DE29802834U1 - Device for fixing a transmitter - Google Patents
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Description
Dr.-ing. R.König · Dipi.»Tng.»K.PpFgferVifc)iiai.-Bioi. G.König Wilhelm-Tell-Str. 1 4 4&Ogr;219 Düsseldorf Tel. G211-93O22D PatentanwälteDr.-ing. R.König · Dipi.»Tng.»K.PpFgferVifc)iiai.-Bioi. G.König Wilhelm-Tell-Str. 1 4 4&Ogr;219 Düsseldorf Tel. G211-93O22D Patent attorneys
19. Feb. 1998
42 509 K19 Feb 1998
42 509 K
Tracto-Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen,
Reiherstraße 2, 57368 LennestadtTracto-Technik Paul Schmidt special machines,
Reiherstrasse 2, 57368 Lennestadt
"Vorrichtung zum Fixieren eines Senders" "Device for fixing a transmitter "
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren eines Senders oder Sensors, insbesondere eines Rotationswinkel sensors für Richtungsbohrgeräte.The invention relates to a device for fixing a transmitter or sensor, in particular a rotation angle sensor for directional drilling devices.
Bekannte Erdbohrgeräte, wie sie beispielsweise zum grabenlosen Verlegen oder Ersetzen von Rohren und Leitungen eingesetzt werden, lassen sich, wie in der europäischen Patentschrift 0 247 767 beschrieben, mit Hilfe eines abgeschrägten Bohrkopfes steuern. Bei dieser Technik wird ein Geradeauslauf des Bohrgerätes dadurch erzielt, daß der abgeschrägte Bohrkopf während des Vortriebs rotiert, dabei Richtungsänderungen neutralisiert und dadurch keine Richtung einschlägt. Durch Aussetzen der Rotation des abgeschrägten Bohrkopfes läßt sich der Vortrieb in eine bestimmte Richtung ablenken. Für dieses Ablenken wird der Bohrkopf mit seiner Steuerfläche, die einen bestimmten Winkel zur Bohrachse besitzt, in derjenigen Ebene angehalten, in deren Richtung der Bohrkopf von der Bohrachse abweichen soll. Zur Bedienung des steuerbaren Bohrgerätes ist natürlich eine Kenntnis der momentanen Position des Bohrkopfes und des Rotationswinkels der Steuerfläche er-Known earth drilling machines, such as those used for trenchless laying or replacing pipes and cables, can be controlled using a beveled drill head, as described in European patent specification 0 247 767. With this technology, the drilling machine can run straight ahead by rotating the beveled drill head during the advance, neutralizing changes in direction and thus not moving in any direction. By stopping the rotation of the beveled drill head, the advance can be diverted in a certain direction. For this diversion, the drill head with its control surface, which has a certain angle to the drilling axis, is stopped in the plane in which the drill head is to deviate from the drilling axis. To operate the controllable drilling machine, it is of course necessary to know the current position of the drill head and the angle of rotation of the control surface.
forderlich. Hierzu ist es bekannt, wie beispielsweise in der europäischen Patentschrift 0 433 407 beschrieben, einen Sender einzusetzen, der mit Hilfe von Sensoren Informationen beispielsweise über die Tiefe, die Neigung oder den Rotationswinkel des Bohrkopfes an einen Empfänger an der Erdoberfläche übermittelt.required. For this purpose, it is known, as described for example in European Patent Specification 0 433 407, to use a transmitter that uses sensors to transmit information, for example about the depth, inclination or angle of rotation of the drill head, to a receiver on the earth's surface.
Mit Hilfe einer Anzeige am Empfänger lassen sich die Daten ablesen und für die Steuerung des Bohrkopfes verwenden. Die Position der Steuerfläche wird üblicherweise als sogenannte "Uhrzeit", d.h. als Winkelsegment beim Empfänger angezeigt. Aus der Uhrzeit kann die Person, die das Bohrgerät bedient, die Bohrrichtung, die eingeschlagen wird, wenn der Bohrkopf nicht rotiert, unmittelbar erkennen, so daß beispielsweise ein Wert, der ".zwölf Uhr" entspricht, anzeigt, daß das Bohrgerät beim weiteren Vortrieb in Richtung Erdoberfläche von der momentanen Bohrachse abweichen wird.The data can be read using a display on the receiver and used to control the drill head. The position of the control surface is usually displayed as a so-called "clock", i.e. as an angle segment on the receiver. From the clock, the person operating the drill can immediately see the drilling direction that will be taken when the drill head is not rotating, so that, for example, a value corresponding to "twelve o'clock" indicates that the drill will deviate from the current drilling axis as it continues to advance towards the earth's surface.
Bei einem anderen steuerbaren Bohrverfahren ist der vordere Bereich des Bohrkopfes abgewinkelt. Mit einem über die Bohrspülung angetriebenen Motor (MUD-Motor) werden solche Bohrgeräte, insbesondere für festere Bodenklassen wie Fels eingesetzt. Dabei wird nicht das gesamte Bohrgestänge in Rotation versetzt, sondern lediglich der vordere, abgewinkelte Bereich des Bohrgerätes. Der Bohrkopf ist somit nicht auf der Achse des Bohrgestänges angeordnet und führt daher bei Geradeauslauf des Gerätes eine Trudelbewegung durch. Bei gezieltem Aussetzen der Trudelbewegung weicht das Bohrgerät in der Richtung von der Bohrachse ab, in die der abgeknickte Bohrkopf im Moment des Äussetzens der Trudelbewegung weist.In another controllable drilling method, the front area of the drill head is angled. With a motor driven by the drilling fluid (MUD motor), such drilling rigs are used, in particular for harder soils such as rock. In this case, not the entire drill rod is set in rotation, but only the front, angled area of the drill. The drill head is therefore not positioned on the axis of the drill rod and therefore performs a spinning movement when the device is running straight ahead. If the spinning movement is deliberately stopped, the drill deviates from the drilling axis in the direction in which the bent drill head is pointing at the moment the spinning movement is stopped.
Auch bei solchen Geräten ist für eine exakte Steuerung des Bohrgerätes eine genaue Kenntnis des momentanen Rotationswinkels des Bohrkopfes bzw. dessen Auslenkrichtung erforderlich. Hierzu werden die oben beschriebenen Sender bzw. Sensoren eingesetzt, die über eine "Uhrzeit"-Anzeige an einem Empfänger den Rotationswinkel des abgeknickten Bohrkopfes anzeigen. Der Sender ist üblicherweise zwischen Bohrgestänge und MUD-Motor eingesetzt. Wie das Bohrgestänge rotiert auch das Sendergehäuse nicht und muß zur reproduzierbaren Ermittlung des Rotationswinkels des Bohrkopfes in einer genau definierten Winkelposition hinter dem Motorgehäuse fixiert werden. Die Gehäuse gebräuchlicher MUD-Motoren besitzen ein Schraubgewinde/ auf das das Sendergehäuse bis zum Anschlag aufgeschraubt wird. Eine derartige Verbindung läßt kein reproduzierbares Fixieren des Senders in einer vorgegebenen Stellung zu. Mit Hilfe einer Kontermutter kann eine Einstellbar-.keit der Winkelposition des Sendergehäuses erreicht werden. Eine derartige Fixierung des Sendergehäuses in einer vorgewählten Winkelstellung besitzt jedoch den Nachteil, daß eine Feineinstellung der Winkelposition schwierig und die Gefahr eines Verdrehens des Sendergehäuses beim Anziehen der Kontermutter und die Gefahr eines Lösens der Fixierung beim Einsatz der Bohrgeräte relativ groß ist.Even with such devices, precise knowledge of the current angle of rotation of the drill head or its deflection direction is required for precise control of the drilling device. The transmitters or sensors described above are used for this purpose, which show the angle of rotation of the bent drill head via a "time" display on a receiver. The transmitter is usually installed between the drill rod and the MUD motor. Like the drill rod, the transmitter housing does not rotate and must be fixed in a precisely defined angular position behind the motor housing in order to reproducibly determine the angle of rotation of the drill head. The housings of common MUD motors have a screw thread/ onto which the transmitter housing is screwed as far as it will go. Such a connection does not allow the transmitter to be reproducibly fixed in a predetermined position. The angular position of the transmitter housing can be adjusted using a lock nut. However, such a fixation of the transmitter housing in a preselected angular position has the disadvantage that fine adjustment of the angular position is difficult and the risk of the transmitter housing twisting when tightening the lock nut and the risk of the fixation coming loose when using the drilling equipment is relatively high.
Ein weiteres Problem der Senderfixierung bei bekannten Bohrgeräten besteht darin, daß eine ungedämpfte Übertragung von Axialkräften, ausgehend vom Bohrkopf auf den schlagempfindlichen Sender mit seinen Sensoren vermieden werden muß. Dazu ist es bekannt, zwischen dem Bohrkopf oder dem Mud-Motor und dem Sender oder, zumindest derAnother problem with the transmitter fixation in known drilling rigs is that an undamped transmission of axial forces from the drill head to the impact-sensitive transmitter with its sensors must be avoided. For this purpose, it is known to install a dampened cable between the drill head or the mud motor and the transmitter or, at least, the
Senderelektronik, ein Dämpfungselement wie beispielsweise ein Federelement anzuordnen.Transmitter electronics, to arrange a damping element such as a spring element.
Da das Sendergehäuse bzw. die Senderelektronik bei bekannten Geräten im Bohrgestänge, durch das das Bohrmedium, beispielsweise Bentonit, transportiert wird, angeordnet und daher ständig von Bentonit umgeben ist, ist die Dämpfungswirkung gegenüber einem in einem Luftraum gelagerten Sender durch das Bohrmedium herabgesetzt.Since the transmitter housing or the transmitter electronics in known devices are arranged in the drill rod through which the drilling medium, e.g. bentonite, is transported and are therefore constantly surrounded by bentonite, the damping effect is reduced by the drilling medium compared to a transmitter stored in an air space.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Verbindung zwischen Bohrkopf bzw. MUD-Motor und Sendergehäuse zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine sichere, bezüglich ihrer Winkelstellung leicht einstellbare Verbindung ermöglicht.The invention is based on the problem of creating a connection between the drill head or MUD motor and the transmitter housing that avoids the disadvantages of the prior art and enables a secure connection that is easily adjustable in terms of its angular position.
Das Problem wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der ein beispielsweise senderseitiger kegeliger Zapfen in eine motor- oder, bohrkopfseitige kegelige Bohrung eingreift, wobei der Zapfen vorzugsweise über eine Kiemmutter in die Bohrung gedrückt wird. Durch diese Kombination von Reib- und Formschluß wird das Sendergehäuse, das zuvor feinfühlig in eine vorgewählte Winkelposition gebracht werden kann, sicher am MUD-Motor bzw. am Bohrkopf fixiert.The problem is solved by a device according to claim 1, in which a tapered pin on the transmitter side, for example, engages in a tapered bore on the motor or drill head side, whereby the pin is preferably pressed into the bore via a locking nut. This combination of friction and positive locking securely fixes the transmitter housing, which can be sensitively moved into a preselected angular position beforehand, to the MUD motor or drill head.
Die Verbindung ist vorzugsweise in Form eines zwischen dem Bohrkopf bzw. dem MUD-Motor und dem Sendergehäuse angeordneten Adapters ausgestaltet. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verbindung ist ein stufenloses Einstellen der "Uhrzeit"-Position des Senders möglich, die sich jederzeit ohne weiteres lösen und neu einstellen läßt, ohneThe connection is preferably designed in the form of an adapter arranged between the drill head or the MUD motor and the transmitter housing. With the help of the connection according to the invention, a continuous adjustment of the "time" position of the transmitter is possible, which can be easily released and reset at any time without
daß ,die Gefahr eines unbeabsichtigten Lösens während des Bohrvorgangs besteht. Selbst wenn sich die Kiemmutter löst, wird der kegelige Zapfen aufgrund seiner Selbsthemmung in der Bohrung verbleiben.that there is a risk of unintentional loosening during the drilling process. Even if the gudgeon nut comes loose, the tapered pin will remain in the hole due to its self-locking feature.
Ein weiteres Problem der Erfindung besteht darin, die Fixierung des Senders so auszugestalten, daß eine optimale Dämpfung der Senderelektronik möglich ist.A further problem of the invention is to design the fixation of the transmitter in such a way that optimal damping of the transmitter electronics is possible.
Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß der Sender im Gestänge in einer Luftkammer angeordnet ist, wobei das Bohrmedium über Kanäle im Bereich des Rohrmantels an der Senderelektronik vorbeigeleitet wird. Die Luftkammer kann sich dabei zentral im Rohr erstrecken und die Senderelektronik kann axial verschiebbar gelagert sein.This problem is solved by arranging the transmitter in an air chamber in the rod, whereby the drilling medium is guided past the transmitter electronics via channels in the area of the pipe casing. The air chamber can extend centrally in the pipe and the transmitter electronics can be mounted so that they can be moved axially.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. In the drawing:
Fig. 1: Eine erfindungsgemäße Senderfixierung zur Fig. 1 : A transmitter fixation according to the invention for
stellung des Rotationswinkels;
Fig. 2: eine Senderfixierung der Fig. 1 mit in einemsetting of the angle of rotation;
Fig. 2 : a transmitter fixation of Fig. 1 with in a
Luftraum angeordneter Senderelektronik;
Fig. 3: die Anordnung der Fig. 1 und 2 im Gestängeschuß.Transmitter electronics arranged in airspace;
Fig. 3 : the arrangement of Fig. 1 and 2 in the rod section.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem senderseitigen Anschlußstück 1 und einem bohrkopfseitigen Anschlußstück 2. Das senderseitige Anschlußstück 1 besitzt an seinem vorderen Ende einen kegelig geformten Zapfen 3. Das bohrkopfseitige Anschlußstück besitzt eine mit dem kegeligen Zapfen 3 korrespondierende AusnehmungThe device according to the invention consists of a transmitter-side connector 1 and a drill head-side connector 2. The transmitter-side connector 1 has a conical pin 3 at its front end. The drill head-side connector has a recess corresponding to the conical pin 3.
4. Mit Hilfe dieser Anordnung läßt sich ein über ein Dämpfungselement 5 mit dem Anschlußstück 1 verbundenes Gehäuse 6 mit einer Senderelektronik feinfühlig mit dem am Bohrkopf bzw. am MUD-Motor angeordneten Anschlußstück4. With the help of this arrangement, a housing 6 connected to the connector 1 via a damping element 5 with a transmitter electronics can be sensitively connected to the connector arranged on the drill head or on the MUD motor.
2 mit kegeliger Ausnehmung 4 in der gewünschten Winkelstellung einsetzen. Zur endgültigen Fixierung des Zapfens2 with conical recess 4 in the desired angular position. To finally fix the pin
3 in der Ausnehmung 4 dient eine Kiemmutter 7, die in eine Bohrung 8 des Anschlußstücks 2 eingeschraubt wird und den* Zapfen 3 über einen an diesem angeordneten Kragen 9 mit einer Mitnehmerkante 10 in die Ausnehmung 4 einpresst. Die Kiemmutter 7 umgreift den Kragen des kegeligen Zapfens 3. in ihrem vorderen Bereich mit einem an der Innenwand der Kiemmutter fixierten Lösering 11, so daß sich der kegelige Zapfen 3 beim Herausschrauben der Kiemmutter wieder aus der kegeligen Ausnehmung 4 löst.3 in the recess 4 is a gill nut 7, which is screwed into a hole 8 of the connecting piece 2 and presses the pin 3 into the recess 4 via a collar 9 arranged on it with a driving edge 10. The gill nut 7 surrounds the collar of the conical pin 3 in its front area with a release ring 11 fixed to the inner wall of the gill nut, so that the conical pin 3 is released from the conical recess 4 again when the gill nut is unscrewed.
Die beschriebene Fixierungsanordnung ist, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, im vorderen Bereich eines Gestängeschusses angeordnet. Das Gehäuse 6 für die Senderelektronik ist dabei axial verschiebbar in einem Luftraum 12 mit Gleitringen 13, 14 angeordnet. Das Sendergehäuse 6 weist in seinem hinteren Bereich ein weiteres Dämpfungselement 15 auf und läßt sich als Funksender oder mit Hilfe einer Kabeldurchführung 16 als Kabelsender betreiben. Der Gestängeschuß besitzt in seinem vorderen Bereich einen konischen Gewindezapfen 17 zum Verbinden mit dem MUD-Motor oder dem Bohrkopf.The described fixing arrangement is, as shown in Fig. 2 and 3, arranged in the front area of a rod section. The housing 6 for the transmitter electronics is arranged so that it can move axially in an air space 12 with sliding rings 13, 14. The transmitter housing 6 has a further damping element 15 in its rear area and can be operated as a radio transmitter or, with the help of a cable feedthrough 16, as a cable transmitter. The rod section has a conical threaded pin 17 in its front area for connecting to the MUD motor or the drill head.
Zum Verbinden des Senders mit dem MUD-Motor oder dem Bohrkopf wird zunächst der Gestängeschuß mit seinem Gewindezapfen 17 in den MUD-Motor oder den Bohrkopf eingeschraubt. In der Endstellung des Schraubgewindes besitztTo connect the transmitter to the MUD motor or the drill head, first screw the rod section with its threaded pin 17 into the MUD motor or the drill head. In the end position of the screw thread,
der Sender 6 mit seinem Sensor für den Rotationswinkel nun eine Winkelstellung, die nicht zwangsläufig mit der "12 Uhr"-Position des Bohrkopfes übereinstimmen muß. Zum feinfühligen Justieren der Winkelstellung des Senders 6 kann der Gestängeschußmantel 18 vom Sender 6 nach Entfernen eines Spannstiftes 19 abgezogen werden. Die nun freiliegende Verbindungsanordnung 1, 2 läßt sich über die Kiemmutter 7 mit dem Lösering 11 lösen, in die gewünschte Winkelstellung verdrehen, und mittels der Kiemmutter 7 über die Mitnehmerkante 8 und den Kragen 9 des Zapfens 3 in exakt dieser Position fixieren. Der mit dem Zapfen 3 verbundene Sender 6 besitzt nun eine definierte Winkelstellung in bezug auf den Bohrkopf bzw. den abgewinkelten MUD-Motor. ■ .the transmitter 6 with its sensor for the angle of rotation now has an angular position that does not necessarily have to correspond to the "12 o'clock" position of the drill head. To finely adjust the angular position of the transmitter 6, the rod sleeve 18 can be pulled off the transmitter 6 after removing a clamping pin 19. The now exposed connection arrangement 1, 2 can be loosened via the gland nut 7 with the release ring 11, rotated into the desired angular position, and fixed in exactly this position using the gland nut 7 via the driver edge 8 and the collar 9 of the pin 3. The transmitter 6 connected to the pin 3 now has a defined angular position in relation to the drill head or the angled MUD motor. ■ .
Der Gestängeschußmantel weist in seinem äußeren Bereich Kanäle 2 0 auf, über die die Bohrsuspension am Sender 6 vorbei zum MUD-Motor bzw. Bohrkopf transportiert wird. So läßt sich eine optimale Dämpfung über die Dämpfungselemente 5, 15 erzielen, indem das Sendergehäuse 6 im Luftraum 12 ohne Kontakt zur Bohrsuspension angeordnet ist.The rod casing has channels 20 in its outer area through which the drilling suspension is transported past the transmitter 6 to the MUD motor or drill head. In this way, optimal damping can be achieved via the damping elements 5, 15 by arranging the transmitter housing 6 in the air space 12 without contact with the drilling suspension.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29802834U DE29802834U1 (en) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | Device for fixing a transmitter |
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| DE29802834U DE29802834U1 (en) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | Device for fixing a transmitter |
Publications (1)
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| DE29802834U1 true DE29802834U1 (en) | 1998-06-04 |
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Family Applications (1)
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| DE29802834U Expired - Lifetime DE29802834U1 (en) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | Device for fixing a transmitter |
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1998
- 1998-02-19 DE DE29802834U patent/DE29802834U1/en not_active Expired - Lifetime
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Effective date: 19980716 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010409 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20040513 |
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Effective date: 20060519 |
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| R071 | Expiry of right |