DE2452439C3 - Vorrichtung zum Ablenken einer Tiefloch-Erdbohreinrichtung aus ihrer Längsachse - Google Patents

Description

Achse gebildet sind, auf denen die Abtastorgane 55 Scharnierbolzen-Verbindung zwischen Bohrkopf und

gleitend geführt sind.

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

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem »berbegriff des Anspruchs 1.

Beim Bohren eines senkrechten oder horizontalen rdbohrloches kann es nötig werden, die Bohrrichtung u ändern. Im Fall eines senkrechten Bohrloches wird ie Ablenkung des Bohrmeißels gewöhnlich durch einen Rumpfteil.

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

f>o Fig. 1, 2 und 3 eine vollständige Erdbohreinrichtung mit einer Schubeinheit (Fig. 1), der eigentlichen Ablenkvorrichtung zur Richtungssteuerung des Bohrers (Fig. 2) und einem Motor sowie einem Bohrkopf (Fig. 3),

F i g. 4 eine genauere Darstellung der Ablenkvorrichtung,

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

K ig. b einen Querschnitt durch I ig. 4 lüngs der Ebene fa-6,

F i g. 7 eine Schrägansicht einer /weiten Ausführiingsform der .Steuerflächen und

Fig. 8 eine einem Teil der I'ig. 4 entsprechende s Darstellung zur Erläuterung einer abgeänderten Anbringung der Steuerflächen.

Gemäß Fig. I hat eine horizontal angeordnete Schubeinheit zwei Teile 10 und II, die mittels Hydraulik-Kolbenstangen 12 ;.,id IJ verbunden sind. Wie in F i g. 2 dargestellt ist, ist die hohle Kolbenstange U axial und starr mit einer zur Richtungssteuerung dienenden Ablenkvorrichtung 14 verbunden, zu der eine Positionsfühlvorrichtung 17 gehört, an die eine Bohranordnimg 15 starr angeschlossen ist, welche an ihrem Ende einen Bohrmeißel 16 trägt. Die Schubeinheit enthält eine Einrichtung zum Ausüben von Druck auf den Bohrer i6 und weist eine Vielzahl von Druckblökken 20 am ersten Teil 10 und von Druekblöckcn 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 Etohrmeißei 16 ausübt. 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 Einlaßrohre 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 Rolisensor 42 zusammen mit den erforderlichen Steuergliedern 43 und 44. Die in der Positionsfühlvor richtung verwendete Ausrüstung ist allgemein bekann und wild nicht weiter beschrieben.

Der senkrechte Sensor kann jedoch eine radioaktiv! Quelle sein, die die Lage der Bohranordnung in Kohlenflöz anzeigen kann. Die verwendete Ausfüh rungsform verwendet einen senkrechten Sensor, dar di< durch oberhalb und unterhalb des Kohlenflöze gelegenen radioaktiven Schiefer bewirkte Sekundär strahlung anzeigt. Geeignete elektrische Kabel 4' verbinden die Positionsl'ühlvorrichtung mit einer Meß geräteablesctafel 46.

Die Bohranordnung 15 enthält bei der dargestelltei Ausführungsform den elektrischen Motor 22, der übe die Welle 23 mit dem Schaft 24 des Bohrmeißels K verbunden ist. Der elektrische Motor wird von zu eine .Stromquelle 48 führenden elektrischen Kabeln Ύ, gespeist.

Die Richtungssteuer· oder Ablenkvorrichtung 14 is im einzelnen in I'ig. 4 dargestellt und enthält in wesentlichen einen inneren hohlen Dorn 50, der ai einen konischen Dorn 5i angeschlossen ist, de seinerseits zur Befestigung der Ablenkvorrichtung ai der vorhergehenden Einheit verwendet wird, die bei dei oben angegebenen Ausführungsform die Schubeinhei ist. Ein äußerer rohrförmiger Zylinder 52 ist an konischen Dorn 51 durch irgendeine geeignete Einrich tung befestigt, etwa durch Gewinde oder Bolzen Zwischen dem rohrförmigen Zylinder 52 und den hohlen Dorn 50 befindet sich ein hohler Kolben 53 mi einer Vielzahl von in seinem Außenumfang ausgebilde ten, mit Konturen versehenen Flächen 54. Dii Ablenkvorrichtung wird von einem äußeren Gehäuse 5i eingeschlossen, das an einem Ende nachgiebig an rohrförmigen Zylinder 52 mittels Schrauben 56 befestig ist, die durch vergrößerte öffnungen 57 hindurchführer und mittels biegsamer Scheiben 58 befestigt sind Zwischen dem Gehäuse 55 und dem rohrförmigei Kolben 53 ist eine Abtasteinrichtung 60 angebracht. Die Abtasteinrichtung 60 enthält im wesentlichen einet Ring 61, der mittels einer Schraube 62 am Gehäuse 5i befestigt ist. Mehrere Rollen 63 (eine für jede mit einei Kontur versehene Fläche 54) sind mit einer Welle 64 in Ring 61 gelagert. Eine Vorspannfeder 70 ist angeordne zwischen einem Endflansch 71, der am Ende des Dorne: 50 befestigt ist, und einem Hilfsflansch 72, der das End< des rohrförmigen Kolbens 53 berührt und frei über dii Außenfläche des Dorns 50 gleiten kann. Das Ende de; rohrförmigen Gehäuses 55 wird von einer Endplatte 7f abgedichtet. Ein rohrförmiger Teil 76 ist axial an de; Endplatte 75 befestigt und weist eine Verlängerung 7! auf. Der Flansch 71 weist ebenfalls eine Verlängerung 7i auf. Ein biegsames Gummirohr 79 dichtet die Verlange rung 78 gegenüber der Verlängerung 77 ab und wire durch Bänder 80 bzw. 81 gehalten. Der rohrförmig! Kolben 53 weist eine Vielzahl von äußeren Dichtunget 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 rohrförmigei Kolbens 53 führende Leitung 92 angeschlossen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß sich der Außendurch messer des rohrförmigen Zylinders 52 von dessei Befestigung zu dessen Ende 93 verjüngt und ein Spiel füi eine Bewegung des Gehäuses 55 durch 360° ohn< 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

Fläche A X Y

Fläche B X Y

Fläche C X Y

Ablenkung des	äußeren Gehäuses aus einer	bewirkt	flachen Flächen, die das	axial	abcn	.375	in Zoll) gcbei	), gemessen	Y	über die	Länge	Y	.54 5	5	1.100	1	357	3	V	I	.100	.800	1	.395	1	.100	1.56C
ausgefluchteten	Lage kontinuierlich	bevorzugte Ausführungsform bewerkstelligt das		Die	des Dorns voi	.370	der Stelle	95 bis zur		Stelle 96, die		. S 4 Γ		1.125	1.361			1.125	.825	1.390	1.125	1.56C
Erzeugung von	durch	mathematische	.366	Abwicklung jeder Fläche	1.562	an.	1.375	. ) ll)		1.150	1.366			1.150	.850	1.385	1.150	1.561
mathematische		.361		1.561		1.380	5 S 2		1.175	1.370		1.175	.875	1.380	1.Ί75	1.561
Äquivalent einer Schraubenlinie sind. Die Tabellen 1 bis	Tabelle I	.357		1.561		1.385	. S S4		1.200	1.375		1.200	.900	1.375	1.200	1.562
6(Maßan^		.353	... -. -	1.560		1.390	ι S('	IO	1.225	1.380		1.225	.925	1.370	1.225	1.561
	.349	Fläche I)	1.560		1.395	s s;		1.250	1.385		1.250	.950	1.366	1.250	1.561
I lache Λ	.345	X	1.559	Fläche C	1.400	S ,0		1.275	1.390		1.275	.975	1.361	1.275	I.56C
V )	.342		1.557	X	1.405		1.300	1.395		1.300	2.000	1.357	1.300	1.56C
	.338	0.000	1.556		1.410		1.325	1.400		1.325	2.025	1.353	1.325	1.55S
0.000 1	.335	.025	1.554	0.000	1.4 16	|<j	1.350	1.405		1.350	2.050	1.349	1.350	1.557
.025 I	JU	.050	1.552	.025	1.421		1.375	1.410		1.375	2.075	1.345	1.375	1.55f
050 1	.529	.075	1.550	.050	1.427		1.400	1.416		1.400	2.100	1.342	1.400	1.554
.075 I	.327	.100	1.547	.075	1.432		1.425	1.421		1.425	2.125	1.338	1.425	1.552
. 100 1	.324	.125	1.545	.100	1.437		1.450	1.427		1.450	2.150	1.335	1.450	I.55C
.125 1	.322	.150	1.542	.125	1.442	20	1.475	1.432		1.475	2.175	1.332	1.475	1.547
. 150 I	.520	.175	1.539	.150	1.447		1.500	1.437		1.500	2.200	1.329	1.500	1.541;
.175 1	.318	.200	1.536 1 Γ I '1	.175	1.453		1.525	1.442		1.525	2.225	1.327	1.525	1.542
.200 1	.317	.225	1.5.32	.200	1.458		1.550	1.447		1.550	2.250	1.324	1.550	1.53?
.225	.315	.250	1.529	.225	1.464		1.575	1.453		1.575	2.275	1.322	1.575	1.53C
.250	.514	.275	1.525	.250	1.469	2S	1.600	1.458		1.600	2.500	1.320	1.600	1.532
.275	.314	.300	1.521	.275	1.474		1.625	1.464		1.625	2.525	1.318	1.625	1.52?
.300	.51 5	.325	1.517	.300	1.479		1.650	1.469		1.650	2.550	1.317	1.650	1.52f
.525	.313	.350	1.513	.325	1.484		1.675	1.474		1.675	2.57 5	1.315	1.675	1.521
. 550	.512	.375	1.508	.350	1.489		1.700	1.479		1.700	2.400	1.314	1.700	1.51/
.575	.513	.400	1.504	.375 1 l\t\	1.494	"!O	1.725	1.484		1.725	2 425	1.314	1.725	1.51Z
.400	.513	.425	1.499	.400	1.499		1.750	1.489		1.750	2 4 50	1.313	1.750	1.5Ot
.425	1.314	.450	1.494	.425	1.504		1.775	1.494		1.775	2.4/5	1.313	1.775	1.50'
.450	1.514	.475	1.489	.450	1.508						' i(l0
.475	1.31 5	.500	1.484	.475	1.513		Tabelle
.500	1.317	.525	1.479	.500	1.517	35
.525	1.318	.550	1.474	.525	1.521		Fläche Λ		Fläche B		Fläche C
.550	1.520	.575	1.4 69	.550	1.525		Λ	.499	Λ	>'	X	Y
. 5 7 5	1.522	.600	1.464	.57 5	1.529			.504
61)0	1.524	.625	1.4 58	.600	1.5 52		1.800	.508
.625	1.527	.650	1.4 5 5	.625	1.5 56	4»	1.825	.513				1.491
.650		.675	1.447	.650	1.5 50		1.850	.517				1.49'
.675		.700	1.44 2	.675	1.542		1.875	.521				1.48'
.700		.725		.700			1.900	.525				1.48'
.7 25		.750		.725			1.925	.529				1.47'
.7 50		.7 7 5		.7 50		4>	1.950	.5 32				1.47'
.775		.800		.775			1.97 5	.5 36				1.46'
.800	5 2"	.825	)	.800	)		2.000	.5 39			.800	1.46'
.825	5 5 2	.850		.825			2.025	.542			.825	1.451
.850	5 5 S	.8 7 5	ι .-ι i;	.850			2.050	.545		.850	1.45
S1 5	i (S		1.4 52	.87 5			2.075	.54 7		.875	1.44"
	ti:		I 427				2.100	.550		.900	1.44.
KiK1Ik' 2	54 ι		1-121				2.125	.552		.925	1.4 3"
	UO	1 I,uIh- /-·	I 4li>				2.1 50	.554		.950	1.43.
I l.u-lu· \	i > i	\	14 10	H.u-Iv C			2.175	.556		.975	1.42
\		ι 40S	\			2.200	.vi7		2.000	1.42
	0.000	I 40(1				2.225	.559		2.025	1.4If
0'U)O	°2 S	0.1UH)		2 250	1.5(1(1		2.050	1.4 K
°2 )	ο SO	.°25		2.27 5	I.ShO		2.075	1.40
0 S(I	"Γ ι	ο so		2.500	1.5hl		2.100	1.401
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				2. Ό0		2.300	1.16
				.' ι.' ,		2.325	1.55
		.312	2.350	I 55
		.313	2,575
.313	2,400
.314	2.425
.314	2.450
.315	2.4 7 5
.317	2.5(1(1
.318
.320
.322
.324
.327
.329
.5 32
.335
.3 38
.54 2
. 54 5
.549
1.55 5
1.557
1.561
1. 566
1.570
1. (7 5
1.580
1.585
I. 19(1
I. 595
I 400

Fortsetzung

Fläche A X Y

Tabelle 4

Hache A X Y

Fläche B X Y

Fläche B X Y

Fläche C X Y

2.550	.557	2.550	1.405	2.550	1.349
2.575	.556	2.575	1.410	2.575	1.345
2.600	.554	2.600	1.416	2.600	1.342
2.625	.552	2.625	1.421	2.625	1.338
2.650	.550	2.650	1.427	2.650	1.335
2.675	.547	2.675	1.437	2.675	1.332

Fläche C X Y

2.700 1	.545	2.700	.437	Il	V	2.700	.329	)	.575
2.725	.542	2.725	.442		2.725	.327	.576
2.750	.539	2.750	.447		2.750	.324	.578
2.775	.536	2.775	.453		2.775	.322	.379
2.800	.532	2.800	.458		2.800	.320	.581
2.825	.529	2.825	.464		2.825	.318	.582
2.850	.525	2.850	.469		2.850	.317	.584
2.875	.521	2.875	.474		2.875	.315	.386
2.900	.517	2.900	.479		2.900	.314	.187
2.925	.513	2.925	.484		2.925	.314
2.950	.508	2.950	.489	.56J	2.950	.313
2.975	.504	2.975	.494	.558	2.975	.313
3.000	.499	3.000	.499	.555	3.000	.312
3.025	.494	3.025	.504	.552	3.025	.313
3.050	.489	3.050	.508	.549	3.050	.313
3.075	.484	3.075	.513	.546	3.075	.314
3.100	.479	3.100	.517	.54 5	3.100	.314
3.125	.474	3.125	.521	.540	3.125	.315
3.1 50	.469	3.150	.525	.5 17	3.150	.317
3.175	.464	3.175	.529	3.175	.318
3.200	.458	3.200	.532	3.200	.320
3.225	.453	3.225	.536	3.225	.322
3.250	.447	3.250	.539	3.250	.324
3.275	.442	3.275	.542	3.275	.327
3.300	.437	3.300	.545	3.300	.329
3.325	.432	3.325	.547	3.325	.332
3.350	.427	3.350	.550	3.350	.335
(.375	.421	3.375	.552	3.375	.338
3.400	.416	3.400	.554	3.400	.342
3.4 25	.410	3.425	.556	3.425	.345
5.450	.405	3.450	.557	3.450	.349
3.475	.400	3.475	.559	3.475	.353
5.500	.395	3.500	.560	3.500	.357
3.525	.390	3.525	.560	3.525	.361
J. 550	.385	3.550	.561	3.550	.366
i.57r;	.380	3.575	.561	3.575	.370
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I Ί.Κ In· Λ		ΙΊϋιΊιι·	Flüche Γ
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MiOO	.375	3.600	5.600
Mi25	.376	3.625	5.625
Mi50	.378	5.650	5.650
Mi7r)	.579	3.67 5	5.675
i.700	.581	3.700	5.700
!.725	.582	3.725	5.725
5.750	.584	5.750	5.750
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5.HOO	.587	5.800	i.HOO

439	k	Y	6	Y	8	der KoIIe	65 mil	Wenn KoII	Y	Fläche	C	Y	C	Y	riiser mi
		1.389			Fläche B	(0,25"), wobei die ΙΊ		1.533	X			Kollen herueslell
Fläche A		1.390		X	dem gleichen Durchmesser			3.825			en mil unterschiedlichem Durchmes
X	1.392		3.825	wurden.			3.850
3.825	1.393		3.850			3.875
3.850	1.395		3.875		3.900
3.875	1.395		3.900		3.925
3.900	1.398		3.925		3.950
3.925	1.400		3.950		3.975
3.950	1.401		3.975		4.000
3.975			4.000		4.025
4.000			4.025		4.050
4.025			4.050		4.075
4.050			4.075		4.100
4.075			4.100		4.125
4.100			4.125		4.150
4.125			4.150		4.175
4.150			4.175		4.200
4.175			4.200		4.225
4.200			4.225		4.250
4.225			4.250		4.275
4.250			4.275		4.300
4.275	.403		4.300		4.325
4.300	.404		4.325		4.350
4.325	.406		4.350		4.375	1.38?
4.350	.407		4.375		4.400	.39C
4.375	.409		4.400		4.425	.392
4.400	.410	.429	4.425	.530	4.450	.393	.429
4.425	.412	.431	4.450	.527		.395	.431
4.450	.414	.432		.524	Fläche	.396	.432
Tabelle	.415	.434	Fläche B	.521	X	.398	.434
Fläche A	.417	.435	X	.518	4.475	.400	.435
A	.418	.437	4.475	.515	4.500	.401	.437
4.475	.420	.437	4.500	.512	4.525	.403	.437
4.500	1.421	.437	4.525	.508	4.550	.404	.437
4.525	1.423	.437	4.550	.505	4.575	.406	.437
4.550	1.425	.437	4.575	.502	4.600	.407	.437
4.575	1.426	.437	4.600	.499	4.625	.409	.437
4.600	1.428	.437	4.625	.496	4.650	.410	.4 37
4.625	.437	4.650	.493	4.675	.412	.437
4.650	.437	4.675	.490	4.700	.414	.4 57
4.675	.437	4.700	.487	4.725	.415	.4 37
4.700	.437	4.725	.483	4.750	.417	.4 37
4.725	.437	4.750	.480	4.775	.418	.4 37
4.750	.437	4.775	.477	4.800	.420	.437
4.775	.437	4.800	.474	4.825	.421	.4 57
4.800	.4 37	4.825	.471	4.850	.423	.4 57
4.825	.4)7	4.850	.468	4.875	1.425	.4 57
4.850	.4 57	4.875	.465	4.900	1.426	.4)7
4.875	.4 57	4.900	.462	4.925	1.428	.4 57
4.900	.4 57	4.925	.458	5.950		.4 37
4.925	.4 57	5.950	.455	5.975	.437
5.950	.4)7	5.975		5.000	.4 57
5.975		5.000		5.025	•1 unter /ugruiuk'
5.000	5.025	K	5.050	Durchmesser vo
5.025	5.050		5.075	iehiMi mit einem I
5.050	5.075		5.100	wie die
5.075	5.100
5.100	Die obigen Tabellen sind
	k'gunt·
6,35 mm
.452
.449
.446
.443
.440
.437
.437
.437
.437
.437
.437
.437
.437
.437
.437
.437
.4 37
.4 37
.4 57
.4 37
.437
.4 37
4)7
.457
.4 37
.4 37
HM'CclllH
einem

ίο

scr 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. Fig. 5) sind die drei Flächen als Fläche A. Fläche B und Fläche C definiert. Die Koordinaten jeder Fläche sind definiert als Λ"und Y, wobei A"der in Zoll angegebene Abstand zwischen den .Stellen 95 und 96 ist. V ist die Summe des Abstands 97 von der Achse 98 des rohrförmigen Kolbens 53 und des Radius des Fräsers mit dem Durchmesser von 6,35 mm (0,25").

Die in F i g. I 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 unbcaufschlaglen Zustand haben alle Rollen 63 gleiche Abstände von der Achse 98 und bewirken hierdurch, daß die Achse des Gehäuses 55 mit der Achse 98 zusammenfällt. 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 I lydraulikflüssigkeit unter Druck gesetzt und drückt den Kolben 53 um einen Betrag weiter, der zum Ausgleichen der auf die Feder 70 wirkenden Vorspannung er^forderlich ist. Die Rollen 63 folgen den mit Konturen versehenen Flächen 54 und weiden 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 Winkclabweichung 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 zum Korrigieren der Bohrerabweichung erforderlich ist. Die biegsamen Rohre 79 ermöglichen eine Bewegung des Gehäuses 55 und der Endplatte 75 durch Abkuppeln des Dorns vom Teil 76, sorgen jedoch für eine geschlossene Leitung für die Strömung der Bohrflüssigkeiten.

Fig. 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 arbeitet in der gleichen Weise wie die Rollen 63.

In Fig.8 ist die mit Konturen versehene Fläche 54 (F i g. 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

.ίο 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 96 hin bewegten Abstand proportional ist. Um eine gleiche Winkelverschicbung

.is aufrechtzuerhalten, sollte der gemäß den Tabellen I bis 6 definierte Abstand Y um einen linearen Betrag vergrößert werden, der dem Abstand X entlang der

Fläche 54 proportional ist.

Eine biegsame Kupplung mit wenigstens einer

Biegefälligkeit 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 Ablcnkungseinheit erzeugte Kraft schaffen und hierdurch eine gute Richtiingssteuc-

4.s rung gewährleisten.

I licizii 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: iei ufffer

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 auslenkbarcs Element eingefügt ist, in dem in einem zylindrischen Außengehäuse ein Kolben axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das zylindrische Außengehüuse (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 verschicblich geführt sind, und daß die Längsachse des Außengehäuses (55) in beliebiger Richtung gegenüber der Längsachse des Rumpfteils (ti) 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 Richtkeil bewirkt, der jedoch bei uifler kontinuierlichen Führung und häufigen Richuingsändeiungen 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 /um 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, 36 47 354 und 35 93 810). Nach diesem Prinzip arbeiten auch die meisten großen Timnelbaumaschinen, die einstellbare is Träger zum Orientieren der Achse des Bohrkopfes der Maschinen gegenüber 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 versehwenkt wird, was mit Hilfe eines Kolbens mit azentrischer Kolbenstange erfolgt. Das »Knicken« der Bohranordnung um das Scharniergelenk läßt jedoch 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 hari, 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 kennzeichnendem 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