Verdrängungselemente 52c, 54c an dem Gehäuse 56c befestigt sind und die übrigen zwei Seiten im Wesentlichen frei beweglich sind. Die Verdrängungselemente 52c, 54c sind etwas größer als die Öffnungen im Gehäuse 56c ausgebildet, sodass die Verdrängungselemente 52c, 54c durch Eigenspannung eine gewölbt sind. Beispielsweise sind die Verdrängungselemente 52c, 54c von dünnen (Metall-)Platten gebildet. Beispielsweise weisen die Verdrängungselemente 52c, 54c Dichtmittel (beispielsweise in Form von Membranen) auf, die die übrigen zwei Seiten mit dem Gehäuse 56c verbinden und so eine Abdichtung des Gehäuses 56c erreichen. Ein erstes der Verdrängungselemente 52c ragt hierbei aus dem Gehäuse 56c heraus. Ein zweites der Verdrängungselemente 54c ragt hierbei in das Gehäuse 56c hinein. 7 shows a fourth displacement unit 50c with a first and a second displacement element 52c . 54c , Furthermore, the displacement unit 50c a housing 56c with rectangular (square) cross-section on. The displacement elements 52c . 54c close this openings in the housing 56c , The displacement elements 52c . 54c have a substantially rectangular shape, wherein each two (opposite) sides of the displacement elements 52c . 54c on the housing 56c are fixed and the other two sides are substantially free to move. The displacement elements 52c . 54c are slightly larger than the openings in the housing 56c designed so that the displacement elements 52c . 54c are arched by residual stress. For example, the displacement elements 52c . 54c formed by thin (metal) plates. For example, the displacement elements 52c . 54c Sealant (for example in the form of membranes) on the other two sides with the housing 56c connect and so seal the case 56c to reach. A first of the displacement elements 52c protrudes from the case 56c out. A second of the displacement elements 54c protrudes into the case 56c into it.

8 zeigt eine fünfte Verdrängungseinheit 50d mit einem ersten Verdrängungselement 52d und einem zweiten Verdrängungselement 54d. Die Verdrängungselemente 52d, 54d verschließen Öffnungen eines hohlzylinderförmigen Gehäuses 56d der Verdrängungseinheit 50d. Die Verdrängungselemente 52d und 54d sind halbkugelförmig ausgebildet und ragen in das die Verdrängungseinheit 50d umgebende Volumen (Innvolumen) hinein. Die Verdrängungselemente 52d, 54d können hierbei von einer Membran gebildet sein, die durch ein in einem Innenraum 51d der Verdrängungseinheit 50d eingebrachte Flüssigkeit in Form gebracht werden. Weiterhin können die Verdrängungselemente 52d, 54d auf einen Träger aufgespannte Membranen sein. Alternativ sind die Verdrängungselemente 52d, 54d in sich steif ausgebildet und sind eingerichtet kolbenartig in einer zylinderartigen Aufnahme des Gehäuses 56d geführt zu werden. 8th shows a fifth displacement unit 50d with a first displacement element 52d and a second displacement element 54d , The displacement elements 52d . 54d Close openings of a hollow cylindrical housing 56d the displacement unit 50d , The displacement elements 52d and 54d are formed hemispherical and protrude into the displacement unit 50d surrounding volumes (Innvolumen) into it. The displacement elements 52d . 54d can be formed by a membrane, which by a in an interior 51d the displacement unit 50d introduced liquid are brought into shape. Furthermore, the displacement elements 52d . 54d be supported on a carrier membranes. Alternatively, the displacement elements 52d . 54d rigid in itself and are arranged like a piston in a cylinder-like receptacle of the housing 56d to be led.

9A und 9B zeigen unterschiedlichen Schnittansichten einer sechsten Telemetrievorrichtung 40e. Die Telemetrievorrichtung 40e weist ein Kanalelement 44e auf. Weiterhin weist die Telemetrievorrichtung 40e eine Verdrängungseinheit 50e mit einem einzelnen Verdrängungselement 52e auf. Das Verdrängungselement 52e umschließt schlauchförmig ein Innenvolumen 46e. Das erste Verdrängungselement 52e ist eine Außenbegrenzung des Innenvolumens 46e. Das Verdrängungselement 52e ist mit dem Kanalelement 44e verbunden. Das Verdrängungselement 52e bildet gemeinsam mit dem Kanalelement 44e einen Innenraum 51e, der mit einer Flüssigkeit (Silikonöl) gefüllt ist. Das Verdrängungselement 52e ist von einem elastischen Material (einer Membran) gebildet. Die Telemetrievorrichtung 40e weist weiterhin eine Treibereinheit (nicht dargestellt) auf, die eingerichtet ist, das Verdrängungselement 52e, beispielsweise in einer Mitte des Kanalelements 44e, (nach innen), beispielsweise senkrecht zu einer Haupttransportrichtung 45e auszulenken, und so einen Querschnitt des Innenvolumens 46e an dieser Stelle zu verändern (zu reduzieren). Dadurch dass der Innenraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, gleicht sich diese Veränderung des Querschnitts an einer Stelle an anderer Stelle wieder aus. Durch die Modulation des Querschnitts wird einer Strömung eines flüssigen Mediums durch das Innenvolumen 46e ein unterschiedlich großer Wiederstand entgegengesetzt, was zu einer Druckwelle (Schallwelle) führt, die mittels eines Druckaufnehmers detektierbar ist. 9A and 9B show different sectional views of a sixth telemetry device 40e , The telemetry device 40e has a channel element 44 e on. Furthermore, the telemetry device 40e a displacement unit 50e with a single displacement element 52e on. The displacement element 52e encloses a tube-shaped interior volume 46e , The first displacement element 52e is an outer boundary of the interior volume 46e , The displacement element 52e is with the channel element 44 e connected. The displacement element 52e forms together with the channel element 44 e an interior 51e which is filled with a liquid (silicone oil). The displacement element 52e is formed by an elastic material (a membrane). The telemetry device 40e further includes a driver unit (not shown) configured to receive the displacement element 52e For example, in a middle of the channel element 44 e , (inward), for example, perpendicular to a main transport direction 45e to deflect, and so a cross section of the inner volume 46e to change (reduce) at this point. The fact that the interior is filled with a liquid, this change of the cross section compensates at a point elsewhere. The modulation of the cross-section results in a flow of a liquid medium through the internal volume 46e opposing a different magnitude resistance, resulting in a pressure wave (sound wave), which is detectable by means of a pressure transducer.

Gemäß weiteren Ausgestaltungsvarianten wird vorgeschlagen, unterschiedliche der beschriebenen und gezeigten Ausgestaltungen zu kombinieren, um eine gewünschte Abstrahlungscharakteristik zu erhalten. According to further embodiment variants, it is proposed to combine different of the described and shown embodiments in order to obtain a desired radiation characteristic.

Claims

Telemetry device, in particular drill head telemetry device, for data transmission via a liquid medium ( 26 ), with a channel element ( 44 ), which is set up, the liquid medium ( 26 ) in an internal volume ( 46 ), with one at the channel element ( 44 ) arranged displacement unit ( 50 ), which at least one first displacement element ( 52 . 54 ), the at least part of a boundary surface of the inner volume ( 46 ) and with a driver unit ( 60 ), which is set up, at least the first displacement element ( 52 . 54 ) according to a control signal in the internal volume ( 46 ) into and / or out to provide a mechanical signal to the guided liquid medium ( 26 ) transferred to.

Telemetry device according to claim 1, wherein the displacement unit ( 50 ) at least one second displacement element ( 52 . 54 ) having.

Telemetry device according to claim 2, wherein the driver unit ( 60 ), the second displacement element ( 52 . 54 ) according to at least the control signal to move.

Telemetry device according to claim 3, wherein the driver unit ( 60 ), the second displacement element ( 54 ) according to the control signal out of phase with the first displacement element ( 52 ) to move.

Telemetry device according to one of claims 2 to 4, wherein the first and second displacement element ( 52 . 54 ) on opposite sides of the displacement unit ( 50 ) are arranged.

Telemetry device according to one of claims 2 to 5, wherein the displacement unit ( 50 ) an at least substantially closed interior ( 51 ), at least partially from the displacement elements ( 52 . 54 ) and which is filled with a liquid which is different from the liquid medium to be led ( 26 ).

Telemetry device according to claim 6, wherein the liquid with which the interior ( 51 ), an incompressible liquid or an incompressible liquid medium, for example silicone oil.

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein at least the first displacement element ( 52 . 54 ) is at least partially formed as a membrane.

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein the driver unit ( 60 ), the displacement element ( 52 . 54 ) at least substantially parallel to a main transport direction ( 45 ), along which the channel element ( 44 ) the liquid medium ( 26 ) leads to move.

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein the displacement unit ( 50 ) is arranged such that it is isolated from the liquid medium ( 26 ) is surrounded.

Telemetry device according to one of claims 1 to 9, wherein at least the first displacement element ( 52 . 54 ) an outer boundary of the inner volume ( 46 ).

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein the channel element ( 44 ) at least a first opening ( 70 ), starting from which a diameter of a cross-sectional area of the inner volume ( 46 ) over a first length ( 71 ) increased up to a maximum diameter.

A telemetry device according to claim 12, wherein the displacement unit ( 50 ) in a region of the channel element ( 44 ) is arranged with the maximum diameter.

Telemetry device according to claim 12 or 13, wherein the channel element ( 44 ) at least one second opening ( 72 ), starting from which the cross-sectional area of the inner volume ( 46 ) of the channel element ( 44 ) over a second length ( 73 ) to the maximum cross-sectional area, the second length ( 73 ) is smaller than the first length ( 71 ).

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein the driver unit ( 60 ) is set up, depending on the at least one control signal at least the first displacement element ( 52 . 54 ) to vibrate.

Telemetry device according to claim 15 with at least one control unit ( 42 ) which is set up to code the control signal in such a way that the driver unit ( 60 ) the at least one displacement element ( 52 . 54 ) in at least two frequency ranges superimposed vibrated.

Telemetry device according to one of claims 15 or 16, wherein the driver unit ( 60 ), at least the first displacement element ( 52 . 54 ), in response to the at least one control signal, in a frequency range between 1 Hz and 100 Hz.

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein at least the first displacement element ( 52 . 54 ) protrudes into the Innvolumens at the boundary surface.

Telemetry device according to one of the preceding claims, wherein at least the first displacement element ( 52 . 54 ) has a corrugated shape at the boundary surface of the Innvolumens.

Transmitting device for transmitting signals via a liquid medium ( 26 ), with a displacement unit ( 50 ) comprising at least a first and a second displacement element ( 52 . 54 ), and with a driver unit ( 60 ), which is arranged, at least the first and second displacement element ( 52 . 54 ) according to a control signal in the liquid medium ( 26 ) and / or to move it out to a mechanical signal on the liquid medium ( 26 ), the displacement unit ( 50 ) an at least substantially closed interior ( 51 ), at least partially from the displacement elements ( 52 . 54 ) and which is filled with a liquid which is different from the liquid medium ( 26 ).