DE2946873A1 - Vertical or horizontal earth drill - has tapered hollow sections with external right and left hand threads and variable angle head - Google Patents

Vertical or horizontal earth drill - has tapered hollow sections with external right and left hand threads and variable angle head

Info

Publication number
DE2946873A1
DE2946873A1 DE19792946873 DE2946873A DE2946873A1 DE 2946873 A1 DE2946873 A1 DE 2946873A1 DE 19792946873 DE19792946873 DE 19792946873 DE 2946873 A DE2946873 A DE 2946873A DE 2946873 A1 DE2946873 A1 DE 2946873A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drilling
section
sections
borehole
drilling device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19792946873
Other languages
German (de)
Other versions
DE2946873C2 (en
Inventor
Alfons 6000 Frankfurt Eul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19792946873 priority Critical patent/DE2946873C2/en
Publication of DE2946873A1 publication Critical patent/DE2946873A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2946873C2 publication Critical patent/DE2946873C2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/003Drilling with mechanical conveying means
    • E21B7/005Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/44Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B11/00Other drilling tools
    • E21B11/06Other drilling tools with driven cutting chains or similarly driven tools
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/22Rods or pipes with helical structure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/16Plural down-hole drives, e.g. for combined percussion and rotary drilling; Drives for multi-bit drilling units
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/18Anchoring or feeding in the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/20Drives for drilling, used in the borehole combined with surface drive
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E21B44/005Below-ground automatic control systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor

Abstract

The earth drill has a hollow body made up of sections which taper to a smaller diameter from section to section. It has screw threads around the outside. The handing of the threads can change from left-hand to right-hand from section to section. The cutting head mounted on the end of the last hollow section is driven by a motor inside the largest section at the top. The motor is connected to the cutting head by a spindle made up of sections connected by universal joints. The angle of the cutting head can be controlled by remote control or it can be self controlled. It can be altered at a selected position. The drill can be used for vertical or horizontal drilling and an alternative design for horizontal holes has parallel sections connected by tapered sections and houses a conveyor for discharging cut material.

Description

Rotations-Erdbohrgerät Rotary earth auger

Die Erfindung betrifft ein Rotations-Erdbohrgerät mit einer hohlen Bohrvorrichtung, die durch einen gemeinsamen inneren Drehantrieb gegensinnig angetriebene, sich nach vorn im wesentlichen konisch verJUngende Bohrabschnitte aufweist.The invention relates to a rotary earth auger with a hollow Drilling device, which is driven in opposite directions by a common internal rotary drive, has essentially conically tapering drilling sections towards the front.

Bei einem bekannten Bohrgerät dieser Art (DE-OS 26 04 034) soll der Vorschub der Bohrvorrichtung bei Tiefbohrungen (Vortikalbohrungen) durch das Eigengewicht der Bohrvorrichtung bewirkt werden.In a known drilling device of this type (DE-OS 26 04 034) should Advance of the drilling device for deep drilling (vortical drilling) by its own weight the drilling device are effected.

Alternativ soll die Vorrichtung an Vorrichtungen zum zwangsweisen Vortrieb derselben, beispielsweise an einem Vortriebsgestänge, durch das die Bohrvorrichtung zwengsweise vorgetrieben wird, angebracht werden. Andererseits soll die bekannte Bohrvorrichtung auch das Vorbringen gekrümmt verlaufender Bohrungen zulassen. Ein Bohrvorschub allein unter dem Eigengewicht der Bohrvorrichtung ermöglicht Jedoch nicht die Ausführung einer Bohrung, die zumindest eine aufwärts gerichtete Bewegungskomponente aufweist. Ferner ist es bei gekrümmt verlaufenden Bohrungen nicht möglich, zwischen der Bohrvorrichtung und dem ortsfesten Antriebsaggregat ein (verlängerbares) Antriebsgestänge auszubilden.Alternatively, the device is intended to be used on devices for forcing Propulsion of the same, for example on a propulsion rod, through which the drilling device is forced to be attached. On the other hand, the well-known Drilling device also allow the drilling of curved holes. A However, drilling feed is only possible under the dead weight of the drilling device not the execution of a drilling, the at least one upward movement component having. Furthermore, in the case of bores running in a curved manner, it is not possible between the drilling device and the stationary drive unit an (extendable) drive rod to train.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät der gattungsgemäßen Art anzugeben, daß hinsichtlich seines Vorschubantriebs unabhängig von der Art der Bohrungskrümmung ist.The invention is therefore based on the object of a drilling device generic type indicate that in terms of its feed drive independent is of the type of bore curvature.

Eine erste erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Bohrvorrichtung einen Schneckenbohrer aufweist und die Schneckengewindesteigungen der gegensinnig rotierenden konischen Bohrabschnitte gegensinnig sind.A first inventive solution to this problem is that the drilling device has an auger bit and the screw thread pitches of the conical drilling sections rotating in opposite directions are in opposite directions.

Bei dieser Lösung bewirkt der innere Drehantrieb über die in die Bohrlochwand eingreifenden gegenläufigen Schneckengewinde der konischen Bohrabschnitte den Vorschub. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Bohrung gekrümmt oder gerade ist oder die Vorschubbewegung eine vertikale Komponente aufweist. Die konischen Bohrabschnitte können gleichzeitig für eine Verdichtung des Erdreichs an der Bohrlochwand sorgen.In this solution, the internal rotary drive acts through the into the borehole wall engaging counter-rotating worm thread of the conical drilling sections the feed. It does not matter whether the hole is curved or straight or the feed movement has a vertical component. The conical drilling sections can simultaneously ensure compaction of the soil on the borehole wall.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe besteht darin, daß sich an Jeden im wesentlichen konischen Bohrabschnitt ein Vorschubantriebsabschnitt mit einem auf einem zur Bohrachse konzentrischen Umkreis liegenden und sich im Bohrloch abstUtzenden Fahrwerk anschließt, wobei der Umkreisdurchmesser gleich dem größten Durchmesser des vorangehenden konischen Bohrabschnitts ist.There is a second inventive solution to the stated object in that there is a feed drive section on each substantially conical drilling section with a circumference concentric to the drilling axis and located in the borehole supporting chassis connects, whereby the circumferential diameter is equal to the largest Is the diameter of the previous conical drilling section.

Bei dieser Lösung sorgen die Vorschubantriebsabschnitte mit ihren sich an der Bohrlochwand abstützenden Fahrwerken für den Vorschub der Bohrvorrichtung, so daß auch hier unabhängig von der Krümmung oder einer aufwärts gerichteten Bohrung stets für einen Eigenantrieb gesorgt ist.In this solution, the feed drive sections provide with their undercarriages supported on the borehole wall for advancing the drilling device, so that here too regardless of the curvature or an upward bore it is always self-propelled.

Da bei beiden Lösungen die Antriebseinrichtu ngen der Bohrvorrichtung mitgeführt werden, entfallen längere Gestänge zwischen einem ortsfesten Antriebsaggregat und der Bohrvorrichtung.Since in both solutions the drive devices of the drilling device are carried along, there is no longer any need for longer rods between a stationary drive unit and the drilling device.

Bei der zweiten Lösung brauchen die konischen Bohrabschnitte nicht selbst für den Vorschub zu sorgen. Vielmehr können sie Jeweils wenigstens einen Kratzbandförderer mit radial zur Drehachse der Bohrabschnitte verlaufender Förderrichtung aufweisen, und innerhalb der Bohrvorrichtung kann sich längs dieser ein bandförderer erstrecken. Der Kratzbandförderer sorgt dann für die Abtragung des Erdreichs in der Bohrung, das dann an den in Längsrichtung der Bohrvorrichtung verlaufende Bandförderer übergeben wird. Dieser kann dann das gelöste Erdreich nach hinten aus der Bohrvorrichtung herausbefördern. Dies Bohrgerät ist besonders für Horizontalbohrungen geeignet.In the second solution, the conical drilling sections do not need to take care of the feed yourself. Rather, they can At least in each case a scraper belt conveyor with radial to the axis of rotation of the drilling sections Have conveying direction, and within the drilling device can extend along this a belt conveyor extend. The scraper belt conveyor then takes care of the removal of the soil in the borehole, which is then attached to the longitudinal direction of the drilling device running belt conveyor is passed. This can then follow the loosened soil Carry out the back of the drilling device. This drill rig is especially for Suitable for horizontal drilling.

Das genannte Fahrwerk kann ein Kettenfahrwerk sein, das nicht nur einen wirksamen Vortrieb bewirkt, sondern gleichzeitig für eine großflächige Abstützung der Bohrvorrichtung im Bohrloch und eine ebenso großflächige Verdichtung des Erdreichs an der Bohrlochwand sicherstellt.The mentioned chassis can be a crawler chassis, not only that causes an effective propulsion, but at the same time for a large-area support the drilling device in the borehole and an equally large-scale compaction of the soil on the borehole wall.

Bei den beiden Lösungen kann dafür gesorgt sein, daß an der Spitze der Bohrvorrichtung ein Bohrkopf angeordnet ist und mit dem benachbarten Bohrabschnitt über eine Kugel- und Kardan-Gelenkanordnung verbunden ist und daß die relative Schwenkwinkellage des Bohrkopfes und des benachbarten Bohrabschnitts steuerbar ist.With the two solutions it can be ensured that at the top the drilling device is arranged a drill head and with the adjacent drilling section is connected via a ball and cardan joint arrangement and that the relative pivot angle position of the drill head and the adjacent drilling section is controllable.

Diese Ausbildung ermöglicht eine Lenkung der Bohrvorrichtung derart, daß der gewünschte Verlag des Bohrlochs unabhängig von einer sich ändernden Dichte der durchbohrten Erdschichten oder einer Ablenkung der Bohrspitze durch hartes Gestein erzielt wird.This design enables the drilling device to be steered in such a way that that the desired displacement of the borehole independent of a changing density the pierced layers of earth or a deflection of the drill bit by hard rock is achieved.

Hierbei ist die Schwenkwinkellage vorzugsweise selbsttätig steuerbar.In this case, the pivot angle position can preferably be controlled automatically.

Besonders günstig ist es, wenn die Schwenkwinkellage fernsteuerbar ist. Dies ermöglicht die Ausführung von beliebig gekrümmten Bohrungen, auch in größerer Tiefe. Insbesondere kann der Bohrung in größerer Tiefe ein schraubenlinienförmiger Verlauf erteilt und das Ende der Bohrung an anderer Stelle der Erdoberfläche gewählt werden als der Anfang der Bohrung. Durch Einfüllen von Wasser in dieses Bohrloch kann die Erdwärme in größeren Tiefen, z.B. in einer Tiefe von bis zu 20 km, großflächig entsprechend einer Wärmetauscherschlange an das Wasser übertragen werden, so daß es verdampft und der Dampf am Ende des Bohrlochs für Heizzwecke oder dgl. abgeführt werden kann. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren der Nutzung der Erdwärme als Energiequelle, bei denen in der äußeren Leitung eines doppelwandigen Rohres Oberflächenwasser in die Gesteinsspalten gepumpt, dort durch die Erdhitze erwärmt, in den tieferen Spalten wieder aufgefangen und schließlich im Inneren des Rohres wieder an die Erdoberflache gebracht wird, entfällt hierbei das doppelwandige Rohr. Darüber hinaus ergibt sich eine größere Wärmetauscherfläche.It is particularly favorable if the swivel angle position can be remotely controlled is. This enables the execution of any curved bores, even larger ones Depth. In particular, the bore can have a helical shape at a greater depth Course granted and the end of the hole elsewhere on the earth's surface can be chosen as the start of the hole. By pouring water into it Borehole can absorb geothermal energy at greater depths, e.g. at a depth of up to 20 km, transferred to the water over a large area corresponding to a heat exchanger coil be so that it evaporates and the steam at the end of the borehole for heating purposes or Like. Can be discharged. In contrast to known methods of using the Geothermal energy as an energy source, in which in the outer line of a double-walled Pipe surface water is pumped into the rock crevices, there by the heat of the earth warmed up, caught again in the deeper crevices and finally inside the Pipe is brought back to the earth's surface, the double-walled one is omitted here Pipe. In addition, there is a larger heat exchanger surface.

Besonders günstig ist es, wenn die Schwenkwinkellage des Bohrkopfes relativ zum benachbarten Bohrabschnitt in Abhängigkeit von einem vorgewählten Verlauf des Bohrloches steuerbar ist.It is particularly favorable if the swivel angle position of the drill head relative to the adjacent drilling section depending on a preselected course of the borehole is controllable.

Hierzu kann beispielsweise ein elektronischer Hahnrechner verwendet werden, der auf den gewünschten Verlauf des Bohrloches programmiert ist.For example, an electronic Hahn calculator can be used for this purpose programmed for the desired course of the drill hole.

Die Lenkeinrichtung kann in der Weise ausgebildet sein, daß eine Antriebswelle des Bohrkopfes in einem Kugelgelenk gelagert, über die Kardan-Gelenkanordnung mit einer Abtriebswelle des Drehantriebs verbunden und drehbar in einem Radial mitttels einer Spindel im benachbarten Bohrabschnitt verschiebbaren und um eine zur Verschieberichtung senkrechte Achse drehbaren Lager gelagert ist.The steering device can be designed in such a way that a drive shaft of the drill head mounted in a ball joint, via the cardan joint arrangement connected to an output shaft of the rotary drive and rotatable in a radial means a spindle in the adjacent drilling section and displaceable by one to the direction of displacement vertical axis rotatable bearing is mounted.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Schwenkwinkellage des bohrkopfes relativ zum angrenzenden Bohrabschnitt im Rnum erhalten bleibt, und zwar unabhängig von der Drehbewegung dieses Bohrabschnitts bzw. einer relativen Drehung von Bohrkopf und angrenzendem Bohrabschnitt.In this way it is ensured that the pivot angle position of the drill head is retained relative to the adjacent drilling section in the circumference, namely regardless of the rotational movement of this drilling section or a relative rotation of the drill head and the adjacent drill section.

Im einzelenen kann zu diesem Zweck die Spindel radial in Bezug auf'die Drehachse des an den Bohrkopf angrenzenden Bohrabschnitts in einem um diese Drehachse drehbaren Gestell gelagert sein, dessen Drehwinkellage über ein stufenlos regelbares Getriebe in Abhängigkeit von der Drehbewegung des an den Bohrkopf angrenzenden Bohrabschnitts so regelbar ist, daß die gewünschte Schwenkwinkellage beibehalten wird.In detail, for this purpose, the spindle can be radial with respect to 'die The axis of rotation of the drilling section adjoining the drill head in one about this axis of rotation be mounted rotatable frame, the angle of rotation via a continuously variable Gear as a function of the rotary movement of the drilling section adjoining the drilling head can be regulated in such a way that the desired pivot angle position is maintained.

Zur Messung der Lage des Bohrkopfs kann eine Bezugslage des Bohrkopfs mittels eines Kreisels vorgegeben werden.A reference position of the drill head can be used to measure the position of the drill head can be specified by means of a gyro.

Besonders günstig ist es, wenn mehr als zwei konische Bohrabschnitte hintereinander angeordnet sind und alle geradzahligen Bohrabschnitte mit dem einen und alle ungeradzahligen mit dem anderen der beiden relativ zueinander drehbaren Drehantriebsteile drehfest verbunden sind. Hierbei ergibt sich eine Aufteilung der Bohrarbeit auf eine entsprechende Vielzahl von Bohrabschnitten mit entsprechend höherer Bohrleistung und geringerer Blockierungsgefahr, auch bei größeren Bohrlochdurchmessern. Dennoch kommt man mit einem einzigen Antrieb für alle Bohrabschnitte aus.It is particularly favorable if more than two conical drilling sections are arranged one behind the other and all even-numbered drilling sections with the one and all odd numbers rotatable relative to each other with the other of the two Rotary drive parts are rotatably connected. This results in a division of the Drilling work on a corresponding variety of drilling sections with accordingly higher drilling capacity and lower risk of blockage, even with larger borehole diameters. Nevertheless, you can get by with a single drive for all drilling sections.

Wenn wenigstens ein nicht mit dem Bohrkopf drehfest verbundener Bohrabschnitt wenigstens ein durch radiale Verstellung mit der Bohrlochwand in Eingriff bringbares Bremsstück aufweist, dessen Stellweg in Abhängigkeit von der relativ zum Bohrloch gemessenen Drehzahl dieses Bohrabschnitts mit zunehmender Drehzahl selbsttätig vergößerbar ist, ist die Gefahr eines Durchrutschens dieses bohrabschnitts und damit die Gefahr einer Blockierung des gegensinnig rotierenden Bohrabschnitts noch geringer.If at least one drilling section that is not rotatably connected to the drilling head at least one which can be brought into engagement with the borehole wall by radial adjustment Has brake piece, the travel of which is dependent on the relative to the borehole measured speed of this drilling section automatically enlarges with increasing speed is, there is the risk of this drilling section slipping through and thus the risk a blockage of the counter-rotating drilling section even less.

FUr große Bohrtiefen bei Tiefbohrungen ist es sodann vorteilhaft, wenn wenigstens ein sich am Bohrloch abstützend mit eigenem Antrieb verfahrbarer Zugentlaster für eine Versorgungsleitung der Antriebe von Bohrvorrichtung und Zugentlaster der Bohrvorrichtung im Bohrloch nachführbar ist. Dieser Zugentlaster nimmt dann den Hauptteil des Gewichts der Versorgungsleitung auf, das mit zunehmender Bohrtiefe immer größer wird. Die Mitführung der Antriebsenergie in der Bohrvorrichtung kann dann entfallen.For large drilling depths in deep boreholes, it is then advantageous to if at least one can be moved with its own drive and is supported on the borehole Strain relief for a supply line for the drives of the drilling device and the strain relief the drilling device can be tracked in the borehole. This strain relief then takes most of the weight of the utility line, that with increasing drilling depth. The entrainment of the drive energy in the Drilling device can then be omitted.

Entsprechend geringer ist der Energieverbrauch der Bohrvorrichtung. Die Versorgungsleitung kann gleichzeitig auch zur Zufiihrung eines Kühlmittels für die Bohrvorrichtung und ihre Antriebe dienen.The energy consumption of the drilling device is correspondingly lower. The supply line can also be used to supply a coolant for the drilling device and its drives are used.

Eine besonders hohe Tragkraft des Zugentlasters ergibt sich,wenn es sich um ein Raupengang-Fahrwerk handelt.A particularly high load capacity of the strain relief results when it is a caterpillar gear running gear.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Erdbohrgeräts, das besonders für Tiefbohrungen geeignet ist, teilweise im Schnitt, Fig. 2 den Schnitt A-A der Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt B-B der Fig. 1, Fig. 4 den Schnitt C-C der Fig. 1, Fig. 5 den Schnitt D-D der Fig. 1, Fig. 6 ein erstes Ausftlhrungsbeispiel eines Zugentlasters ftir die Bohrvorrichtung nach Fig 1, teilweise im Schnitt, Fig, 7 den Zugentalster nach Fig. 6 in einer anderen Betriebslage, Fig. 8 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Zugentlasters für die Bohrvorrichtung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt, Fig. 9 den Schnitt E-E der Fig. 8, Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zugentlasters für die Bohrvorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 11 ein zweites, der Fig. 1 entsprechendes Ausführungsbeispiel im Querschnitt, Fig. 12 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bohrgeräts für Horizontalbohrungen, Fig. 13 den Schnitt F-F der Fig. 12 und Fig. 14 den Schnitt G-G der Fig. 12.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated below schematic drawings described in more detail. 1 shows a side view the drilling device of a first embodiment of an earth drilling device according to the invention, which is particularly suitable for deep drilling, partially in section, FIG. 2 the section A-A of Fig. 1, Fig. 3 shows section B-B of Fig. 1, Fig. 4 shows section C-C of Fig. 1, FIG. 5 the section D-D of FIG. 1, FIG. 6 a first exemplary embodiment of a Strain relief for the drilling device according to FIG. 1, partially in section, FIG. 7 the Zugentalster according to FIG. 6 in a different operating position, FIG. 8 shows a second exemplary embodiment of a strain relief for the drilling device according to FIG. 1, partly in section, Fig. 9 shows the section E-E of FIG. 8, FIG. 10 shows a third exemplary embodiment of a strain relief for the drilling device according to FIG. 1 in side view, FIG. 11 a second, FIG. 1 corresponding embodiment in cross section, FIG. 12 a side view the drilling device of a third embodiment of a drilling device according to the invention for horizontal bores, FIG. 13 the section F-F of FIG. 12 and FIG. 14 the section G-G of Figure 12.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Bohrvorrichtung 15 bildet einen Teil eines Rotations-Erdbohrgeräts, das besonders für Tiefbohrungen, aber auch für Horizontalbohrungen geeeignet ist.The drilling device 15 shown in FIGS. 1 to 5 forms a Part of a rotary earth auger, which is particularly suitable for deep drilling, but also for Horizontal drilling is suitable.

Die Bohrvorrichtung 15 besitzt mehrere, hier vier, konische Bohrabschnitte 16, 17, 18 und 19, die sich nach vorn verJüngen und zusammen mit einem Bohrkopf 20 einen Schneckenbohrer bilden.The drilling device 15 has several, here four, conical drilling sections 16, 17, 18 and 19, which taper towards the front and together with a drill head 20 form an auger.

Dabei sind die Steigungen der Gewindegänge benachbarter Bohrabschnitte gegensinnig, d.h. rechts- und linksgängig. Der Bohrabschnitt 16 enthält einen Drehantrieb 21 in Form eines Elektromotors, dessen Ständer bzw. Gehäuse starr mit dem Körper des Bohrabschnitts 16 verbunden ist. Die Abtriebswelle 22 des Motors 21 ist über Wellenabschnitte 23 bis 27, die durch Kardan-Gelenke 28 bis 32 drehfest verbunden sind, mit dem Bohrkopf 20 drehfest verbunden, wobei der Wellenabschnitt 27 in einem Kugelgelenk 33 im Bohrabschnitt 19 dreh- und schwenkbar gelagert ist.Here are the pitches of the threads of adjacent drilling sections in opposite directions, i.e. right and left hand. The drilling section 16 contains a rotary drive 21 in the form of an electric motor, the stand or housing of which is rigid with the body of the drilling section 16 is connected. The output shaft 22 of the motor 21 is over Shaft sections 23 to 27 which are non-rotatably connected by cardan joints 28 to 32 are, rotatably connected to the drill head 20, the shaft section 27 in a Ball joint 33 is rotatably and pivotably mounted in the drilling section 19.

Die Wellenabschnitte 22 bis 25 sind Jeweils in Gestellen 34 bis 36 drehbar gelagert. Die Gestelle 34 und 35 sind durch eine Stange 37 und Kardan-Gelenke 38, 39 gelenkig, aber drehfest verbunden. Auf den Wellenabschnitten 23 und 25 sind Zahnräder 40 und 41 drehfest gelagert. Die Zahnräder 40 und 41 stehen mit Innen-Zahnkränzen 42, 43 der Bohrabschnitte 17 und 19 in Eingriff.The shaft sections 22 to 25 are each in racks 34 to 36 rotatably mounted. The racks 34 and 35 are supported by a rod 37 and cardan joints 38, 39 articulated, but non-rotatably connected. On the shaft sections 23 and 25 are Gears 40 and 41 non-rotatably mounted. The gears 40 and 41 are with internal gear rings 42, 43 of the drilling sections 17 and 19 in engagement.

Wenn der Elektromotor 21 eingeschaltet ist, drehen sich die mit den Wellenabschnitten 23 und 24 huber die Zahnräder 40, 41 und Zahnkränze 42, 43 verbundenen Bohrabschnitte 17, 19 und der mit dem Wellenabschnitt 27 drehfest verbundene Bohrkopf 20 in der einen Richtung und der mit dem Gehäuse bzw. Ständer des Motors 21 direkt verbundene Bohrabschnitt 16 sowie der mit diesem huber das Gestell 34, die Stange 37 und das Gestell 35 drehfest verbundene Bohrabschnitt 18 in der entgegengesetzten Richtung. Da die gegensinnig rotierenden Bohrabschnitte auch gegensinnige Gewindesteigungen aufweisen, wird die gesamte Bohrvorrichtung 15 nur in einer Richtung unter Abstützung an den Seitenwänden des Bohrloches in diesem vorwärts bewegt. Dabei sind die Anzahlen der Gewindegänge und die Längen der Bohrabschnitte im Verhältnis zu ihrem Konuswinkel und ihrem mittleren Durchmesser so gewählt, daß die rechtsgängigen Bohrabschnitte zusammen das gleiche Drehmoment wie die links gängigen zusammen auf die Bohrvorrichtung 15 ausüben. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß nicht die links- oder die rechtsgängigen Bohrabschnitte im Bohrloch blockiert werden, solange sie sich in Erdschichten von im wesentlichen gleicher Dichte befinden. Wenn die Erdschichten, in denen sich die einzelnen Bohrabschnitte befinden, dagegen stark unterschiedliche Dichten aufweisen, kann der rechtsgängige oder der linksgängige Teil der Bohrvorrichtung, je nach dem welcher sich in der im Mittel dichteren Erdschicht befindet, blockiert werden, so daß kein ehwandfreies Bohren mehr gewährleistet ist. Um auch dies zu vermeiden, ist der Bohrabschnitt 16 mit radial verstellbaren Bremsstücken 44 und 45 versehen. Dies sind um Gelenke 46 und 47 schwenkbare Klappen. Ihre Verschwenkung erfolgt mittels eines nicht dargestellten Stellantriebs Über Spindeln 48 und 49 in Abhängigkeit von einer Differenz der relativ zum Bohrloch gemessenen absoluten Drehzahlen der gegensinnig rotierenden Bohrabschnitte. Die Drehzahl der Bohrabschnitte 16, 18 und damit auch die des Bohrkopfes 20 wird durch eine am Bohrabschnitt 16 angebrachte, nicht dargestellte Tastrolle gemessen, die an der Wand des Bohrloches anliegt. Die Drehzahl der anderen Bohrabschnitte 17 und 19 kann auf die gleiche Weise gemessen werden. Die Absolutwerte der Drehzahlen der gegensinnig rotierenden Bohrabschnitte werden in einem Vergleicher verglichen, und eine Differenz verstellt über den Stellantrieb und die Spindeln 48, 49 die Bremastücke 44 und 45 so, daß die Differenz wieder zu Null wird. Die Absolutwerte der Drehzahlen der gegensinnig rotierenden Bohrabschnitte sind dann gleich, so daß sich die Vorschub- und die Bohrleistung gleichmäßig auf die gegensinnig rotierenden Bohrabschnitte verteilen.When the electric motor 21 is switched on, the rotate with the Shaft sections 23 and 24 connected via the gears 40, 41 and ring gears 42, 43 Drilling sections 17, 19 and the drill head connected non-rotatably to the shaft section 27 20 in one direction and that with the housing or stator of the motor 21 directly connected drilling section 16 and the huber with this frame 34, the rod 37 and the frame 35 non-rotatably connected drilling section 18 in the opposite Direction. Since the drilling sections rotating in opposite directions also have opposite thread pitches have, the entire drilling device 15 is only supported in one direction on the side walls of the borehole in this moved forward. Here are the numbers the threads and the lengths of the drill sections in relation to their cone angle and their mean diameter selected so that the right-hand drilling sections together the same torque as the one commonly used on the left together on the drilling jig 15 exercise. In this way it is ensured that not the left-handed or right-handed ones Drill sections in the borehole are blocked as long as they are in layers of earth are essentially the same density. If the layers of earth in which the individual drill sections are located, but have very different densities, can be the right-hand or the left-hand part of the drilling device, depending on the which is located in the middle layer of the earth, which is denser, are blocked, so that no wall-free drilling is guaranteed. To avoid this too, the drilling section 16 is provided with radially adjustable brake pieces 44 and 45. These are hinges 46 and 47 pivotable flaps. Your pivoting takes place by means of an actuator, not shown, via spindles 48 and 49 as a function from a difference between the absolute speeds measured relative to the borehole counter-rotating drilling sections. The speed of rotation of the drilling sections 16, 18 and thus also that of the drill head 20 is attached to the drill section 16 by a Measured feeler roller, not shown, which rests against the wall of the borehole. the The rotational speed of the other drilling sections 17 and 19 can be measured in the same way will. The absolute values of the speeds of the drilling sections rotating in opposite directions are compared in a comparator, and a difference is adjusted via the actuator and the spindles 48, 49 the brake pieces 44 and 45 so that the difference is again Becomes zero. The absolute values of the speeds of the drilling sections rotating in opposite directions are then the same, so that the feed rate and the drilling capacity are evenly distributed distribute the counter-rotating drilling sections.

Fig. 5 stellt in größerem Maßstab den Schnitt D-D des Bohrabschnitts 19 mit einer selbsttätigen Lenkeinrichtung dar, die in Fig. 1 aus Platzmangel nicht dargestellt ist. Diese Lenkeinrichtung enthält einen Stellantrieb 50 für eine parallel zu einer Axialebene verlaufende Spindel 51 mit einer Spindelmutter 52. Seitlich an der Spindelmutter 52 ist ein Lager 53 um eine zur Spindel 51 und zur genannten Axialebene senkrechte Achse drehbar angebracht. Das Lager 53 hat eine durchgehende Längsbohrung, die von dem Wellenabschnitt 27 drehbar durchsetzt ist.Fig. 5 shows on a larger scale section D-D of the drilling section 19 with an automatic steering device, which is not shown in FIG. 1 for lack of space is shown. This steering device includes an actuator 50 for a parallel Spindle 51 extending to an axial plane with a spindle nut 52. Laterally on the spindle nut 52 is a bearing 53 around one to the spindle 51 and to said Axial plane vertical axis mounted rotatably. The bearing 53 has a continuous Longitudinal bore through which the shaft section 27 rotatably passes through.

Die Teile 50 bis 53 befinden sich in einem gehäuseartigen Gestell 54 mit einem Außenzahnkranz 55, das koaxial im Bohrabschnitt 19 drehbar gelagert ist und einen radialen Durchtrittsschlitz 56 fUr den Wellenabschnitt 27 aufweist. Ein in den AuBenzahnkranz 55 eingreifendes Zahnrad 57 steht gleichzeitig mit einem Innenzahnkranz 58 an der Innenseite des Bohrabschnitts 19 in Eingriff. Das Zahnrad 57 wird über ein nicht dargestelltes stufenlos regelbares Getriebe vom Wellenabschnitt 27 angetrieben.The parts 50 to 53 are located in a housing-like frame 54 with an external ring gear 55 which is rotatably mounted coaxially in the drilling section 19 and has a radial passage slot 56 for the shaft section 27. A gear 57 engaging in the external gear rim 55 is at the same time as one Internal ring gear 58 on the inside of the drilling section 19 in engagement. The gear 57 is via a continuously variable transmission, not shown, from the shaft section 27 powered.

Dieses Getriebe wird in Abhängigkeit von der Differenz eines Sollwertsignals und eines Istwertsignals gesteuert. Das Sollwertsignal kann von Hand oder selbsttätig durch ein festgelegtes Programm von einem elektronischen Rechner ferngesteuert werden.This transmission is dependent on the difference in a setpoint signal and an actual value signal. The setpoint signal can be done manually or automatically can be remotely controlled by an electronic computer using a set program.

Das Istwertsignal wird von einem Kreisel K geliefert, der im Gestell 54 angeordnet ist. Das stufenlos regelbare Getriebe wird so gesteuert, daß die genannte Differenz von Soll- und Istwertsignal zu Null wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Gestell 54 und damit auch der Schlitz 56 und der Wellenabschnitt 27 unabhängig von der Drehung der Bohrvorrichtung 15 bzw. des Bohrabschnitts 19 stets die gewünschte (programmierte) Drehwinkellage in Bezug auf die (gedachte) Drehachse des Bohrabschnitts 19 bzw. den Raum beibehält. Das heißt, die Axialebene, in der der Wellenabschnitt 27 mittels Stellantrieb 50, Spindel 51 und Mutter 52 verschwenkt wird, ist verdrehbar, behält aber ihre jeweils eingestellte Lage im Raum bei. Der durch die Betätigung des Stellantriebs 50 eingestellte Schwenkwinkel zwischen Wellenabschnitt 27 und Drehachse des Bohrabschnitts 19 bestimmt dann den Krümmungsradius der Bander Bohrvorrichtung 15 im Erdreich.The actual value signal is supplied by a gyro K in the frame 54 is arranged. The continuously variable transmission is so controlled that said difference between the setpoint and actual value signal becomes zero. In this way it is ensured that the frame 54 and thus also the slot 56 and the shaft section 27 independently of the rotation of the drilling device 15 or of the drilling section 19 always the desired (programmed) angle of rotation in relation to the (imaginary) The axis of rotation of the drilling section 19 or the space is retained. That is, the axial plane, in which the shaft section 27 by means of an actuator 50, spindle 51 and nut 52 is pivoted, can be rotated, but retains its set position in the Space at. The pivot angle set by actuating the actuator 50 between the shaft section 27 and the axis of rotation of the drilling section 19 then determines the Radius of curvature of the band drilling device 15 in the ground.

Dabei ist der Wellenabschnitt 26, um das Schwenken des Wellennbschnitts 27 im Kugelgelenk 33 zu ermöglichen, teleskopierbar und mehrkantig. Der Stellantrieb 50 kann ebenfalls durch eine von Hand oder durch das Programm eines elektronischen Rechners gesteuerte Lageregeleinrichtung ferngesteuert betätigt werden.The shaft section 26 is here to allow the shaft section to pivot 27 to allow in the ball joint 33, telescopic and polygonal. The actuator 50 can also be done by hand or by program of an electronic Computer-controlled position control device can be operated remotely.

Die Istlagemessung der Bohrvorrichtung kann von der Erdoberfläche aus durch Radar erfolgen.The actual position of the drilling device can be measured from the surface of the earth done by radar.

Mittels dieser ferngesteuert lenkbaren Bohrvorrichtung ist es daher möglich, nicht nur geradlinige, sondern auch krummlinige Erdbohrungen, sei es Tief- oder Horizontalbohrungen, ferngesteuert auszuführen, ohne daß ein längeres Bohrgestänge o. dgl.It is therefore by means of this remotely steerable drilling device possible, not only straight, but also curvilinear earth boreholes, be it deep or horizontal drilling can be carried out remotely without the need for a longer drill pipe or the like

zwischen einem ortsfesten Drehantrieb und der Bohrvorrichtung erforderlich ist. So ist es möglich, den Verlauf des Bohrloches so zu wählen, daß Anfang und Ende des Bohrloches an der Erdoberfläche liegen und das Bohrloch in großer Tiefe schraubenlinienförmig verläuft, wenn in das Bohrloch zur Ausnutzung der Erdwärme Wasser gefüllt werden soll. Ein schraubenlinienfbrmiges Bohrloch wirkt wie eine Wärmetauscherschlange mit großer Oberflache, so daß ein wirksamer Wärmeaustausch stattfinden kann. Je nach Bohrtiefe kann das Wasser bereits im Bohrloch in Dampf umgewandelt und als solcher am Ende des Bohrloches entnommen werden, beispielsweise zu Heizzwecken. Andererseits ist es auch möglich, Bohrungen unter Flüssen, Gebäuden oder durch Gebirge hindurch ferngesteuert auszuführen.required between a stationary rotary drive and the drilling device is. So it is possible to choose the course of the borehole so that the beginning and The end of the borehole is on the surface of the earth and the borehole is at a great depth Helical when in the borehole to utilize geothermal energy Water should be filled. A helical borehole acts like one Heat exchanger coil with a large surface area, so that an efficient heat exchange can take place. Depending on the drilling depth, the water can turn into steam in the borehole converted and removed as such at the end of the borehole, for example for heating purposes. On the other hand, it is also possible Holes under Remote control of rivers, buildings or mountains.

In allen Fällen bewirkt die konische Form der Bohrvorrichbtung eine seitliche Verdrängung des Erdreichs unter gleichzeitiger Verdichtung der Wand des Bohrloches.In all cases, the conical shape of the Bohrvorrichbtung causes a lateral displacement of the soil with simultaneous compaction of the wall of the Borehole.

Obwohl es möglich ist, die Versorgungsenergie für den Drehantrieb 21 mitzuführen, beispielsweise in Form von Brennstoff bei Ausbildung des Drehantriebs 21 als Verbrennungskraftmaschine, ist es in vielen Fällen vorteilhaft oder zweckmäßig, die Versorgungsenergie über Zuleitungen von einem ortsfesten, vorzugsweise oberirdischen, Depot aus zuzuführen. Dies verringert das Gewicht der Bohrvorrichtung, was besonders für Aufwärtsbohrungen von Vorteil ist. Da mit zunehmender Tiefe die Versorgungs- bzw. Zuleitungen entsprechend länger werden, nimmt Jedoch deren Gesamtgewicht zu. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn es sich nicht oder nicht nur um elektrische Leitungen, sondern (auch) um Rohrleitungen, wie Schläuche handelt, wobei entsprechend tiefe Bohrungen wegen der hohen Temperatur (der Erdtemperaturanstieg beträgt etwa 1 0C pro 30 m Bohrtiefe) zur Zuführung von Kühlmittel zwingen können, insbesondere zur Kühlung temperaturempfindlicher Einrichtungen der Bohrvorrichtung, wie der Antriebe und der Steuer- und Regeleinrichtungen. Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, die Zuleitungen durch Zugentlastei, wie sie in den Fig. 6 bis 10 dargestellt sind, in bestimmten Abständen zu entlasten.Although it is possible to use the power supply for the rotary actuator 21 carry along, for example in the form of fuel when the rotary drive is formed 21 as an internal combustion engine, in many cases it is advantageous or expedient to the supply energy via supply lines from a stationary, preferably above-ground, To supply depot. This reduces the weight of the drilling device, which is particularly important is beneficial for upward drilling. Since with increasing depth the supply or leads become longer, their total weight increases. This is especially true if it is not electrical or not only electrical Lines, but (also) pipelines, such as hoses, whereby accordingly deep boreholes because of the high temperature (the earth temperature rise is approx 1 0C per 30 m drilling depth) can force the supply of coolant, in particular for cooling temperature-sensitive devices of the drilling device, such as the drives and the control and regulation devices. It may be useful to connect the supply lines by Zugentlastei, as shown in Figs. 6 to 10, in certain To relieve intervals.

Zu diesem Zweck sind die in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Zugentlaster der Bohrvorrichtung mittels eines eigenen Antriebs nachführbar und an der Wand des Bohrlochs abstützbar.The strain reliefs shown in FIGS. 6 to 10 are used for this purpose the drilling device can be tracked by means of its own drive and on the wall of the Borehole can be supported.

So enthält der Zugentlaster 59 nach den Fig. 6 und 7 ein Rohr 60 mit Außengewinde, auf dem ein Ring 61 mit entsprechendem Innengewinde und Außengewinde angeordnet ist. Im Ring 61 ist ein motorgetriebenes Rad 62 gelagert, das sich am Rohrumiang zwischen den Gewindestegen abstützt und von diesen geführt wird. Das Rad 62 und der Rohrumfang zwischen den Gewinde stegen können dabei mit ineinandergreifenden Verzahnungen versehen sein. In radialen Bohrungen des Rings 61 sind ferner Zapfen 63 radial, durch entsprechende Antriebe, ein- und ausfahrbar gelagert. Am einen Ende ist das Rohr 60 mit einem Bund 64 versehen, der ebenso wie der Ring 61 mit radial ein- und ausfahrbaren Zapfen 63 versehen ist.Thus, the strain relief 59 according to FIGS. 6 and 7 includes a tube 60 External thread on which a ring 61 with corresponding internal thread and external thread is arranged. In the ring 61, a motor-driven wheel 62 is mounted, which is on Rohrumiang between supports the thread webs and guided by them will. The wheel 62 and the pipe circumference between the thread can stay with it be provided interlocking teeth. In radial holes in the ring 61, pins 63 are also radially retractable and extendable by appropriate drives stored. At one end, the tube 60 is provided with a collar 64, which like the ring 61 is provided with radially retractable and extendable pins 63.

Wenn das Rad 62 angetrieben wird und die Zapfen 63 des Rings 61 ausgefahren sind, so daß sie in die Wand des bohrlochs 65 eingreifen, dagegen die Zapfen 63 des Bundes 64 eingefahren sind, dreht sich das Rohr 60 im Ring 61. Durch diese Drehung wird das Rohr 60 im Bohrloch 65 verschoben, z.B. nach unten, aus der in Fig. 6 dargestellten Lage in die in Fig. 7 dargestellte Lage. In der neuen Lage werden dann die Zapfen 63 des Rings 61 eingefahren und die Zapfen 63 im Bund 64 ausgefahren. Auf diese Weise wird das Rohr 60 über den Bund 64 und seine Zapfen 63 im Bohrloch 65 abgestützt. Nunmehr wird die Drehrichtung des Rades 62 umgekehrt, so daß sich der Ring 61 auf dem Rohr 60 zum Bund 64 hin verlagert. Hier werden wieder die Zapfen 63 des Rings 61 aus- und die des Bundes 64 eingefahren. Eine erneute Umkehr der Drehrichtung des Rades 62 ergibt einen weiteren Vorschub des Rohrs 60. Auf diese Weise kann das Rohr 60 im "Raupengang" weiterbewegt werden.When the wheel 62 is driven and the pin 63 of the ring 61 is extended are so that they engage in the wall of the borehole 65, while the pins 63 of the collar 64 are retracted, the tube 60 rotates in the ring 61. This rotation For example, the pipe 60 is displaced in the borehole 65, e.g. downward, out of that shown in FIG Position in the position shown in FIG. The tenons are then in the new position 63 of the ring 61 retracted and the pins 63 in the collar 64 extended. To this The pipe 60 is supported in the borehole 65 via the collar 64 and its pin 63. Now the direction of rotation of the wheel 62 is reversed, so that the ring 61 is on the tube 60 is shifted towards the collar 64. Here again the pins 63 of the ring 61 extended and federal 64 retracted. Another reversal of the direction of rotation of the wheel 62 results in a further advance of the tube 60. In this way, that can Pipe 60 are moved further in the "caterpillar gear".

Das Rohr 60 nimmt die durch seine zentrale Bohrung hindurchgeführte und darin zur Zugentlastung befestigte Bohrvorrichtungs-Zuleitung mit, die gleichzeitig der Versorgung der Zugentlaster-Antriebe dient. Mehrere dieser Zugentlaster 59 können in einer Anzahl und in Abständen, die der Bdrungstiefe und dem Gewicht der Zuleitung entsprechen, aufeinanderfolgen.The tube 60 takes the one passed through its central bore and in it for strain relief fastened drilling device supply line, which at the same time serves to supply the strain relief drives. Several of these strain reliefs 59 can in a number and at intervals that correspond to the penetration depth and the weight of the supply line correspond to one another.

Die Fig. 8 und 9 zeigen einen Zugentlaster 59', dessen Fahrwerk mehrere sich an der Bohrlochwand abstUtzende Raupenketten 66 aufweist. Die Raupenketten 66 laufen an der Innenseite 60' vor und an der Außenseite zurück, oder umgekehrt, Je nach Vorschubrichtung. Sie sind über Rollen 67 geleitet, die in Ausschnitten an den Rohrenden gelagert sind. Wenigstens eine Rolle 67 Jeder Raupenkette 66 wird durch den eigenen Antrieb des Zugentla8ters 59' angetrieben.8 and 9 show a strain relief 59 ', the chassis of which has several has caterpillars 66 supported on the borehole wall. The caterpillars 66 run forward on the inside 60 'and back on the outside, or vice versa, Depending on the direction of feed. They are passed over rollers 67 that are cut out are stored at the pipe ends. At least one role 67 everyone Caterpillar 66 is driven by its own drive of the strain relief 59 '.

Der Zugentlaster 59" nach Fig. 10 hat zwei Rohrabschnitte 60" mit einerseits einem rechts- und andererseits einem linksgängigen Außengewinde. Beide werden gegensinnig angetrieben, wie die Bohrabschnitte 16 und 17 nach Fig. 1, so daß ihre in die Wand des Bohrlochs eingreifenden Gewinde stege für einen gleichgerichteten Vorschub sorgen.The strain relief 59 "according to FIG. 10 has two pipe sections 60" on the one hand a right-hand and on the other hand a left-hand male thread. Both are driven in opposite directions, like the drilling sections 16 and 17 according to FIG. 1, so that their engaging in the wall of the hole thread webs for a rectified Provide feed.

Fig. 11 stellt einen Querschnitt durch ein zweites AusfUhrungst beispiel der Bohrvorrichtung 15' dar, bei der der Drehantrieb 21' einen Ständer 68 mit zwei gegensinnig angetriebenen Rotoren 69 und 70 aufweist. Der Rotor 69 treibt die geradzahligen Bohrabschnitte 16', 18' (Fig. 1 und 11) über auf der Welle des Rotors 69 drehfest angebrachte Zahnräder und Innen-Zahnkränze der Bohrabschnitte in der einen Richtung, dagegen der Rotor 70 die ungeradzahligen Bohrabschnitte 17' und 19' in der entgegengesetzten Drehrichtung an.11 shows a cross section through a second embodiment the drilling device 15 ', in which the rotary drive 21' has a stand 68 with two having rotors 69 and 70 driven in opposite directions. The rotor 69 drives the even-numbered ones Drilling sections 16 ', 18' (Fig. 1 and 11) on the shaft of the rotor 69 for rotation therewith attached gears and internal gear rims of the drilling sections in one direction, on the other hand, the rotor 70 has the odd-numbered drilling sections 17 'and 19' in the opposite one Direction of rotation.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Bohrvorrichtung 15" nach den Fig. 12 bis 14, die zur Ausführung von Horizontalbohrungen dient, weisen die Bohrabschnitte 71 und 72 radiale Kratzbandförderer 73 in gleichen Winkelabständen auf. Von diesen Kratzbandiörderern sind auch in Vorschlbrichtung der Bohrvorrichtung 15" mehrere hintereinander angeordnet und so in ihrer radialen Länge abgestuft, daß ihre Umhüllende weitgehend konisch ist, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 12 angedeutet ist.In the embodiment of the drilling device 15 ″ according to FIGS. 12 to 14, which is used to carry out horizontal bores, have the drilling sections 71 and 72 radial scraper belt conveyor 73 at equal angular intervals. Of these Scraper belt conveyors are also several in the preliminary direction of the drilling device 15 ″ arranged one behind the other and so graduated in their radial length that their envelope is largely conical, as indicated by the dashed lines in FIG is.

Stattdessen ist es auch möglich, Jeden der in Fig. 14 dargestellten Kratzbandförderer 73 so auszubilden, daß er sich ueber die gesamte Länge des Bohrabschnitts 71 bzw. 72 erstreckt und in seiner radialen Länge linear nach vorn abnimmt.Instead, it is also possible to use any of those shown in FIG To train scraper belt conveyor 73 so that it extends over the entire length of the drilling section 71 or 72 extends and linearly decreases in its radial length to the front.

Die Kratzbandf8rderer 73 rotieren gegensinnig als ganzes um die Mittelachse der Bohrvorrichtung und tragen dabei das Erdreich von der Wandung des Bohrlochs bis auf das gewünschte Maß ab.The scraper belt conveyors 73 rotate in opposite directions as a whole around the central axis the drilling device and thereby carry the soil from the wall of the borehole down to the desired size.

Der größte Durchmesser der Umhüllenden des Bohrabschnitts 71 ist etwa gleich dem kleinsten Durchmesser der Umhüllenden des Bohrabschnitts 72, so daß beide Bohrabschnitte 71, 72 nur einen Teil der gesamten Bohrarbeit zu leisten haben.The largest diameter of the envelope of the drilling section 71 is approximately equal to the smallest diameter of the envelope of the drilling section 72, so that both Drilling sections 71, 72 only have to perform part of the entire drilling work.

Der in Fig. 14 links oben oberhalb eines etwa in der Mitte der Bohrvorrichtung 15" in der Längsrichtung verlaufenden Bandförderers 74 eintreffende Kratzbandförderer 73 befördert das abgetragene Erdreich auf den Bandförderer 74, gegebenmfalls über eine radiale Rutsche 75. Der Bandförderer 74 befördert das Erdreich nach hinten aus der Bohrvorrichtung 15", gegebenenfalls in Förderwagen, die es aus dem Bohrloch 65 entfernen.The one in Fig. 14 top left above one approximately in the middle of the drilling device 15 "in the longitudinal direction of the belt conveyor 74 arriving scraper belt conveyor 73 conveys the removed soil onto the belt conveyor 74, possibly over a radial chute 75. The belt conveyor 74 conveys the soil to the rear from the drilling device 15 ″, possibly in a truck that takes it out of the borehole 65 remove.

Während in diesem Ausführungsbeispiel die Drehbewegung der Bohrabschnitte 71, 72 wiederum zwar gegensinnig erfolgt und von einem gemeinsamen inneren Drehantrieb 21" abgeleitet ist, bewirkt sie hier keinen Vorschub der Bohrvorrichtung 15". Dieser wird vielmehr durch den Bohrabschnitten 71 und 72 nachgeschaltete Vorschubantriebsabschnitte 76 und 77 bewirkt. Diese Abschnitte haben Fahrwerke mit in Längsrichtung der Bohrvorrichtung 15" umlaufenden Raupenketten 78. Die Raupenketten 78 stützen sich einerseits an einem zylindrischen Gestell 79 und andererseits an der Wand des Bohrlochs 65 ab. Auch diese Abschnitte 76, 77 erhalten die Antriebskraft vom gleichen Drehantrieb 31 huber nicht dargestellte Getriebeeinrichtungen.While in this embodiment the rotary movement of the drilling sections 71, 72 again takes place in opposite directions and from a common internal rotary drive 21 "is derived, it causes no advance of the drilling device 15" here. This rather, feed drive sections connected downstream of the drilling sections 71 and 72 are used 76 and 77 causes. These sections have undercarriages with in the longitudinal direction of the drilling device 15 "revolving caterpillars 78. The caterpillars 78 are supported on the one hand a cylindrical frame 79 and on the other hand on the wall of the borehole 65. These sections 76, 77 also receive the driving force from the same rotary drive 31 hub gear devices, not shown.

Ein weiterer Abschnitt 80 der Bohrvorrichtung 15" ist so ausgebildet, daß er selbsttätig eine Armierung aus einem Stahlnetz für eine Betonauskleidung zwischen Bohrlochwand und Bohrvorrichtung 15" einzieht. Der Beton für die Auskleidung wird dann anschließend durch einen letzten Abschnitt 81 der Bohrvorrichtung 15" eingefüllt.Another section 80 of the drilling device 15 "is designed so that that he automatically reinforces a steel mesh for a concrete lining between borehole wall and drilling device 15 "moves in. The concrete for the lining is then then subsequently through a last section 81 of the drilling device 15 " filled.

Der Bohrkopf 20 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 12 und seine Lenkeinrichtung können ebenso ausgebildet sein wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Anstelle der dargestellten Bohrabschnitte 71, 72 mit Kratzbandförderern 73 können auoh Schneckengewinde-Bohrabschnitte wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig.The drill head 20 of the embodiment according to FIG. 12 and its steering device can be designed in the same way as in the embodiment according to FIG. 1. Instead of the drilling sections shown 71, 72 with scraper belt conveyors 73 can also be screw thread drilling sections as in the exemplary embodiment Fig.

1 vorgesehen sein. Diese ermöglichen das Durchbohren härterer Erdschichten, z.B. Gesteinsschichten.1 may be provided. These enable the drilling of harder layers of earth, e.g. rock layers.

Claims (15)

Patentansprüche 1. Rotation-Erdbohrgerät mit einer hohlen Bohrvorrichtung, die durch einen gemeinsamen inneren Drehantrieb gegensn,nnig angetriebene, sich nach vorn in wesentlichen ko nisch verjüngende Bohrabschnitte aufweist , dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung (15; 15') einen Schneckenbohrer aufweist und die Schneckengewindesteigungen der gegensinnig rotierenden konischen Bohrabschnitte (16 bis 19; 1G' bis 19') gegensinnig sind. Claims 1. Rotary earth auger with a hollow drilling device, which are driven in opposite directions by a common internal rotary drive has forward essentially ko cally tapering drilling sections, thereby characterized in that the drilling device (15; 15 ') comprises an auger and the screw thread pitches of the counter-rotating conical drilling sections (16 to 19; 1G 'to 19') are in opposite directions. 2. Rotations-Erdbohrgerät mit einer hohlen Bohrvorrichtung, die durch einen gemeinsamen inneren Drehantrieb gegensinnig angetriebene, sich nach vorn im wesentlichen konisch verjüngende Bohrabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an jeden im wesentlichen konischen Bohrabschnitt (71, 72) ein Vorschubantriebsabschnitt (76, 77) mit auf einem zur Bohrachse konrentriscben Umkreis liegenden und sich im Bohrloch (65) abstützenden Fahrwerk (78) anschließt, wobei der Umkreisdurchmesser gleich dem größten Durchmesser des vorangehenden konischen Bohrabschnitts (71, 72) ist.2. Rotary earth auger with a hollow boring device going through a common inner rotary drive driven in opposite directions, moving forward in the has substantially conically tapering drilling sections, characterized in that that on each substantially conical drilling section (71, 72) there is a feed drive section (76, 77) with lying on a circumcircle conrentriscben to the drilling axis and in the Borehole (65) supporting the chassis (78), the circumferential diameter equal to the largest diameter of the preceding conical drilling section (71, 72) is. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen konischen Bohrabschnitte (71, 72) jeweils wenigstens einen Kratzbandförderer (73) mit radial zur Drehachse der Bohrabschnitte (71, 7?) verlaufende; Förderrichtung aufweisen und sich innerhalb der Bohrvorrichtung (15") längs dieser ein Bandförderer (74) erstreckt.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the substantially conical drilling sections (71, 72) each at least one scraper belt conveyor (73) with radial to the axis of rotation of the drilling sections (71, 7?) extending; Conveying direction have and within the drilling device (15 ") along this a belt conveyor (74) extends. 4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß das Fahrwerk ein Kettenfahrwerk (78) ist.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the chassis is a crawler gear (78). 5. Gerät nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spitze der Bohrvorrichtung (15; 15'; 15") ein Bohrkopf (20) angeordnet ist und mit dem benachbarten Bohrabschnitt (19; 19'; 72) über eine Kugel- und Kardan-Gelenkanordnung (31, 32, 33) verbunden ist und daß die relative Schwenkwinkellage des Bohrkopfes (20) und des benachbarten Bohrabschnitts (19; 19'; 72) steuerbar ist. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that at the tip of the drilling device (15; 15 '; 15 ") a drill head (20) is arranged and with the adjacent drilling section (19; 19 '; 72) via a ball and cardan joint arrangement (31, 32, 33) is connected and that the relative pivot angle position of the drill head (20) and the adjacent drilling section (19; 19 '; 72) is controllable. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwinkellage selbsttätig steuerbar ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the pivot angle position is automatically controllable. 7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwinkellage fernsteuerbar ist.7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the pivot angle position is remotely controllable. 8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwinkellage in Abhängigkeit von einem vorgewähl ten Verlauf des Bohrloches (65) steuerbar ist.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the pivot angle position can be controlled as a function of a preselected course of the borehole (65). 9. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebswelle (27) des Bohrkopfes (20) in einem Kugelgelenk (33) gelagert, über die Kardan-Gelenkanordnung (31, 32)mit einer Abtriebswelle (22) des Drehantriebs (21; 21'; 21") verbunden und drehbar in einem Radial mittels einer Spindel (51) im benachbarten Bohrabschnitt (19; 19'; 72) verschiebbaren und um eine zur Verschieberichtung senkrechte Achse drehbaren Lager (53) gelagert ist. 9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that that a drive shaft (27) of the drill head (20) is mounted in a ball joint (33), Via the cardan joint arrangement (31, 32) with an output shaft (22) of the rotary drive (21; 21 '; 21 ") connected and rotatable in a radial by means of a spindle (51) in the adjacent drilling section (19; 19 '; 72) displaceable and around one to the displacement direction vertical axis rotatable bearing (53) is mounted. 10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (51) radial in Bezug auf die Drehachse des an dem Bohrkopf (20) angrenzenden Bohrabschnitts (19; 19'; 72) in einem um diese Drehachse drehbaren Gestell (54) gelagert ist, dessen Drehwinkellage über ein stufenlos regelbares Getriebe in Abhängigkeit von der Drehbewegung des an dem Bohrkopf (20) angrenzenden Bohrabschnitts (19; 19'; 72) so regelbar ist, daß die gewünschte Schwenkwinkellage beibehalten wird.10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the spindle (51) radially with respect to the axis of rotation of the drilling section adjoining the drilling head (20) (19; 19 '; 72) is mounted in a frame (54) rotatable about this axis of rotation, the Rotation angle position via an infinitely variable Gearbox dependent of the rotary movement of the drilling section (19; 19 'adjacent to the drilling head (20)); 72) can be regulated in such a way that the desired swivel angle position is maintained. 11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugslage des Bohrkopfes (20) mittels eines Kreisels (K) vorgegeben wird.11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the reference position of the drill head (20) is specified by means of a gyro (K). 12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei konische Bohrabschnitte (16 bis 19; 16' bis 19') hintereinander angeordnet sind und alle geradzahligen Bohrabschnitte (16, 18; 16', 18') mit dem einen und alle ungeradzahligen mit dem anderen der beiden relativ zueinander drehbaren Drehantriebsteile (21, 22; 69; 70) drehfest verbunden sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that that more than two conical drilling sections (16 to 19; 16 'to 19') one behind the other are arranged and all even-numbered drilling sections (16, 18; 16 ', 18') with the one and all odd numbers rotatable relative to each other with the other of the two Rotary drive parts (21, 22; 69; 70) are non-rotatably connected. 13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein nicht mit dem Bohrkopf (20) drehfest verbundener Bohrabschnitt (16) wenigstens ein durch radiale Verstellung mit der Bohrlochwand in Eingriff bringbares Bremsstück (44; 45) aufweist, dessen Stellweg in Abhängigkeit von der relativ zum Bohrloch (65) gemessenen Drehzahl diese Bohrabschnitts (16) mit zunehmender Drehzahl selbsttätig vergößerbar ist.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that that at least one non-rotatably connected to the drill head (20) drilling section (16) at least one which can be brought into engagement with the borehole wall by radial adjustment Brake piece (44; 45), the travel of which is dependent on the relative to the Borehole (65) measured speed of this drilling section (16) with increasing speed can be enlarged automatically. 14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein sich im Bohrloch (65) abSUtzend mit eigenem Antrieb verfahrbarer Zugentlaster (59; 59'; 59") für eine Versorgungsleitung der Antriebe von Bohrvorrichtung (15; 15') und Zugentlaster (59; 59', 59") der Bohrvorrichtung im Bohrloch nachfUhrbar ist.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that that at least one in the borehole (65) can be displaced with its own drive Strain relief (59; 59 '; 59 ") for a supply line for the drives of the drilling device (15; 15 ') and strain relief (59; 59', 59 ") of the drilling device can be tracked in the borehole is. 15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugentlaster (59) ein Raupengang-Fahrwerk (61 bis 64) aufweist.15. Apparatus according to claim 14, characterized in that the strain relief (59) has a caterpillar running gear (61 to 64).
DE19792946873 1979-11-21 1979-11-21 Rotary driven earth auger Expired DE2946873C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792946873 DE2946873C2 (en) 1979-11-21 1979-11-21 Rotary driven earth auger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792946873 DE2946873C2 (en) 1979-11-21 1979-11-21 Rotary driven earth auger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2946873A1 true DE2946873A1 (en) 1981-07-23
DE2946873C2 DE2946873C2 (en) 1983-09-29

Family

ID=6086495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792946873 Expired DE2946873C2 (en) 1979-11-21 1979-11-21 Rotary driven earth auger

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2946873C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5031707A (en) * 1988-05-13 1991-07-16 Gerasimenko Nikolai P Apparatus for making holes in soil
WO2005071209A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-04 Abi Gmbh Positive displacement drill
WO2016035066A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-10 HAYIK, Isaak Self propelling subterranean vehicle
WO2019086870A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-09 Lorenzo Conti Propulsion in granular media
IL277998B1 (en) * 2020-10-11 2023-08-01 The bomb small bunker

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1388545A (en) * 1917-12-03 1921-08-23 William J Bohan Self-intrenching subsurface land-torpedo
DE1161524B (en) * 1956-02-18 1964-01-23 Deilmann Bergbau G M B H C Method and device for producing drill shafts and similar bores
DE1193081B (en) * 1963-02-14 1965-05-20 Frank Arnold Nix Dipl Ing Device for driving up a tunnel with a circular cross-section or the like.
US3375885A (en) * 1965-09-13 1968-04-02 California Inst Res Found Burrowing apparatus
DE2364846A1 (en) * 1972-12-29 1974-07-04 British Gas Corp DRILLING DEVICE FOR EARTH HOLES OR THE LIKE
DE2439063A1 (en) * 1974-08-14 1976-02-26 Inst Gornowo Dela Sib Otdel Ak Device for driving holes in ground - comprises rotating crankshaft having rollers journalled on crank pins

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1388545A (en) * 1917-12-03 1921-08-23 William J Bohan Self-intrenching subsurface land-torpedo
DE1161524B (en) * 1956-02-18 1964-01-23 Deilmann Bergbau G M B H C Method and device for producing drill shafts and similar bores
DE1193081B (en) * 1963-02-14 1965-05-20 Frank Arnold Nix Dipl Ing Device for driving up a tunnel with a circular cross-section or the like.
US3375885A (en) * 1965-09-13 1968-04-02 California Inst Res Found Burrowing apparatus
DE2364846A1 (en) * 1972-12-29 1974-07-04 British Gas Corp DRILLING DEVICE FOR EARTH HOLES OR THE LIKE
DE2439063A1 (en) * 1974-08-14 1976-02-26 Inst Gornowo Dela Sib Otdel Ak Device for driving holes in ground - comprises rotating crankshaft having rollers journalled on crank pins

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: Die Bautechnik, April 1968, S. 137/138 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5031707A (en) * 1988-05-13 1991-07-16 Gerasimenko Nikolai P Apparatus for making holes in soil
WO2005071209A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-04 Abi Gmbh Positive displacement drill
WO2016035066A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-10 HAYIK, Isaak Self propelling subterranean vehicle
WO2019086870A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-09 Lorenzo Conti Propulsion in granular media
US11623703B2 (en) 2017-10-31 2023-04-11 Crover Ltd Propulsion in granular media
IL277998B1 (en) * 2020-10-11 2023-08-01 The bomb small bunker

Also Published As

Publication number Publication date
DE2946873C2 (en) 1983-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2808915C2 (en) Roller cutting machine for underground mining
EP0798443B1 (en) Directional drilling method
DE1534648C3 (en) Driving machine for tunnels, tunnels, channels or the like
DE1750782A1 (en) Device with the help of which the inner wall of a pipe can be cleaned and / or given a protective coating
DE2726445C3 (en) Tunneling machine
DE2534984B2 (en) SHIELD DRIVING MACHINE
DE1257077B (en) Self-advancing pre-drilling machine
AT392516B (en) PIPE PRESSING DEVICE, IN PARTICULAR FOR PRESSING PIPE SMALL DIAMETERS
CH642426A5 (en) SHIELD DRIVING DEVICE.
DE2946873A1 (en) Vertical or horizontal earth drill - has tapered hollow sections with external right and left hand threads and variable angle head
EP0825326A2 (en) Method and apparatus for horizontal drilling and for handling drill rods
DE3709932C2 (en) Cutting shoe for press drilling systems for trenchless laying of pipes or the like
DE3416514A1 (en) Pipe-driving machine of inaccessible diameter
DE2024167C3 (en) Rotary swath rake
DE4107834A1 (en) Hollow displacement auger - has drive shaft extending longitudinally through its centre, with pointed tip, and has anti-buckling discs fitted at intervals along drive shaft, requiring minimum torque for control
DE4015492A1 (en) Full-section tunnel driving machine - is for shield driving mining roadways and has set of pilot driving heads supplemented by swinging drills on pivoted arms
DE3729561C2 (en)
DE4202013A1 (en) Driving machine for drilling sections and tunnels - works according to back cut principle and has telescopic guides on rotating drill head for telescope arms fitted with cutting rollers
DE3233063C2 (en) Device for controlling a pre-pressing device for pipes of non-accessible cross-section
DE3140203C2 (en) "Rotating cutting head of a road or tunnel boring machine"
DE3408246C2 (en) Jacking device for creating underground cavities using the pipe pre-pressing process
DE1811449B2 (en) Thrust bore pipe core remover - has shield tube with cutting ring, feed tube and bucket wheel
DE3513194C1 (en) Apparatus for penetrating soil strata near the surface
DE1459866A1 (en) Tunnel boring machine
DE2844208A1 (en) TORQUE CONVERTER

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee