DE202017105309U1

DE202017105309U1 - Drill bit for performing a directional drilling

Info

Publication number: DE202017105309U1
Application number: DE202017105309.1U
Authority: DE
Original assignee: GUD GEOTECHNIK und DYNAMIK CONSULT GmbH; Sysbohr GmbH
Current assignee: GUD GEOTECHNIK und DYNAMIK CONSULT GmbH; Sysbohr GmbH
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2027-09-05

Abstract

Bohrkrone (10) zur Durchführung einer Richtbohrung, aufweisend:einen Bohrkronenkörper (11), an dem zumindest ein Schneidelement (30, 31) angebracht ist,wobei der Bohrkronenkörper (11) im Bereich eines Umfangsabschnitts (13) einen, insbesondere berührungslos und/oder mechanisch, erfassbaren Referenzabschnitt (20) aufweist, um die Ausrichtung der Bohrkrone (10) ermitteln zu können.Drill bit (10) for performing a directional drilling, comprising: a drill bit body (11) on which at least one cutting element (30, 31) is mounted, wherein the drill bit body (11) in the region of a peripheral portion (13) one, in particular contactless and / or mechanical, detectable reference portion (20) to determine the orientation of the drill bit (10) can.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bohrkrone zur Durchführung einer Richtbohrung, die insbesondere mit einem Bohrgestänge zum Einbringen einer Bohrung in den Untergrund, wie einem Bohr- und Düsenstrahlgestänge, zum Einsatz kommen kann. Diese Bohrtechnik wird beispielsweise bei Vereisungsbohrungen, bei Hebungsinjektionen oder bei einspringenden Ecken von Baugruben, die mit überkreuzenden Ankern durchdrungen sind, verwendet.The present invention relates to a drill bit for performing a directional drilling, which can be used in particular with a drill pipe for introducing a hole in the ground, such as a drill and jet beam linkage. This drilling technique is used, for example, in icing boreholes, in lifting injections or in the re-entrant corners of building pits which are penetrated by crossing anchors.

Stand der TechnikState of the art

Asymmetrische Bohrkronen sind beim horizontalen Bohren bekannt. Beispielsweise werden unter Straßen Bohrlöcher eingebracht, um ein Erdkabel zu verlegen. Da diese Bohrungen gezielt im Untergrund geführt werden sollen, insbesondere im Wesentlichen horizontal unter der Straße und wieder zur Oberfläche, ist es beim horizontalen Bohren erforderlich, den Vorschub auf das Gestänge mit der Ausrichtung der Bohrkrone abzustimmen. Wenn sich die Bohrkrone in der „richtigen“ Ausrichtung befindet, soll das Bohrgestänge entsprechend mit einer Vorschubkraft beaufschlagt werden. Somit kann die Bohrkrone und damit die Bohrung in die gewünschte Richtung geführt werden.Asymmetric drill bits are known for horizontal drilling. For example, drilled holes are drilled under roads to lay a buried cable. Since these holes are to be guided specifically underground, in particular substantially horizontally under the road and back to the surface, it is necessary for horizontal drilling to match the feed to the linkage with the alignment of the drill bit. When the drill bit is in the "correct" orientation, the drill string should be loaded with a feed force accordingly. Thus, the drill bit and thus the bore can be guided in the desired direction.

Beim horizontalen Bohren wird ein sogenanntes „Walk-over-Verfahren“ eingesetzt, mit dem die exakte Position der Bohrkrone durch ein indirektes Ortungsverfahren ermittelt wird. Hierzu wird ein elektromagnetisches Feld eingesetzt. Ein Empfänger gibt immer dann ein Signal aus, wenn sich die Bohrkrone in einer bestimmten Position befindet.In horizontal drilling a so-called "walk-over method" is used, with which the exact position of the drill bit is determined by an indirect locating method. For this purpose, an electromagnetic field is used. A receiver emits a signal whenever the drill bit is in a certain position.

Ein derartiges Vorgehen ist beim Erstellen vertikaler Bohrlöcher nicht möglich. Dennoch besteht die Anforderung, dass die Ausrichtung einer zur Durchführung einer Richtbohrung ausgebildeten Bohrkrone während des Bohrverfahrens bekannt ist, um den Bohrlochverlauf gezielt beeinflussen zu können.Such a procedure is not possible when creating vertical holes. Nevertheless, there is a requirement that the alignment of a drill bit designed to carry out a directional drilling during the drilling process is known in order to be able to influence the course of the borehole in a targeted manner.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die vorliegende Erfindung zielt deshalb darauf ab, eine zur Durchführung einer Richtbohrung ausgebildete Bohrkrone derart weiterzuentwickeln, dass eine sichere Erfassung der Ausrichtung der Bohrkrone möglich ist. Insbesondere soll die Ausrichtung der Bohrkrone ermittelbar und/oder dokumentierbar sein, um während des Bohrvorgangs zum Führen des Bohrlochverlaufs auf die Bohrkrone einwirken zu können.The present invention therefore aims to further develop a drill bit designed to carry out a directional drilling in such a way that reliable detection of the orientation of the drill bit is possible. In particular, the alignment of the drill bit should be ascertainable and / or documentable in order to be able to act on the drill bit during the drilling process for guiding the borehole profile.

Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt eine entsprechende Bohrkrone bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt oder werden nachfolgend beschrieben. Einzelmerkmale können miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.The subject-matter of claim 1 provides a corresponding drill bit. Further preferred embodiments are listed in the dependent claims or are described below. Individual features may be combined to form further embodiments of the invention.

Die Bohrkrone zur Durchführung einer Richtbohrung umfasst einen Bohrkronenkörper, wobei am Bohrkronenkörper zumindest ein Schneidelement angebracht ist, und wobei der Bohrkronenkörper im Bereich eines Umfangsabschnitts einen, insbesondere berührungslos und/oder mechanisch, erfassbaren Referenzabschnitt aufweist, um die Ausrichtung der Bohrkrone ermitteln zu können.The drill bit for performing a directional drilling comprises a drill bit body, wherein at least one cutting element is attached to the drill bit body, and wherein the drill bit body in the region of a peripheral portion, a reference, in particular non-contact and / or mechanical, detectable reference portion to determine the orientation of the drill bit can.

Nachdem die erfindungsgemäße Bohrkrone mit einem Referenzabschnitt versehen ist, kann die Ausrichtung/Orientierung der Bohrkrone ermittelt und/oder dokumentiert werden. Somit kann die Ausrichtung/Orientierung der Bohrkrone relativ zum Bohrgestänge erfasst werden. In Kenntnis der Ausrichtung der Bohrkrone ist es beispielsweise möglich, gezielt eine Vorschubkraft aufzubringen, um auf diese Weise den Bohrlochverlauf zu beeinflussen. Auch können weitere, nachfolgend beschriebene Funktionen, wie das gezielte Ausbringen eines Düsenstrahls, in Kenntnis der Ausrichtung der Bohrkrone umgesetzt werden.After the drill bit according to the invention is provided with a reference section, the orientation / orientation of the drill bit can be determined and / or documented. Thus, the orientation / orientation of the drill bit relative to the drill string can be detected. With knowledge of the orientation of the drill bit, it is possible, for example, selectively apply a feed force to influence in this way the course of the borehole. Also, other functions described below, such as the targeted spreading of a jet, with knowledge of the orientation of the drill bit to be implemented.

Da der Referenzabschnitt gemäß einer Ausführungsform berührungslos, beispielsweise optisch oder magnetisch erfassbar ist, kann die Auswertung der Ausrichtung der Bohrkrone relativ zügig erfolgen.Since, according to one embodiment, the reference section can be detected without contact, for example optically or magnetically, the evaluation of the alignment of the drill bit can take place relatively quickly.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Referenzabschnitt auch derart ausgebildet sein, dass dieser durch eine taktile Messeinrichtung oder ein taktiles Messverfahren erfasst werden kann. Ein solcher Referenzabschnitt kann z.B. ein Vorsprung, eine Vertiefung, eine Riffelung, ein Grad oder eine Kombination hiervon sein. Eine zum Erfassen eines solchen Referenzabschnitts ausgebildete Messeinrichtung kommt mit der Oberfläche der Bohrkrone in Kontakt, und detektiert den charakteristischen, mechanisch erfassbaren Referenzabschnitt.According to a further embodiment, the reference section can also be designed such that it can be detected by a tactile measuring device or a tactile measuring method. Such a reference section may e.g. be a projection, a depression, a corrugation, a degree or a combination thereof. A measuring device designed to detect such a reference section comes into contact with the surface of the drill bit and detects the characteristic, mechanically detectable reference section.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Referenzabschnitt sowohl berührungslos als auch mechanisch erfasst werden.According to a further embodiment, a reference section can be detected both non-contact and mechanically.

Eine Bohrkrone, die zur Durchführung einer Richtbohrung geeignet ist, ist insbesondere asymmetrisch ausgeführt.A drill bit which is suitable for carrying out a directional boring is in particular designed asymmetrically.

„Asymmetrisch“ bedeutet vorliegend eine Ausgestaltung der Bohrkrone, bei der die Bohrkrone nicht rotationssymmetrisch ist. Eine asymmetrische Bohrkrone kann beispielsweise durch eine entsprechende Verteilung des Schneidbesatzes realisiert werden.Asymmetrical here means an embodiment of the drill bit in which the drill bit is not rotationally symmetrical. An asymmetric drill bit, for example, by a appropriate distribution of Schneidbesatzes be realized.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Referenzabschnitt ein Magnet. Das magnetische Feld des Magneten kann trotz eines ggf. schmutzbehafteten Arbeitsumfeldes zuverlässig erfasst werden.According to a preferred embodiment, the reference section is a magnet. The magnetic field of the magnet can be reliably detected despite a potentially dirty working environment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Referenzabschnitt ein Profil an einer Oberfläche der Bohrkrone, beispielsweise eine Vertiefung, ein Vorsprung, ein Grat, eine Riffelung oder eine Kombination hiervon. Ein derartiges Profil kann beispielsweise mit einem Distanzsensor oder einem federbelasteten Stift erfasst werden.According to a further embodiment, the reference section is a profile on a surface of the drill bit, for example a depression, a projection, a ridge, a corrugation or a combination thereof. Such a profile can be detected for example with a distance sensor or a spring-loaded pin.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Referenzabschnitt auch als Markierung, beispielsweise als Aufdruck, ausgebildet sein, der durch einen optischen Sensor, beispielsweise mit einem CCD-Sensor, erfasst werden kann. Ein Beispiel einer Markierung ist ein farbiger Punkt oder ein Muster, das sich vom übrigen Umfangsbereich der Bohrkrone abhebt.According to a further embodiment, the reference section can also be designed as a marking, for example as a print, which can be detected by an optical sensor, for example with a CCD sensor. An example of a mark is a colored dot or pattern that stands out from the rest of the periphery of the drill bit.

Es ist bevorzugt, dass der Referenzabschnitt in einer am Umfangsabschnitt des Bohrkronenkörpers vorgesehenen Nut aufgenommen ist. Somit kann der Referenzabschnitt sicher positioniert werden, ohne die Funktion der Bohrkrone zu beeinflussen.It is preferred that the reference portion is received in a groove provided on the peripheral portion of the drill bit body. Thus, the reference portion can be securely positioned without affecting the function of the drill bit.

In einer Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Referenzabschnitt durch eine Beschichtung oder ein Abdeckelement abgedeckt ist. Auf diese Weise wird der Referenzabschnitt beim Bohrvorgang vor äußeren Einflüssen geschützt.In a variant of the invention, it is provided that the reference section is covered by a coating or a cover member. In this way, the reference section is protected during the drilling process from external influences.

Gemäß einer Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Bohrkronenkörper eine an dem in Bohrrichtung weisenden Ende des Bohrkronenkörpers vorgesehene Steuerungsschräge aufweist. Ferner ist bevorzugt, dass eine Ebene der Steuerungsschräge zur Achse des Bohrkronenkörpers in einem Winkel im Bereich von 20 bis 60° geneigt ist. Somit wird eine asymmetrische Bohrkrone bereitgestellt.According to one embodiment, it is preferred that the drill bit body has a control slope provided on the end of the drill bit body pointing in the drilling direction. It is further preferred that a plane of the control slope is inclined to the axis of the drill bit body at an angle in the range of 20 to 60 °. Thus, an asymmetrical drill bit is provided.

Es ist bevorzugt, dass im Bohrkronenkörper zumindest eine Spülbohrung vorgesehen ist. Ferner wird bevorzugt, dass die Spülbohrung an dem in Bohrrichtung weisenden Ende des Bohrkronenkörpers geöffnet ist. Mittels der Spülbohrung kann beispielsweise ein Fluid, insbesondere eine Zementsuspension, unter hohem Druck in den Untergrund eingebracht werden.It is preferred that at least one flushing bore is provided in the drill bit body. Furthermore, it is preferred that the flushing bore is open at the end pointing in the drilling direction of the drill bit body. By means of the flushing bore, for example, a fluid, in particular a cement suspension, can be introduced under high pressure into the substrate.

Im Bohrkronenkörper können mehrere Spülbohrungen vorgesehen sein. Dabei ist es bevorzugt, dass die Spülbohrungen einzeln mit einem Fluid versorgt werden können. Wenn die Spülbohrungen einzeln mit einem Fluid versorgt werden können, ist es möglich, in bestimmen Sektionen um die Bohrkrone das Fluid auszustoßen, während sich die Bohrkrone dreht und ggf. gleichzeitig in vertikaler Richtung bewegt wird.In the drill bit body several Spülbohrungen can be provided. It is preferred that the flushing holes can be supplied individually with a fluid. If the flushing holes can be individually supplied with a fluid, it is possible to eject the fluid in certain sections around the drill bit while the drill bit rotates and possibly simultaneously moved in the vertical direction.

Bevorzugt umfasst die Bohrkrone eine Stirnfläche mit einem oder mehreren ersten Schneidelementen, wobei die Bohrkrone bevorzugt ferner eine Stirnflächenschräge mit einem oder mehreren zweiten Schneidelementen aufweist.The drill bit preferably comprises an end face with one or more first cutting elements, the drill bit preferably also having an end face slope with one or more second cutting elements.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Bohrgestänge, welches eine Bohrkrone mit einem, beispielsweise berührungslos und/oder mechanisch, erfassbaren Referenzabschnitt sowie mehrere Gestängeelemente aufweist. Hiermit können ähnliche Vorteile erreicht werden, wie diese bereits mit Bezug auf die Bohrkrone beschrieben wurden.Furthermore, the present invention relates to a drill string, which has a drill bit with a, for example contactless and / or mechanical, detectable reference portion and a plurality of linkage elements. This can achieve similar advantages as have already been described with respect to the drill bit.

Dabei kann jedes Gestängeelement gemäß einer Ausführungsform einen berührungslos erfassbaren Referenzabschnitt, insbesondere einen Magneten, ein Profil oder eine Markierung an einer Oberfläche, aufweisen, so dass auch die Ausrichtung der einzelnen Gestängeelemente erfasst werden kann.In this case, according to one embodiment, each linkage element can have a non-contact detectable reference section, in particular a magnet, a profile or a marking on a surface, so that the orientation of the individual linkage elements can also be detected.

Als weitere Zielrichtung betrifft die Erfindung ein, insbesondere mobiles, Bohrgerät, das ein mehrere Gestängeelemente aufweisendes Bohrgestänge und eine Bohrkrone mit einem, beispielsweise berührungslos und/oder mechanisch, erfassbaren Referenzabschnitt, insbesondere einen Magneten, ein Profil oder eine Markierung an einer Oberfläche, aufweist.As a further aspect, the invention relates to a, in particular mobile, drill, a drill string comprising a plurality of rod elements and a drill bit with a, for example contactless and / or mechanical, detectable reference portion, in particular a magnet, a profile or a mark on a surface having.

Das Bohrgerät kann einen Drehwinkelgeber umfassen, mit dem ein Drehwinkel des Bohrgestänges erfassbar ist. Wenn beispielsweise der Referenzabschnitt an einer bestimmten Stelle detektiert wird, kann der dabei vorliegende Drehwinkel des Bohrgestänges ermittelt werden.The drill may include a rotary encoder with which a rotation angle of the drill string is detected. If, for example, the reference section is detected at a certain point, the rotational angle of the drill pipe present in this case can be determined.

Es ist bevorzugt, dass das Bohrgerät eine Orientierungsschelle aufweist, mit der der Referenzabschnitt der Bohrkrone erfassbar ist. Somit wird eine Einrichtung zur Erfassung des Referenzabschnitts am Bohrgerät selbst vorgesehen und damit die Integration der entsprechenden Funktion in einem Gerät gewährleistet.It is preferred that the drill has an orientation clamp with which the reference portion of the drill bit can be detected. Thus, a device for detecting the reference section on the drill itself is provided and thus ensures the integration of the corresponding function in a device.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Bohrkrone gemäß einem der zuvor genannten Aspekte zum Herstellen einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Richtungsbohrung.Furthermore, the invention relates to the use of a drill bit according to one of the aforementioned aspects for producing a substantially vertically oriented directional bore.

Figurenliste list of figures

1 is a side view of a drill bit according to a preferred embodiment of the invention.
2 is a front view of the in 1 illustrated drill bit.
3 shows an exemplary use of in 1 and 2 illustrated drill bit with a drill.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Einzelmerkmale können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen auszubilden.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. Other modifications of certain individual features mentioned in this connection can each be combined individually with one another in order to form further embodiments.

1 zeigt eine Bohrkrone 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Bohrkrone 10 umfasst einen Bohrkronenkörper 11, der an einem Ende einen Anschlussabschnitt 12 aufweist. Der Anschlussabschnitt 12 dient dazu, die Bohrkrone 10 mit einem Gestängeelement eines Bohrgestänges 101 zu verbinden. 1 shows a drill bit 10 according to an embodiment of the invention. The drill bit 10 includes a drill bit body 11 , which at one end has a connection section 12 having. The connection section 12 serves to drill bit 10 with a linkage element of a drill string 101 connect to.

Der Bohrkronenkörper 11 weist ferner einen Umfangsabschnitt 13 auf, der an einem in Bohrrichtung nach vorne weisenden Abschnitt der Bohrkrone 10 an einer Steuerungsschräge 16, einer Stirnfläche 15 sowie einer Stirnflächenschräge 14 endet.The drill bit body 11 also has a peripheral portion 13 on a drill bit forwardly facing portion of the drill bit 10 on a control slope 16 , a face 15 and an end slope 14 ends.

Die Steuerungsschräge 16 ist, in der Seitenansicht von 1 betrachtet, zur Achse A des Bohrkronenkörpers 11 geneigt ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Achse A zur Ebene der Steuerungsschräge 16 einen Winkel α von ca. 45° aus. In anderen Ausführungsformen kann die Neigung der Steuerungsschräge 16 einen anderen, von 90° abweichenden Winkel ausbilden.The control slope 16 is, in the side view of 1 considered, to the axis A of the drill bit body 11 inclined trained. In the present embodiment, the axis A forms the plane of the control slope 16 an angle α of about 45 °. In other embodiments, the inclination of the control slope 16 form another, deviating from 90 ° angle.

Die Ebene der Stirnfläche 15 bildet zur Achse A des Bohrkronenkörpers 11 einen im Wesentlichen senkrechten Winkel aus. In einem Umfangsbereich (in der Draufsicht betrachtet; siehe 2) ist ausgehend von der Stirnfläche 15 die Stirnflächenschräge 14 ausgebildet, deren Ebene zur Achse A des Bohrkronenkörpers 11 im Vergleich zur Steuerungsschräge 16 einen entgegengesetzt geneigten und flacheren Winkel ausbildet.The plane of the face 15 forms to the axis A of the drill bit body 11 a substantially vertical angle. In a peripheral area (viewed in plan view; 2 ) is starting from the end face 15 the face slope 14 formed whose plane to the axis A of the drill bit body 11 in comparison to the control slope 16 forms an oppositely inclined and shallower angle.

An der Stirnfläche 15 sind mehrere erste Schneidelemente 30 ausgebildet oder angebracht, die sich in der Richtung der Achse A des Bohrkronenkörpers 11 ausgehend von der Stirnfläche 15 erstrecken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um vier erste Schneidelemente 30.At the frontal area 15 are several first cutting elements 30 formed or attached, extending in the direction of the axis A of the drill bit body 11 starting from the end face 15 extend. In the present embodiment, there are four first cutting elements 30 ,

An der Stirnflächenschräge 14 sind mehrere zweite Schneidelemente 31 ausgebildet oder angebracht, die sich in einer zur Achse A des Bohrkronenkörpers 11 geneigten Richtung ausgehend von der Stirnflächenschräge 14 erstrecken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um drei zweite Schneidelemente 31. Die zweiten Schneidelemente 31 sind in der Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet.At the front slope 14 are several second cutting elements 31 trained or attached, which in a to the axis A of the drill bit body 11 inclined direction starting from the face slope 14 extend. In the present embodiment, there are three second cutting elements 31 , The second cutting elements 31 are substantially equally spaced in the circumferential direction.

In der Steuerungsschräge 16 sind mehrere Spülbohrungen 17 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich, in der Draufsicht betrachtet (2), jeweils seitlich zur Stirnfläche 15 eine Spülbohrung 17, so dass drei Spülbohrungen 17 im Bohrkronenkörper 11 ausgebildet sind.In the control slope 16 are several flushing holes 17 intended. In the present embodiment, viewed in plan view is ( 2 ), in each case laterally to the end face 15 a flushing hole 17 so that three rinse holes 17 in the drill bit body 11 are formed.

Die Anzahl der Spülbohrungen 17, der ersten Schneidelemente 30 und der zweiten Schneidelemente 31 kann je nach Anwendungsfall variiert werden. Insbesondere können jeweils mehr oder weniger Spülbohrungen, erste Schneidelemente oder zweite Schneidelemente vorgesehen sein.The number of flushing holes 17 , the first cutting elements 30 and the second cutting elements 31 can be varied depending on the application. In particular, more or less flushing holes, first cutting elements or second cutting elements can be provided in each case.

Am Umfangsabschnitt 13 des Bohrkronenkörpers 11 ist ein Positionsmagnet 20 in eine Vertiefung/Nut des Bohrkronenkörpers 11 eingelassen. Die zum Äußeren weisende Seite des Positionsmagneten 20 kann mit einer Abdeckung oder einer Beschichtung versehen sein, um den Positionsmagneten 20 beim Bohrvorgang vor dem umgebenden Erdreich zu schützen.At the peripheral section 13 of the drill bit body 11 is a position magnet 20 in a recess / groove of the drill bit body 11 admitted. The side facing the outside of the position magnet 20 may be provided with a cover or a coating to the position magnets 20 to protect against the surrounding soil during the drilling process.

Der Positionsmagnet 20 wird, wie nachfolgend beschrieben, dazu verwendet, zu Beginn des Bohrvorgangs, noch bevor die Bohrkrone 10 in den Untergrund eindringt, die Ausrichtung der Bohrkrone 10 zu ermitteln.The position magnet 20 is used, as described below, at the beginning of the drilling operation, even before the drill bit 10 penetrates into the ground, the orientation of the drill bit 10 to investigate.

Zum Erfassen der Ausrichtung der Bohrkrone 10 wird eine sogenannte Orientierungsschelle 103 verwendet, die an einem Bohrgerät 100 angebracht ist. Das Bohrgerät 100 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als mobile Einheit ausgebildet.For detecting the alignment of the drill bit 10 becomes a so-called orientation clamp 103 used on a drill 100 is appropriate. The drill 100 is formed in the present embodiment as a mobile unit.

Das Bohrgerät 100 umfasst eine Haltevorrichtung 102, mit der das Bohrgestänge 101 gehalten wird. An einem Abschnitt der Haltevorrichtung 102 ist ein Drehwinkelgeber 104 angebracht, der zur Ermittlung der Winkelposition/der Ausrichtung des Bohrgestänges 101 verwendet wird.The drill 100 includes a holding device 102 with which the drill pipe 101 is held. At a portion of the fixture 102 is a rotary encoder 104 attached to determine the angular position / orientation of the drill string 101 is used.

An der Haltevorrichtung 102 kann beispielsweise ein Laserdistanzmessgerät oder eine ähnliche Messvorrichtung vorgesehen sein, um die Bohrtiefe zu ermitteln. Eine solche Messvorrichtung ermittelt die Distanz zur Oberfläche des Bodens.On the holding device 102 For example, a laser distance measuring device or a similar measuring device may be provided to determine the drilling depth. Such a measuring device determines the distance to the surface of the soil.

Nachfolgend wird ein Bohrvorgang beschrieben, um die Erfindung anschaulich zu beschreiben.Hereinafter, a drilling operation will be described to illustrate the invention.

Vor Beginn des Bohrvorgangs wird das Bohrgestänge 101 aus mehreren Gestängeelementen zusammengesetzt, wobei die Bohrkrone 10 den Abschluss des Bohrgestänges 101 bildet. Das Zusammensetzen der Gestängeelemente und der Bohrkrone 10 kann beispielsweise mittels Schraubverbindungen durchgeführt werden.Before the drilling begins, the drill pipe becomes 101 composed of several linkage elements, the drill bit 10 the completion of the drill string 101 forms. The assembly of the linkage elements and the drill bit 10 can be performed for example by means of screw.

Das mit der Bohrkrone 10 versehene Bohrgestänge 101 wird an der Haltevorrichtung 102 des Bohrgeräts 100 aufgenommen und in senkrechter Ausrichtung positioniert. Am Bohrgerät 100 ist die Orientierungsschelle 103 angebracht, durch die sich beim Beginn des Bohrvorgangs die Bohrkrone 10 und nachfolgend die Gestängeelemente des Bohrgestänges 101 bewegen.The drill bit 10 provided drill pipe 101 is on the fixture 102 of the drill 100 picked up and positioned in vertical orientation. On the drill 100 is the orientation clamp 103 attached by the drill bit at the beginning of the drilling process 10 and subsequently the linkage elements of the drill string 101 move.

Wenn die Bohrkrone 10 die Orientierungsschelle 103 passiert, wird die Position des Positionsmagneten 20 erfasst und vom Drehwinkelgeber 104 die Ausrichtung (Winkel) der Bohrkrone 10 ermittelt und dokumentiert.If the drill bit 10 the orientation clamp 103 happens, the position of the position magnet 20 detected and the rotary encoder 104 the orientation (angle) of the drill bit 10 determined and documented.

Darüber hinaus können auch die Gestängeelemente des Bohrgestänges mit Positionsmagneten versehen sein, um einzelne Ausrichtungen der Gestängeelemente zueinander sukzessive erfassen zu können, während das Bohrgestänge 101 durch die Orientierungsschelle 103 geführt wird und in den Untergrund eindringt.In addition, the linkage elements of the drill string can be provided with position magnets to successively detect individual orientations of the linkage elements to each other, while the drill string 101 through the orientation clamp 103 is led and penetrates into the underground.

Nachdem somit die Ausrichtung der Bohrkrone 10 bekannt ist, kann zum einen eine bestimmte Spülbohrung 17 gezielt „aktiviert“ werden, sodass diese bspw. in Sektoren einen Düsenstrahl (insbesondere Zementsuspension) in den Untergrund einbringt. Somit ist es möglich, nicht nur Vollsäulen mit 360° zu düsen (wenn die Spülbohrung 17 während der Drehung des Bohrgestänges 101 durchgehend aktiviert ist), sondern auch sogenannte Sektionssäulen, beispielsweise in einem Winkelbereich von 90° um das Bohrloch.Thus, after the alignment of the drill bit 10 is known, on the one hand, a certain Spülbohrung 17 be specifically "activated", so that, for example, in sectors a jet (in particular cement suspension) introduces into the ground. Thus, it is possible to not only full columns with 360 ° to jet (if the flushing hole 17 during the rotation of the drill string 101 is activated continuously), but also so-called section columns, for example in an angular range of 90 ° around the borehole.

Darüber hinaus ist es möglich, einen bestimmten Bereich in einer gewissen Tiefe anzusteuern, da an der Bohrkrone 10 gezielt eine Vorschubkraft aufgebracht werden kann, wodurch die asymmetrische Bohrkrone 10 in eine bestimmte Richtung gedrückt wird. Ein Steuerungsprogramm kann den tatsächlichen Bohrlochverlauf bestätigen.In addition, it is possible to control a certain area at a certain depth, as on the drill bit 10 targeted a feed force can be applied, causing the asymmetric drill bit 10 is pressed in a certain direction. A control program can confirm the actual course of the borehole.

Auf diese Weise können auch Fehlstellen bei Düsenstrahlsäulen oder auch Fehlstellen in Schlitzsonden angebohrt und behandelt werden.In this way, it is also possible to drill and treat defects in jet columns or even defects in slot probes.

Obwohl im Rahmen der hier beschriebenen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1-2 eine bestimmte Ausführungsform einer Bohrkrone zur Durchführung einer Richtbohrung beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass der Positionsmagnet auch an andersartig ausgebildeten, zum Durchführen einer Richtbohrung geeigneten Bohrkrone angebracht sein kann.Although in the context of the embodiment described herein with reference to the 1 - 2 a particular embodiment of a drill bit for performing a directional bore has been described, it is seen that the position magnet can also be attached to differently shaped, suitable for performing a directional drilling drill bit.

Ferner kann gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform anstelle des Positionsmagneten ein Profil an der Oberfläche der Bohrkrone ausgebildet sein, welches Profil mit einem Sensor erfassbar ist. Beispielsweise kann es sich bei dem genannten Profil um eine oder mehrere Vertiefungen oder ein oder mehrere Vorsprünge, oder eine Kombination hiervon, handeln.Furthermore, according to a further embodiment, not shown, instead of the position magnet, a profile can be formed on the surface of the drill bit, which profile can be detected by a sensor. For example, said profile may be one or more recesses or one or more protrusions, or a combination thereof.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist anstelle des Positionsmagneten eine Markierung an der Oberfläche der Bohrkrone angebracht, die durch einen optischen Sensor (beispielsweise CCD-Sensor) erfassbar ist.According to a further embodiment, instead of the position magnet, a marking is attached to the surface of the drill bit, which can be detected by an optical sensor (for example a CCD sensor).

Eine weitere Ausführungsform des vorab als Positionsmagneten beschriebenen Referenzabschnitts kann eine Vertiefung oder ein Vorsprung an einem Umfangsabschnitt des Bohrkronenkörpers sein, der mechanisch, beispielsweise mittels eines federbelasteten Stifts, oder eines Hebels, erfasst werden kann. Ein solcher federbelasteter Stift oder ein solcher Hebel kann beispielsweise in der zuvor beschriebenen Orientierungsschelle 103 vorgesehen sein.A further embodiment of the reference section previously described as a position magnet may be a recess or projection on a peripheral portion of the drill bit body which may be detected mechanically, for example by means of a spring-loaded pin or a lever. Such a spring-loaded pin or such a lever can, for example, in the orientation clamp described above 103 be provided.

Claims

Drill bit (10) for performing a directional drilling, comprising: a drill bit body (11) on which at least one cutting element (30, 31) is mounted, wherein the drill bit body (11) in the region of a peripheral portion (13) has a, in particular non-contact and / or mechanical, detectable reference portion (20) to determine the orientation of the drill bit (10).

Drill bit (10) according to Claim 1 , characterized in that the reference portion (20) is a magnet.

Drill bit (10) according to Claim 1 , characterized in that the reference portion is a profile on a surface of the drill bit (10), for example a recess, a projection, a ridge, a corrugation or a combination thereof, or a marking.

Drill bit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the reference portion (20) in an am Peripheral portion (13) of the drill bit body (11) formed groove is received.

Drill bit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the reference portion (20) is covered by a coating or a cover member.

The drill bit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the drill bit body (11) has a control slope (16) provided on the drill bit body (11) pointing in the drilling direction, wherein it is preferred that a plane of the control slope (16) is inclined to the axis (A) of the drill bit body (11) at an angle (α) in the range of 20 to 60 °.

Drill bit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flushing bore (17) is provided in the drill bit body (11), wherein it is preferred that the flushing bore is open at the end pointing in the drilling direction of the drill bit body (11).

Drill bit (10) according to Claim 7 , characterized in that in the drill bit body (11) a plurality of Spülbohrungen (17) are provided, wherein it is preferred that the flushing holes (17) can be supplied individually with a fluid.

Drill bit (10) according to one of the preceding claims, characterized by an end face (15) with one or more first cutting elements (30), the drill bit (10) preferably further having an end face slope (14) with one or more second cutting elements (31) ,

Drill pipe (101) for introducing a hole in the substrate, in particular a drilling and jet beam linkage, wherein the drill string has a plurality of linkage elements and a drill bit (10), wherein the drill bit (10) has a, preferably contactless and / or mechanical, detectable reference section (10). 20), in particular a magnet, a profile and / or a marking.

Drill pipe (101) according to Claim 10 , characterized in that each linkage element, preferably non-contact and / or mechanical, detectable reference portion (20), in particular a magnet, a profile and / or a mark comprises.

Drilling device (100) comprising a drill pipe (101) having a plurality of linkage elements and a drill bit (10) with a reference section (20), preferably a non-contact and / or mechanical, detectable, in particular a magnet, a profile and / or a marker.

Drill (100) according to Claim 12 , characterized in that the drilling device (101) comprises a rotary encoder (104), which can detect a rotation angle of the drill pipe (101).

Drill (100) according to one of Claims 12 - 13 , characterized in that the drilling device (101) has an orientation clamp (103) with which the reference portion (20) of the drill bit can be detected.

Use of a drill bit (10) according to one of Claims 1 to 10 for producing a substantially vertically oriented directional bore.

Use according to Claim 15 , characterized in that the reference portion (20) is detected with an orientation clamp (103), wherein the orientation clamp (103) is mounted on a drilling rig (100).