DE2452439B2 - Vorrichtung zum ablenken einer tiefloch-erdbohreinrichtung aus ihrer laengsachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Bohren eines senkrechten oder horizontalen Erdbohrloches kann es nötig werden, die Bohrrichtung zu ändern. Im Fall eines senkrechten Bohrloches wird die Ablenkung des Bohrmeißels gewöhnlich durch einen Richtkeil bewirkt, der jedoch bei einer kontinuierlichen Führung und häufigen Richtungsänderungen unzweckmäßig und unwirtschaftlich ist, da der Bohrmeißel und seine zugehörige Ausrüstung jedesmal aus dem Bohrloch entfernt werden müssen, wenn der Richtkeil eingesetzt wird. Es sind auch schon Vorrichtungen zum kontinuierlichen Ändern der Richtung eines Bohrers in jeder beliebigen Richtung (d. h. über 360°) bekannt, bei denen die Änderung durch die Bewegung von Kolben ίο u. dgL bewirkt wird, welche die Bohrlochwand berühren, und der Kolbenhub die Richtung bestimmt, die der Bohrer einnimmt (US-PS 3141512, 3647 354 und 35 93 810). Nach diesem Prinzip arbeiten auch die meisten großen Tunnelbaumaschinen, die einstellbare Träger zum Orientieren der Achse des Bohrkopfes der Maschinen gegenfiber der Achse des bereits erzeugten Tunnels haben.

Bei einer aus der US-PS 36 30 295 bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Richtungsänderung dadurch hervorgerufen, daß der den Motor und den Bohrmeißel tragende Bohrkopf gegenüber dem Rumpfteil um ein einachsiges Gelenkscharnier verschwenkt wird, was mit Hilfe eines Kolbens mit azentrischer Kolbenstange erfolgt. Das »Knicken« der Bohranordnung um das Scharniergelenk läßt j^dc^h eine Ablenkung nur in einer Ebene zu, so daß vor einer Ablenkung in einer beliebigen anderen Richtung das Bohrgerät zunächst entsprechend gedreht werden muß. Dazu sind drehbare oder ausfahrbare, flossenartige Zacken vorhanden, die zur Abstützung gegenüber der Bohrlochwandung in diese einschneiden müssen, wenn das Bohrgerät gedreht werden soll. Der Betrieb dieser bekannten Vorrichtung ist schwierig und auch ungenau, da die endgültige Richtungsablenkung von zwei verschiedenen Einstellungen abhängt, die nur unabhängig voneinander durchgeführt werden können. Besondere Schwierigkeiten beim Drehen des Bohrgerätes ergeben sich dann, wenn die Bohrlochwandung hart. z. B. felsig ist und die Flossen nicht in die Wandung einschneiden können.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bohren insbesondere eines horizontalen Erdloches anzugeben, dessen Bohrkopf gegenüber dem Rumpfteil in jeder beliebigen Richtung (über 360°) in einer einzigen Einstellung ablenkbar ist, ohne daß der Rumpfteil dabei gedreht werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Vorrichtung nicht nur in weichem Boden, sondern auch und sogar besonders gut im Fels eingesetzt werden kann. Ferner ist die Vorrichtung wesentlich einfacher aufgebaut und steuerbar als die bekannten Vorrichtungen und vermeidet beispielsweise auch eine verschleißanfällige Scharnierbolzen-Verbindung zwischen Bohrkopf und Rumpfteil.

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1, 2 und 3 eine vollständige Erdbohreinrichtung mit einer Schubeinheit (Fig. 1), der eigentlichen Ablenkvorrichtung zur Richtungssteuerung des Bohrers (F i g. 2) und einem Motor sowie einem Bohrkopf (F ig. 3),

F i g. 4 eine genauere Darstellung der Ablenkvorrichtung,

F i g. 5 eine Schrägansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Steuerflächen,

Fig.6 einen Querschnitt durch Fig.4 längs der Ebene 6-6,

F i g. 7 eine Schrägansicht einer zweiten Ausführungsform der Steuerflächen und

Fig.8 eine einem Teil der Fig.4 entsprechende Darstellung zur Erläuterung einer abgeänderten Anbringung der Steuerflächea

Gemäß Fig. 1 hat eine horizontal angeordnete Schubeinheit zwei Teile 10 und 11, die mittels Hydraulik-Kolbenstangen 12 und 13 verbunden sind. Wie in F i g. 2 dargestellt ist, ist die hohle Kolbenstange 13 axial und starr mit einer zur Richtungssteuerung dienenden Ablenkvorrichtung 14 verbunden, zu der eine Positionsfühlvorrichtung 17 gehört, an die eine Bohranordnung 15 starr angeschlossen ist, welche an ihrem Ende einen Bohrmeißel 16 trägt Die Schubeinheit enthält eine Einrichtung zum Ausüben von Druck auf den Bohrer 16 und weist eine Vielzahl von Druckblökken 20 am ersten Teil 10 und von Druckblöcken 21 am zweiten Teil 11 auf. Der Teil 11 enthält innen einen nicht dargestellten Hydraulikkolben, der an die Stange 13 angeschlossen ist Eine Vielzahl von ähnlichen Hydraulikkolben ist auch an jeden der Blöcke 20 und 21 angeschlossen. Die Bohranordnung 15 weist einen elektrischen Motor 22 und eine Ausgangswelle 23 auf, die mit einem Bohrerschaft 24 gekuppelt ist.

Über ein Rohr 26 und über eine öffnung 28 in der Ablenkvorrichtung 14 und über eine zu Auslaßbohrungen 30 führende öffnung 29 ist eine Schlammquelle 25 angeschlossen. Der Schlamm strömt aus den Auslaßbohrungen 30 aus und bewegt sich zwischen dem Motor 22 und einem Gehäuse 31 zu einer öffnung 32 in dem Bohrerschaft 24. Der Schlamm wird durch öffnungen am Ende des nicht dargestellten Bohrers hinausgedrückt.

Die Schubeinheit, die aus den Teilen 10 und 11, den Blöcken 20 und 21 sowie der Kolbenstange 13 gebildet ist, weist Einlaßrohre 35 und Auslaßrohre 36 für die Schubsteuerung auf. Diese Rohre sind an ein Schubsteuersystem 37 angeschlossen. Im Betrieb werden die Einlaßrohre 35 mit hydraulischem Druck beaufschlagt, der auf den im Teil 11 enthaltenen Kolben wirkt, der an der Stange 13 befestigt ist. Gleichzeitig werden die Blöcke 21 gegen die Seite des Bohrloches nach außen gedrückt. Die Hydraulikflüssigkeit erhöht dann ihren Druck gegen den im Teil 11 gelegenen Kolben, der die Stange 13 in einer Richtung bewegt, die eine Antriebskraft auf den Bohrmeißel 16 aueübt. Wenn sich die Stange 13 um ihre maximale Strecke bewegt hat, wird der Druck von den bisher beaufschlagten Einlaßrohren 35 entfernt und auf die zweiten EinlaSrohre 35 ausgeübt. Der Druck in den zweiten Rohren 35 bewirkt ein Auswärtsbewegen der Blöcke 20 und ein Berühren der Wand, wodurch der Teil 10 starr festgelegt wird. Der Druck wird dann gleichzeitig auf die andere Seite des im Teil 11 gelegenen Kolbens ausgeübt. Die Blöcke 21 befinden sich im zurückgezogenen Zustand und bewirken, daß sich der Teil 11 zurück in seine Ausgangsstellung bewegt, so daß sie erneut einen Druck auf die hohle Stange 13 ausüben kann.

Die Positionsfühlvorrichtung 17 ist am Gehäuse der Ablenkvorrichtung 14 befestigt dargestellt. Ein besonderer Ort für die Anordnung der Positionsfühlvorrichtung ist nicht unbedingt erforderlich. Sie kann vor oder nach der Ablenkvorrichtung angeordnet werden. Die Positionsfühlvorrichtung 17 enthält einen waagerechten Sensor 40, einen senkrechten Sensor 41 und. einen Rollsensor 42 zusammen mit den erforderlichen Steuergliedern 43 und 44. Die in der Positionsfühlvorrichtung verwendete Ausrüstung ist allgemein bekannt und wird nicht weiter beschrieben.

Der senkrechte Sensor kann jedoch eine radioaktive Quelle sein, die die Lage der Bohranordnung im Kohlenflöz anzeigen kann. Die verwendete Ausführungsform verwendet einen senkrechten Sensor, der die durch oberhalb und unterhalb des Kohlenflözes gelegenen radioaktiven Schiefer bewirkte Sekundärstrahlung anzeigt Geeignete elektrische Kabel 45 verbinden die Positionsfühlvorrichtung mit einer Meßgeräteablesetafel 46.

Die Bohranordnung 15 enthält bei der dargestellten Ausführungsform den elektrischen Motor 22, der über die Welle 23 mit dem Schaft 24 des Bohrmeißels 16 verbunden ist Der elektrische Motor wird von zu einer Stromquelle 48 führenden elektrischen Kabeln 47 gespeist

Die Richtungssteuer- oder Ablenkvorrichtung 14 ist im einzelnen in F i g. 4 dargestellt und enthält im wesentlichen einen inneren hohlen Dorn 50, der an einen konischen Dorn 51 angeschlossen ist, der seinerseits zur Befestigung der Ablenkvorrichtung an der vorhergehenden Einheit verwendet wird, die bei der oben angegebenen Ausführungsform die Schubeinheit ist. Ein äußerer rohrförmiger Zylinder 52 ist am konischen Dorn 51 durch irgendeine geeignete Einrichtung befestigt, etwa durch Gewinde oder Bolzen. Zwischen dem rohrförmigen Zylinder 52 und dem hohlen Dorn 50 befindet sich ein hohler Kolben 53 mit einer Vielzahl von in seinem Außenumfang ausgebildeten, mit Konturen versehenen Flächen 54. Die Ablenkvorrichtung wird von einem äußeren Gehäuse 55 eingeschlossen, das an einem Ende nachgiebig am rohrförmigen Zylinder 52 mittels Schrauben % befestigt ist, die durch vergrößerte Öffnungen 57 hindurchführen und mittels biegsamer Scheiben 58 befestigt sind Zwischen dem Gehäuse 55 und dem rohrförmigen Kolben 53 ist eine Abtasteinrichtung 60 angebracht. Die Abtasteinrichtung 60 enthält im wesentlichen einen Ring 61, de·- mittels einer Schraube 62 am Gehäuse 55 befestigt ist. Mehrere Rollen 63 (eine für jede mit einer Kontur versehene Fläche 54) sind mit einer Welle 64 im Ring 61 gelagert. Eine Vorspannfeder 70 ist angeordnet zwischen einem Endflansch 71, der am Ende des Domes 50 befestigt ist, und einem Hilfsflansch 72, der das Ende des rohrförmigen Kolbens 53 berührt und frei über die Außenfläche des Dorns 50 gleiten kann. Das Ende des rohrförmigen Gehäuses 55 wird von einer Endplatte 75 abgedichtet. Ein rohrförmiger Teil 76 ist axial an dei Endplatte 75 befestigt und weist eine Verlängerung 71 auf. Der Flansch 71 weist ebenfalls eine Verlängerung 78 auf. Ein biegsames Gummirohr 79 dichtet die Verlängerung 78 gegenüber der Verlängerung 77 ab und wire durch Bänder 80 bzw. 81 gehalten. Der rohrförmig« Kolben 53 weist eine Vielzahl von äußeren Dichtunger 82 und inneren Dichtungen 83 auf. Ein hydraulische; Einlaßrohr 90 ist mittels einer V-Nut 91 im rohrförmi gen Zylinder 52 an eine zum Ende des rohrförmiger Kolbens 53 führende Leitung 92 angeschlossen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß sich der Außendurch messer des rohrförmigen Zylinders 52 von desser Befestigung zu dessen Ende 93 verjüngt und ein Spiel füi eine Bewegung des Gehäuses 55 durch 360° ohne Berührung des Außendurchmessers des rohrförmiger Zylinders 52 und eine Bewegung der Achse um etw; 0,8° vorsieht

Die mit Konturen versehenen Flächen 54 bei de

bevorzugten Ausführungsform sind an drei Stellen um den Umfang des Kolbens 53 herum ausgebildet. Die Flächen sind so ausgelegt, daß bis zu einer Drehung um 360° eine axiale Bewegung entlang dem Dorn 50 eine Ablenkung des äußeren Gehäuses aus einer axial ausgefluchteten Lage kontinuierlich bewirkt Die bevorzugte Ausführungsform bewerkstelligt das durch Erzeugung von flachen Flächen, die das mathematische Äquivalent einer Schraubenlinie sind. Die Tabellen 1 bis 6 (Maßangaben in Zoll) geben, gemessen über die Länge des Doms von der Stelle 95 bis zur Stelle 96, die mathematische Abwicklung jeder Fläche an.

Tabelle 1

Fläche A
X Y

Fläche B X Y

Fläche C X Y

Fläche A
X Y

Fläche B
X Y

0.000
.025
.050
.075
.100
.125
.150
.175
.200
.225
.250
.275
.300
.325
.350
.375
.400
.425
.450
.475
.500
.525
.550
.575
.600
.625
.650
.675
.700
.725
.750
.775
.800
.825
.850
.875

1.375

1.370

1.366

1.361

1.357

1.353

1.349

1.345

1.342

1.338

1.335

1.332

1.329

1.327

1324

1322

1.320

1318

1317

1.315

1.314

1314

1313

1.313

1.312

1313

1.313

1.314

1.314

1315

1317

1318

1320

1322

1324

1327

0.000
.025
.050
.075
.100
.125
.150
.175
.200
.225
.250
.275
300
325
.350
375
.400
.425
.450
.475
.500
.525
.550
.575
.600
.625
.650
.675
.700
.725
.750
.775
.800
.825
.850
.875

1.562

1.561

1.561

1.560

1.560

1.559

1.557

1.556

1.554

1352

1.550

1.547

1.545

1.542

1.539

1.536

1.532

1.529

1.525

1.521

1.517

1.513

1308

1.504

1.499

1.494

1.489

1.484

1.479

1.474

1.469

1.464

1.458

1.453

1.447

1.442

Tabelle 2

Fläche A
X Y

Flache B
X Y

0300 1329

325 1332

350 1335

375 1338

1.000 1342

1.025 1345

1.050 1349

1.075 1353

0300

325

350

375

1.000

1.025

1.050

1.075

1.437 1.432 1.427 1.421 1.416 1.410 1.405 1.400

Fläche C X Y

0.000 .025 .050 .075 .100 .125 .150 .175 .200 .225 .250 .275 300 325 350 375 .400 .425 .450 .475 .500 .525 .550 .575 .600 .625 .650 .675 .700 .725 .750 .775 500 .825 .850 .875

1.375 1.380 1.385 1390 1395 1.400 1.405 1.410 1.416 1.421 1.427 1.432 .437 .442 .447 .453 .458 5.464 1.469 1.474 1.479 1.484 1 489 1.494 1.499 1.504 1.508 1.513 1.517 1.521 1525 1.529 1.532 1336 1539 1542

Hache C X Y

0300

325

350

375

1.000

1.025

1.050

1.075

1545 1547 1550 1552 1554 1556 1557 1559

1.100
1.125
1.150
1.175
1.200
1.225
1.250
1.275
1.300
1.325
1.350
1375
1.400
1.425
1.450
1.475
1.500
1525
1.550
1.575
1.600
1.625
1.650
1.675
1.700
1.725
1.750
1.775

1357 1.361 1.366 1.370 1.375 1.380 1.385 1.390 1.395 1.400 1.405 1.410 1.416 1.421 1.427 1.432 1.437 1.442 1.447 1.453 1.458 1.464 1.469 1.474 1.479 1.484 1.489 1.494

Tabelle 3

Fläche A
X Y

1.800
1.825
1.850
1.875
1.900
1325
1.950
1.975
2.000
2.025
2.050
2.075
2.100
2.125
2.150
2.175
2.200
2225
2.250
2.275
2300
2325
2350
2375
2.400
2.425
2.450
2.475
2.500
2525

1.499 1.504 1.508 1.513 1.517 1.521 1.525 1.529 1.532 1.536 1539 1.542 1545 1.547 1550 1552 1554 1556 1557 1559 1560 1560 1561 1561 1562 1561 1561 1560 1.560 1559

1.100 1.125 1.150 1.175 1.200 1.225 1.250 1.275 1.300 1.325 1.350 137^C 1.400 1.425 1.450 1.475 1.500 1.525 1.550 1.575 1.600 1.625 1.650 1.675 1.700 1.725 1.750 1.775

1.395 1.390 1385 13S0 1.375 1.370 1.366 1.361 1.357 1.353 1.349 1.345 1.342 1.338 1.335 1.332 1.329 1.327 1324 1.322 1.320 1318 1317 1.315 1.314 1.314 1.313 1.313

Fläche S X Y

1.8O0 1.825 1.850 1.875 1.900 1325 1.950 1.975 2.000 2.025 2.050 2.075 2.100 2125 2.150 2.175 Z200 2.225 2250 2275 2300 2325 2350 2375 2400 2425 2450 2475 2500 2525

i.312 1.313 1313 1314 1.314 1.315 1.317 1.318 1320 1322 1.324 1327 1329 1332 1335 1338 1342 1345 1349 1353 1357 1361 1366 1370 1375 1380 1385 1390 1395 1.400

1.100 1.125 1.150 1.175 1.200 1.225 1.250 1.275 1.300 1325 1.350 1375 1.400 1.425 1.450 1.475 1.500 1525 1.550 1.575 1.600 1.625 1.650 1.675 1.700 1.725 1.750 1.775

1.560 1560 1.561 1.561 1562 1.561 1.561 1.560 1.560 1.559 1.557 1.556 1.554 1.552 1.550 1.547 1.545 1.542 1.539 1.536 1.532 1.529 1.525 1.521 1.517 1.513 1.508 1.504

Fläche C X Y

1.800 1.825 1.850 1.875 1.900 1.925 1.950 1.975 2.000 2.025 2.050 2075 2.100 2125 2150 2175 2200 2225 2250 2275 2300 2325 2350 2375 2400 2425 2450 2475 2500 2525

1.494 1.489 1.484 1.475 1.474 1.469 1.464 1.45E 1.45] 1.447 I.44; 1.435 I.43; 1.42Ϊ 1.421 1.41 ( 1.411 1.40! 1.401 139; 1391 138! 1381 137! 137< 1361 136 135; 135.

Fortsetzung	v	Fläche B	.405	.442	.504	517	.529	.536	.550	558	549	Fläche C	1.349	5	Fläche A	Fläche B	Y	Pl ä ptl ο C	V(
	Y		.410	2.750 1.447	.508	.521	3.200 1.532	.539	.552	3.650 1555	546		1.345		X	1 IAWt Iw JJ X		X	rinem Fräser π
Fläche A		Λ	.416	2.775 1.453	3.075 1.513	3.150 1.525	3.225 1	.542	.554	3.675 1552	3.750 1543	Λ	1.342				1.533		wie die Rollen hereeste
v	1.557		.421	2.800 1.458	3.100 1	3.175 1	3.250 1	3.300 1.545	.556	3.700 1	3.775 1540		1.338		3.825	3.825	1.530	3.825
Λ	1.556	2.550	.427	2.825 1.464	3.125 1	3.275 1	3325 1547	.557	3.725 1	3.800 1537	2.550	1.335		3.850	3.850	1.527	3.850
	1.554	2.575	.437	2.850 1.469	3350 1	.559		2.575	1.332	IO	3.875	3.875	1.524	3.875
2.550	1.552	2.600		2.875 1.474	3.375 1	3500 1560		2.600			3.900	3.900		3.900
2.575	1.550	2.625		2.900 1.479	3.400 1	3.525 1560	2.625			3.925	3.925		3.925
2.600	1.547	2.650		2.925 1.484	3.425 1	3550 1561	2.650			3.950	3.950		3.950
2.625		2.675		2.950 1.489	3.450 1	3575 1561	2.675			3.975	3.975		3.975
2.650	4			2.975 1.494	3.475 1			Y	•5	4.000	4.000		4.000
2.675				3.000 1.499					4.025	4.025		4.025
			2.700 1.437	3.025 1			1.329		4.050	4.050		4.050
Tabelle	Y	Fläche B	2.725 1	3.050 1	Fläche B	Fläche C	1.327		4.075	4.075		4.075
		X \		X	1.324		4.100	4.100		4.100
Fläche A	1.545				1.322	2O	4.125	4.125		4.125
X	1.542			2.700	1.320		4.150	4.150		4.150
	1.539			2.725	1.318		4.175	4.175		4.175
2.700	1.536		X Y	2.750	1.317		4.200	4.200		4.200
2.725	1.532			2.775	1.315		4.225	4.225		4.225
2.750	1.529			2.800	1.314	25	4.250	4.250		4.250
2.775	1.525		3.600 1562	2.825	1.314		4.275	4.275		4.275
2.800	1.521	3.625 1	2.850	1.313		4.300	4300		4.300
2.825	1.517	2.875	1.313		4325	4.325	.521	4.325
2.850	1.513	2.900	1.312		4.350	4.350	1.518	4.350
2.875	1.508	2.925	1.313	30	4.375	4375	1.515	4.375
2.900	1.5v>4	2.950	1.313		4.400	4.400	.512	4.400
2.y25	1.499	2.975	1.314		4.425	4.425	.508	4.425
2.950	1.494	3.000	1.314		4.450	4.450	1.505	4.450
2.975	1.489	3.025	1.315				.502
3.000	1.484	3.050	1.3Γ	35	Tabelle 6		.499
3.025	1.479	3.075	1.318				.496
3.050	1.474	3.100	1.320				.493
3.075	1.469	3.125	1.322		Fläche A	Fläche B	.490	Fläche C
3.100	1.464	3.150	1.324		X	X	.487	X
3.125	1.458	3.175	1.327	40			.483
3.150	1.453	3.200	1.329				1.480
3.175	1.447	3.225	1.332		4.475	4.475	1.477	4.475
3.200	1.442	3.250	1.335		4.500	4.500	.474	4.500
3.225	1.437	3.275	1338		4.525	4.525	.471	4.525
3.250	1.432	3.300	1.342	45	4.550	4.550	1.468	4.550
3.275	1.427	3.325	1.345		4.575	4.575	1.465	4.575
3.300	1.421	3.350	1.349		4.600	4.600	1.462	4.600
3.325	1.416	3.375	1353		4.625	4.625	1.458	4.625
3350	1.410	3.400	1357		4.650	4.650	1.455	4.650
3.375	1.405	3.425	1361	50	4.675	4.675		4.675
3.400	1.400	3.450	1366		4.700	4.700		4.700
3.42S	1395	3.475	1370		4.725	4.725		4.725
3.450	1390	3500			4.750	4.750		4.750
3.475	1385	3525			4.775	4.775		4.775
3500	1.380	3550		55	4.800	4.800	Y	4.800
3525		3.575			4.825	4.825		4.825
3550	5		Y		4.850	4.850		4.850
3.575					4.875	4.875	1.452	4.875
			1375		4500 1	4.900	1.449	4.900
Tabelle	Y	Fläche C	1376	6o	4.925 1 C t\Cf\	4.925	1.446	4.925
		X	1378		5.950	5.950	1.443	5.950
Fläche A	1375		1379		5.975 1	5575	1.440	5575
X	1376	3.600	1381		5.000 1	5.000	1.437	5.000
	1378	3.625	1382		5.025	5.025	1.437	5.025 1
3.600	1379	3.650	1384	6s	5.050 1	5.050	1.437	5.050
3.625	1381	3.675	1386		5.075 1	5.075	1.437	5.075 1
3.650	1382	3.700	1387		5.100 1	5.100	1.437	5.100 1
3.675	1384	3.725					1.437
3.700	1386	3.750					1.437
3.725	1387	3.775				1.437
3.750		3.800		Y	1.437	Y
3.775				1.437
3.800		.389	1.437	1.389
		.390	1.437	1390
		.392	1.437	1.392
	.393	1.437	393
	395	1.437	1.395
.395	1.437	.396
.398	1.437	.398
.400	1.437	.400
.401	1.437	.401
.403	1.437	1.403
.404	1.437	.404
.406		.406
.407	Die obigen Tabellen sind berechnet	.407
.409	legung der Rolle 63 mit	1.409
.410		.410
.412	.412
.414	.414
.415	1.415
.417	.417
.418	.418
.420	.420
.421	.421
.423	.423
.425	.425
.426	.426
.428	.428
Y	Y
.429	.429
.431	1.431
.432	.432
.434	.434
.435	.435
.437	1.437
.437	.437
.437	.437
.437	.437
.437	.437
.437	.437
.437	.437
.437	.437
.437	1.43/
.437	1.43:
.437	1.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
.437	.43;
	unter Zuerund
einem Durchmesser
635 mm (0.25"). wobei die Flächen mit <
dem gleichen Durchmesser
wurden. V
/enn Rt
illpn mit urn

10

ser oder zur Herstellung der Flächen Fräser mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet werden, dann müssen die Tabellen zur Anpassung an die oben angegebenen Veränderungen abgeändert werden.

In den Tabellen 1 bis 6 (vgl. F i g. 5) sind die drei Flächen als Räche A, Fläche Bund Fläche Cdefiniert Die Koordinaten jeder Fläche sind definiert als Xund Y. wobei X der in Zoll angegebene Abstand zwischen den Stellen 95 und 96 ist. Y ist die Summe des Abstands 97 von der Achse 98 des rohrförmigen Kolbens 53 und des Radius des Fräsers mit dem Durchmesser von 635 mm (0,25").

Die in F i g. 1 und 4 bis 6 dargestellte Richtungssteuervorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:

Der über die Leitung 90 ausgeübte hydraulische Druck wird auf die V-förmige Nut 91, die Leitung 92 und in die vom rohrförmigen Kolben 53 und vom hohlen Dorn 50 gebildete Kammer übertragen. Wird der hydraulische Druck auf die Stirnseite des Kolbens 53 ausgeübt, so bewirkt er dessen Bewegung in Richtung der Feder. Der Abstand um den sich der Kolben bewegt, wird bestimmt durch die Reibungsverluste im System und durch die von der Feder 70 aufgebrachte Federvorspannung. Im unbeaufschlagten Zustand haben alle Rollen 63 gleiche Abstände von der Achse 98 und bewirken hierdurch, daß die Achse des Gehäuses 55 mit der Achse 38 rüsamritenfäilt Dies bewirkt daß der elektrische Bohrer bzw. der Meißel 16 ein gerades Loch bohren. Falls ein Ablenken der Richtung des Bohrers gewünscht wird, wird die die Leitung 90 füllende Hydraulikflüssigkeit unter Druck gesetzt und drückt den Kolben 53 um einen Betrag weiter, der zum Ausgleichen der auf die Feder 70 wirkenden Vorspannung erforderlich ist. Die Rollen 63 folgen den mit Konturen versehenen Flächen 54 und werden entsprechend diesen Konturen bewegt. Wenn sie bewegt werden, wird diese Bewegung auf den Ring 61 übertragen, der, wie oben angegeben, starr am Gehäuse 55 befestigt ist Auf diese Weise wird die Achse des Gehäuses 55 in einer den mit Konturen versehenen Flächen entsprechenden Richtung abgelenkt Der Betrag der Ablenkung wird von der besonderen Größe der mit Konturen versehenen Fläche festgelegt Da diese Flächen mathematisch einer Schraubenlinie äquivalent sind, bewegt sich die Winkelabweichung durch 360°. Die vom Bohrer eingenommene tatsächliche Richtung wird vom waagerechten Sensor 40, vom senkrechten Sensor 41 und vom Rollsensor 42 angegeben. Falls zusätzliche Korrekturen gemacht werden müssen, kann der Hydraulikdruck um den Betrag vergrößert oder verkleinert werden, der S zum Korrigieren der Bohrerabweichung erforderlich ist Die biegsamen Rohre 79 ermöglichen eine Bewegung des Gehäuses 55 und der Endplatte 75 durch Abkuppeln des Doms vom Teil 76, sorgen jedoch für eine geschlossene Leitung für die Strömung der Bohrflüssigkeiten.

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Lehre der Erfindung mit einem schraubenförmig ausgebildeten Rohr 700 und einem Ring 163, der eine Vielzahl von Kugellagern 101 einschließt Der Ring 163 ist am Gehäuse 55 in der in Fig.4 bis 6 dargestellten Weise befestigt und iirbeitet in der gleichen Weise wie die Rollen 63.

In F i g. 8 ist die mit Konturen versehene Fläche 54 (F i £ 4) in einer Vielzahl von Streifen an einem Zylinder 65 ausgebildet und an der Innenwand 39 des Gehäuses 55 durch zwei Schrauben oder Niete 66 befestigt. Eine Abtasteinrichtung, etwa eine Rolle 67, ist am Ende des Kolbens 53 über eine Tragfläche 68 befestigt Ein Bolzen 69 lagert die Rolle 67 in der Tragfläche 68. Der Betrieb des Systems ist im wesentlichen gleich dem Betrieb der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform. Die mit Konturen versehene Fläche hat die gleiche mathematische Beziehung wie die zu Fig.4 angegebene. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß, wenn sich die Rolle 67 zur Stelle 96 bewegt, die Winkelverschiebung der Ablenkvorrichtung 14 gegenüber der Achse des Dorns 50 um einen Betrag geringer wird, der dem über die Fläche 54 zur Stelle % hin bewegten Abstand proportional ist. Um eine gleiche Winkelverschiebung aufrechtzuerhalten, sollte der gemäß den Tabellen 1 bis 6 definierte Abstand V um einen lineare·· Betrag vergrößert werden, der dem Abstand Ä' entlang der Fläche 54 proportional ist.

Eine biegsame Kupplung mit wenigstens einer Biegefähigkeit von 0,4" ist zwischen der Schubeinheit und dem Instrumententeil vorgesehen. Ferner sind Stabilisatoren an der Bohreinheit befestigt, die einen Drehpunkt für eine von der Ablenkungseiuheit erzeugte Kraft schaffen und hierdurch eine gute Richtungssteuerung gewährleisten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ablenken einer Tiefloch-Erdbohreinrichtung aus ihrer Längsachse, bei welcher zwischen einem einen Bohrmeißel tragenden Bohrkopf und einem im Bohrloch gegen Rotation gesicherten Rumpfteil ein auslenkbares Element eingefügt ist, in dem in einem zylindrischen Außengehäuse ein Kolben axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das zylindrische Außengehäuse (55) und den Kolben (53) mit einem dieser beiden Teile verbundene Steuerflächen (54) eingefügt sind, in oder an denen mit dem jeweils anderen der beiden Teile verbundene Abtastorgane verschieblich geführt sind, und daß die Längsachse des Außengehäuses (55) in beliebiger Richtung gegenüber der Längsachse des Rumpfteils (U) auslenkbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (54) durch drei axial gerichtete, gleichmäßig am Umfang verteilte Konturenflächen gebildet sind, die gemeinsam eine durch axial verlaufende Zwischenzonen unterbrochene Schraubenfläche bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtastorgane drei an einem Ring (61) befestigte Rollen (63) vorgesehen sind und der Ring (61) mit dem Außengehäuse (55) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (53) auf seiner einer steuerbaren Druckmittelzufuhr ausgesetzten Fläche gegenüberliegenden Seite durch eine Rückstellfeder belastet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (53) als Ringkolben auf einem eine starre Fortsetzung des Rumpfteils (11) darstellenden Dorn (50) geführt ist, der mit einem koaxialen Zylinder (52) die Ringkammer für den Ringkolben (53) bildet, dem stirnseitig das hydraulische Druckmittel zuführbar ist, wobei sich die Rückstellfeder am freien Ende des Doms (50) abstützt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtastorgane drei rotationssymmetrisch am Kolben (53) befestigte Rollen (67) vorgesehen sind und ein Zylinder (65) am Außengehäuse (55) befestigt ist, der auf seinem Innenmantel die axialen Steuerflächen (54) trägt, wobei drei Steuerflächen (54) vorgesehen sind, welche jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (54) durch die Außenflächen eines den Kolben (53) axial fortsetzenden Zylinders (100) mit schraubenförmiger Achse gebildet sind, auf denen die Abtastorgane gleitend geführt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Konturenflächen die in den Tabellen 1 bis 6 angegebenen Beziehungen haben.