DE3814939C1

DE3814939C1 - Drilling device for directionally accurate drilling

Info

Publication number: DE3814939C1
Application number: DE19883814939
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr. 5960 Olpe De Klemm
Original assignee: Ing G Klemm Bohrtechnik 5962 Drolshagen De GmbH
Current assignee: Ing G Klemm Bohrtechnik 5962 Drolshagen De GmbH
Priority date: 1988-05-03
Filing date: 1988-05-03
Publication date: 1990-01-25
Anticipated expiration: 2008-05-04

Abstract

For directionally accurate drilling, the drill bit (38) is mounted in a pendulous manner at the front end of the inner pipe string (23) so that it can tilt upon striking against an obstacle (46). The blows of a tubular hammer (33) are transmitted via an anvil (36) to the shank (37) of the drill bit (38). When the drill bit (38) tilts, the blow-transmission surfaces (36a, 37a) form an angle so that the blows act in such a way as to align the drill-bit axis (47) with the drilling axis (A). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a drilling device in Preamble of claim 1 specified type.

Häufig müssen im Erdboden Löcher gebohrt werden, um Rohre oder Leitungen für Gas, Wasser, Strom oder Post dienste zu verlegen. Solche Bohrungen müssen zielgenau von einem Ausgangsschacht auf einen Zielpunkt her gestellt werden, ohne daß eine Oberflächenbehinderung oder Beschädigung des zwischen Startpunkt und Zielpunkt liegenden Bereichs eintritt. Solche Bohrungen müssen oftmals über eine große Länge von z.B. 100 m vor getrieben werden. Eine Schwierigkeit besteht darin, daß der Boden nicht homogen ist, sondern Steine, Kies, Schotter und andere Einschlüsse enthalten kann, wodurch die Gefahr des Ablenkens der Bohrung besteht. Often holes have to be drilled in the ground to Pipes or lines for gas, water, electricity or post to relocate services. Such holes must be targeted from an exit shaft to a target point be placed without a surface obstruction or damage to the between the starting point and the destination lying area occurs. Such holes must often over a long length of e.g. 100 m in front to be driven. One difficulty is that the soil is not homogeneous, but stones, gravel, Can contain gravel and other inclusions there is a risk of the hole being deflected.

Es ist bekannt, zur Herstellung zielgenauer Bohrungen einen Rohrstrang im Boden vorzupressen und innerhalb des Rohrstranges Richtungsmessungen mit einem Laser strahl durchzuführen. Der Rohrstrang ist am vorderen Ende asymmetrisch und er wird in Abhängigkeit von den festgestellten Richtungsabweichungen so gedreht, daß er jeweils eine Stellung einnimmt, die der festgestellten Richtungsabweichung entgegenwirkt. Hierbei erfordert das Meßverfahren eine sehr aufwendige apparative Ein richtung. Außerdem werden Richtungsabweichungen immer erst dann kompensiert, wenn sie bereits aufgetreten sind.It is known to produce pin holes to pre-press a pipe string in the ground and inside Direction measurements of the pipe string with a laser beam to perform. The pipe string is on the front End asymmetrical and it will depend on the detected directional deviations rotated so that he each occupies a position that the determined Directional deviation counteracts. Required here the measuring process is a very complex apparatus direction. In addition, directional deviations are always only compensated if they have already occurred are.

Ferner wendet man für Horizontalbohrungen sogenannte "Bodendurchschlagsraketen" an, die sich in der Bohrung abstützen und vom Abstützort weiter vortreiben. Mit solchen Einrichtungen ist ein zielgenaues Bohren nicht möglich. Ferner wird der Boden durch die Bohr vorrichtung so verdichtet, daß der Bohrvorschub be einträchtigt wird.So-called horizontal bores are also used "Soil launchers" that are in the hole support and drive on from the support site. With such equipment is not accurate drilling possible. Furthermore, the soil through the Bohr device so compressed that the drilling feed be is impaired.

Bei der Herstellung von Bohrlöchern mit relativ großem Durchmesser wird häufig das Überlagerungsbohren an gewandt, bei dem zwei koaxiale Rohrstränge, von denen der innere Rohrstrang eine Bohrkrone trägt, benutzt werden. An den rückwärtigen Enden sind die Rohrstränge an einer Bohrlaffette befestigt, welche die Dreh- und Vorschubantriebe trägt. Solche Bohrvorrichtungen er fordern außerhalb des Bohrlochs einen erheblichen Platz und sie sind nicht geeignet, den Bohrvorschub von einem Schacht aus vorzunehmen (DE 29 24 393 C2).In the production of relatively large holes Diameter is often referred to as overlay drilling turned, in which two coaxial tubing strings, one of which the inner pipe string carries a drill bit will. At the rear ends are the tubing strings attached to a drill carriage, which the rotary and Feed drives carries. Such drilling devices he require significant space outside of the borehole and they are not capable of feeding the drill from one Shaft from (DE 29 24 393 C2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohr vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die ohne den Einsatz zu sätzlicher Meßeinrichtungen ein geradliniges und richtungsgenaues Bohren in homogenen Böden ermöglicht.The invention has for its object a Bohr device in the preamble of claim 1 specified type to create that without the use of additional measuring devices a straightforward and enables precise drilling in homogeneous soils.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ge nannten Merkmalen.This object is achieved with the invention the ge in the characterizing part of claim 1 mentioned features.

Bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ist der Schaft der Bohrkrone im Innenrohrstrang pendelnd ge führt, so daß er sich im Winkel um die Längsachse des Innenrohrstrangs herum frei einstellen kann. Wenn die Bohrkrone außermittig gegen ein Hindernis stößt, wird sie zur Seite des Hindernisses abgelenkt. Die Schlag vorrichtung ist vorzugsweise ein im Innenrohrstrang liegender Rohrhammer, dessen Schläge über eine quer zum Innenrohrstrang liegende Fläche auf die Rückseite des Bohrkronenschafts übertragen werden. Steht der Bohr kronenschaft schräg, weil die Bohrkrone auf ein ent sprechendes Hindernis gestoßen ist, dann werden die Schläge nur auf denjenigen Bereich der Rückseite des Bohrkronenschafts übertragen, der dem Hindernis zu gewandt ist. Auf diese Weise wird durch die Schläge das Hindernis zertrümmert und die Bohrkrone stellt sich mit ihrer Längsachse automatisch wieder auf die Längsachse des Innenrohrstranges ein. Dadurch, daß bei einer Fehl ausrichtung der Bohrkrone die Rückseite des Bohrkronen schafts im Winkel zu derjenigen Schlagfläche steht, die die Schläge auf den Bohrkronenschaft übertragt, ist die Ausrichtung des Bohrkronenschafts selbstjustierend, d.h. die Bohrkrone ist stets bestrebt, die Rückfläche ihres Schafts rechtwinklig zur Richtung der auf diese Rückfläche wirkenden Schläge einzustellen. Hierdurch wird infolge der Schläge die Bohrkrone, obwohl sie pendelnd gelagert ist, in axialer Richtung des Innen rohrstranges stabilisiert. Auf diese Weise können die Abweichungen selbst dann, wenn Steine oder Felsen im Weg des Bohrlochs vorhanden sind, auf einen Wert von weniger als 1° reduziert werden.In the drilling device according to the invention The shaft of the drill bit is oscillating in the inner pipe string leads so that it is at an angle around the longitudinal axis of the Inner pipe string can freely adjust around. If the The core bit hits an obstacle off-center distracted them to the side of the obstacle. The blow device is preferably an in the inner tubing lying pipe hammer, the strokes of a across the Inner tubing surface on the back of the Drill bit shank are transferred. The drill stands Crown shaft inclined because the drill bit is on an ent speaking obstacle, then the Hit only that area of the back of the Drill bit shaft transferred to the obstacle is agile. In this way the blows will Obstacle smashed and the drill bit turns with their longitudinal axis automatically on the longitudinal axis of the inner pipe string. Because in the event of a fault Align the drill bit the back of the drill bit shaft is at an angle to the face that The blows transferred to the drill bit shaft is the Alignment of the drill bit shank self-adjusting, i.e. the drill bit is always striving, the back surface of their shaft perpendicular to the direction of this Adjust the rear impact. Hereby As a result of the blows, the drill bit, although it is pivoted in the axial direction of the inside pipe string stabilized. That way they can Deviations even if stones or rocks in the Way of the borehole exist to a value of be reduced by less than 1 °.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die er findungsgemäße Bohrvorrichtung einen richtungsgenauen Vortrieb ermöglicht, ohne daß Messungen und Nach regelungen erforderlich sind. Die Schlagkraft wird auf diejenige Seite der Bohrkrone konzentriert, nach der der Kopf der Bohrkrone abweicht. Die Erfindung macht von dem Gedanken Gebrauch, daß der Kopf der Bohrkrone stets zur Seite des Hindernisses hin abweicht und auf diese Seite werden die Schläge des Rohrhammers konzen triert. Ferner wirkt die Schlagfläche so auf die Rück seite des Bohrkronenschaftes ein, daß sie bestrebt ist, den Bohrkronenschaft stets in die axiale Ausrichtung zum Innenrohrstrang zu stoßen.A particular advantage is that he inventive drilling device a directional Propulsion allows without measurements and after regulations are required. The clout is on concentrates that side of the drill bit after which the head of the drill bit deviates. The invention makes use the thought that the head of the drill bit always deviates to the side of the obstacle and up this side will concentrate the blows of the pipe hammer trated. Furthermore, the striking surface acts on the back side of the drill bit shaft that it strives to the drill bit shaft always in the axial alignment to join the inner pipe string.

Die pendelnde Führung des Bohrkronenschaftes wird da durch erreicht, daß der Durchmesser dieses Schafts ge ringer ist als der Innendurchmesser der ihn umgebenden Hülse. Außerdem ist an dem Schaft ein Ringkragen vor gesehen, der in einer entsprechenden Führung des Innen rohrgestänges bewegbar ist. Vorzugsweise liegt das Pendelzentrum im Bereich der Keilverzahnung des Schafts, wobei die Keilverzahnung gleichzeitig den Ringkragen bildet und in eine entsprechende Gegen verzahnung des Innenrohrstranges eingreift. Durch Keil verzahnung und Gegenverzahnung wird die Drehmitnahme der Bohrkrone mit dem Innenrohrstrang erreicht und in derselben Ebene, in der die Drehübertragung erfolgt, befindet sich auch das Pendelzentrum. The oscillating guidance of the drill bit shaft is there achieved by that the diameter of this shaft ge is ringer than the inner diameter of the surrounding Sleeve. There is also a ring collar in front of the shaft seen that in a corresponding guide of the inside tubular rod is movable. That is preferably Pendulum center in the area of the spline of the Shaft, the spline simultaneously the Ring collar forms and in a corresponding counter interlocking of the inner pipe string. By wedge gearing and counter-gearing is the rotary drive the core bit with the inner tubing string is reached and in the same plane in which the rotation is transmitted, there is also the pendulum center.

Die vor und hinter dem Pendelzentrum liegenden Bereiche der Bohrkrone (einschließlich des Schafts) können ent sprechend den jeweiligen Anforderungen unterschiedliche Längen haben. Vorzugsweise ist die hinter dem Pendel zentrum befindliche Länge der Bohrkrone größer als die vor dem Pendelzentrum liegende Länge, so daß der rück wärtige Hebelarm länger ist als der vordere Hebelarm und die Richtwirkung der Schläge verstärkt wird.The areas in front of and behind the pendulum center the drill bit (including the shank) can ent different depending on the respective requirements Have lengths. It is preferably behind the pendulum center length of the drill bit larger than that length lying in front of the pendulum center, so that the back actual lever arm is longer than the front lever arm and the directivity of the blows is strengthened.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der Bohrvorrichtung. Bei diesem Verfahren wird der richtungsgenaue Bohrvortrieb durch die Bohrkrone und durch einen Vorlauf des Innenrohrstrangs gegenüber dem Außenrohrstrang bewirkt. Der Außenrohrstrang wird nach gepreßt. Das Nachpressen des Außenrohrstranges erfolgt in Schritten immer erst dann, wenn die Vorschubkraft der Bohrkrone beendet ist. Diese Beendigung wird da durch festgestellt, daß der Druck des den Innenrohr strang vorschiebenden Hydraulikantriebs unter einen Grenzwert abgesunken ist. Es hat sich als sehr wichtig herausgestellt, daß das Vorpressen des Außenrohrstrangs erst erfolgt, wenn die Vorschubkraft des Innenrohr strangs beendet ist. Würde der Innenrohrstrang noch unter einer Druckspannung stehen, so könnte der Außen rohrstrang beim Vorpressen von der vorgesehenen Richtung abweichen.The invention further relates to a method for operation the drilling device. With this procedure the directional drilling through the drill bit and by advancing the inner tubing string against the Outer pipe string causes. The outer tubing is after pressed. The outer pipe string is re-pressed in steps only when the feed force the drill bit is finished. This ending will come by found that the pressure of the inner tube line feeding hydraulic drive under one Limit has dropped. It has proven to be very important found that the pre-pressing of the outer tubing only takes place when the feed force of the inner tube strand ended. Would the inner tubing still be under pressure, so the outside tubing during pre-pressing from the intended one Direction.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.The following are with reference to the Drawings embodiments of the invention closer explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung, teil weise geschnitten, Fig. 1 is a side view of the drilling device, partly in section,

Fig. 2 eine Draufsicht der Bohrvorrichtung, Fig. 2 is a plan view of the drilling device,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das vordere Ende der Bohrvorrichtung und Fig. 3 shows a longitudinal section through the front end of the drilling device and

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Aus führungsform des vorderen Endes der Bohr vorrichtung. Fig. 4 shows a longitudinal section through a modified guide form from the front end of the drilling device.

Die Bohrvorrichtung weist ein Bohrgestell 10 auf, das in einen vertikalen Schacht 11 des Erdbodens eingesetzt werden kann. Die Länge des Bohrgestells in Bohrrichtung beträgt etwa 1,50 m. Das Bohrgestell 10 ruht auf Stützen 12 und es ist an der Rückwand des Schachtes 11 mit vertikalen Bohlen 13 abgestützt. Am vorderen Ende des Bohrgestells 10 befindet sich ein vertikal aus gerichteter Führungsschild 14, durch dessen Öffnung eine Führungshülse 15 hindurchgesteckt ist. Am rück wärtigen Ende der Führungshülse 15 ist eine Justier vorrichtung 16 in Form von Schrauben angebracht, die gegen den Führungsschild 14 drücken. Durch Verstellen der Justiervorrichtung 16 kann die axiale Ausrichtung der Führungshülse 15 verändert werden. Die Führungs hülse 15 wird exakt auf die zu bohrende Richtung aus gerichtet und in die Wand des Schachts 11 eingepreßt, so daß sie die zu bohrende Richtung vorgibt.The drilling device has a drilling frame 10 which can be inserted into a vertical shaft 11 of the ground. The length of the drilling rig in the drilling direction is approximately 1.50 m. The drilling frame 10 rests on supports 12 and it is supported on the rear wall of the shaft 11 with vertical planks 13 . At the front end of the boring frame 10 there is a vertically oriented guide plate 14 , through the opening of which a guide sleeve 15 is inserted. At the rear end of the guide sleeve 15 , an adjusting device 16 is attached in the form of screws that press against the guide plate 14 . The axial alignment of the guide sleeve 15 can be changed by adjusting the adjusting device 16 . The guide sleeve 15 is directed exactly to the direction to be drilled and pressed into the wall of the shaft 11 , so that it specifies the direction to be drilled.

Am Bohrgestell 10 ist ein Schlitten 17 in Längsrichtung (d.h. parallel zur Bohrrichtung) verschiebbar geführt. Der Antrieb dieses Schlittens 17 erfolgt durch hydrau lische Zylindereinheiten 18, die durch Gelenke 19 am vorderen Ende des Bohrgestells 10 befestigt sind, während ihre rückwärtigen Enden über Gelenke 20 mit dem Schlitten 17 verbunden sind. Auf dem Schlitten 17 ist eine aus zwei aufklappbaren Halbschalen bestehende Klemmvorrichtung 21 befestigt, die das rückwärtige Ende des Außenrohrstranges 22 festklemmt. Die Halbschalen der Klemmvorrichtung 21 weisen einen nach innen ge richteten ringförmigen Vorsprung 21 a auf, der in eine entsprechende Ringnut am rückwärtigen Ende des Innen rohrstrangs 22 eingreift. Ebenso wie die Klemm vorrichtung aus zwei Halbschalen besteht, besteht auch der Führungsschild 25 aus zwei aufklappbaren Halb schalen.On the drilling frame 10 , a carriage 17 is guided in the longitudinal direction (ie parallel to the drilling direction). This carriage 17 is driven by hydraulic cylinder units 18 , which are fastened by joints 19 at the front end of the boring frame 10 , while their rear ends are connected to the carriage 17 via joints 20 . On the slide 17 , a clamping device 21 consisting of two hinged half-shells is fastened, which clamps the rear end of the outer tubular strand 22 . The half-shells of the clamping device 21 have an inwardly directed annular projection 21 a , which engages in a corresponding annular groove at the rear end of the inner tubing string 22 . Just as the clamping device consists of two half shells, the guide plate 25 consists of two hinged half shells.

Aus dem rückwärtigen Ende des Außenrohrstrangs 22 steht der Innenrohrstrang 23 hervor. Das rückwärtige Ende des Innenrohrstrangs 23 ist über eine aus zwei Halbschalen bestehende Klemmvorrichtung 24 mit der Ausgangswelle des Drehantriebs 25 verbunden. Dieser Drehantrieb weist einen Motor 25 a und ein Getriebe 25 b auf. Der Dreh antrieb 25 ist auf einem Unterschlitten 26 befestigt, der auf dem Schlitten 17 entlang von in Längsrichtung verlaufenden Führungsschienen 27 bewegbar ist. Die Be wegung des Unterschlittens 26 erfolgt durch Zylinder einheiten 28, die an ihrem einen Ende 29 mit dem Schlitten 17 und an ihrem anderen Ende 30 mit dem Unterschlitten 26 verbunden sind. Durch Bewegen des Schlittens 17 werden Außenrohrstrang 22 und Innen rohrstrang 23 gleichermaßen bewegt, ohne Relativ bewegungen auszuführen, und bei Bewegung des Unter schlittens 26 relativ zum Schlitten 17 wird der Innen rohrstrang 23 im Außenrohrstrang 22 bewegt.The inner tube strand 23 protrudes from the rear end of the outer tube strand 22 . The rear end of the inner pipe string 23 is connected to the output shaft of the rotary drive 25 via a clamping device 24 consisting of two half-shells. This rotary drive has a motor 25 a and a gear 25 b . The rotary drive 25 is fastened to a lower slide 26 which is movable on the slide 17 along longitudinal guide rails 27 . Be the movement of the lower carriage 26 is carried out by cylinder units 28 which are connected at one end 29 to the carriage 17 and at the other end 30 to the lower carriage 26 . By moving the carriage 17 , the outer tubing string 22 and inner tubing string 23 are moved equally without performing relative movements, and when the lower carriage 26 moves relative to the carriage 17 , the inner tubing string 23 is moved in the outer tubing string 22 .

Die Führungshülse 15 umgibt den Außenrohrstrang 22 eng, während zwischen Außenrohrstrang 22 und Innenrohrstrang 23 ein Ringraum 31 zum Rückspülen des Bohrguts vor handen ist. Dieses Rückspülen ist durch die Pfeile 32 angedeutet. The guide sleeve 15 surrounds the outer tubing string 22 closely, while between the outer tubing string 22 and the inner tubing string 23 there is an annular space 31 for backwashing the drilling material before. This backwashing is indicated by the arrows 32 .

Durch den Innenrohrstrang 23 wird Luft oder Flüssigkeit oder ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit einem Rohr hammer 33 zugeführt, der am vorderen Ende des Innen rohrstrangs im Inneren des Außenrohrstrangs angeordnet ist. Ein Führungsstern 34 dient zur koaxialen Führung des Rohrhammers 30 im Außenrohrstrang. Der mit einem Druckmedium (pneumatisch oder hydraulisch) angetriebene Rohrhammer 33 schlägt mit seinem Hammerkolben 35 perio disch auf einen Amboß 36, der im Außenrohrstrang längs verschiebbar geführt ist, so daß seine ebene Vorder seite 36 a exakt quer zur Bohrachse (A) verläuft. Die Vorderseite 36 a stößt gegen die ebenfalls ebene Rück seite 37 a des Schafts 37 der Bohrkrone 38. Der Kopf 39 der Bohrkrone befindet außerhalb des Innenrohrstranges und des Außenrohrstranges und sein Durchmesser ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Außenrohr stranges 22, so daß der Kopf 39 durch die Führungshülse 15 hindurchpaßt und das von dem Kopf 39 gebohrte Loch nicht größer ist als die Weite des Außenrohrstrangs. Dadurch wird die Führungsgenauigkeit erhöht.Through the inner tubing string 23 air or liquid or a mixture of gas and liquid a pipe hammer 33 is supplied, which is arranged at the front end of the inner tubing string inside the outer tubing string. A guide star 34 serves for the coaxial guidance of the pipe hammer 30 in the outer pipe string. The with a pressure medium (pneumatic or hydraulic) driven pipe hammer 33 strikes with his hammer piston 35 periodically on an anvil 36 , which is guided in the outer pipe string so that its flat front side 36 a extends exactly transverse to the drilling axis ( A ). The front 36 a abuts against the also flat rear side 37 a of the shaft 37 of the drill bit 38 . The head 39 of the drill bit is located outside the inner pipe string and the outer pipe string and its diameter is substantially equal to the outer diameter of the outer pipe string 22 , so that the head 39 fits through the guide sleeve 15 and the hole drilled by the head 39 is no larger than the width of the outer pipe string. This increases the guiding accuracy.

In das vordere Ende des Innenrohrstrangs 33 ist ein Verschlußteil 40 eingeschraubt, das als Führungsteil für den Schaft 37 der Bohrkrone 38 dient und an seinem Umfang als Führungsstern 40 a ausgebildet ist. Der Innendurchmesser des Verschlußteils 40 ist größer als der Außendurchmesser des Schafts 37, so daß der Schaft im Verschlußteil ein Spiel hat und innerhalb des Winkelbereichs 41 von maximal 5° um die Längsachse (A) herum pendeln kann.In the front end of the inner pipe string 33 , a closure part 40 is screwed, which serves as a guide part for the shaft 37 of the drill bit 38 and is formed on its circumference as a guide star 40 a . The inside diameter of the closure part 40 is larger than the outside diameter of the shaft 37 , so that the shaft has play in the closure part and can oscillate within the angular range 41 of a maximum of 5 ° around the longitudinal axis ( A ).

Das Pendelzentrum 42 der Bohrkrone 38 befindet sich im Bereich einer an dem Schaft 37 vorgesehenen Keil verzahnung 43, die mit einer entsprechenden Gegen verzahnung 44 an der Innenseite des Innenrohrstrangs 33 in Eingriff steht. Die axiale Länge von Keilverzahnung 43 und Gegenverzahnung 44 ist so gering, daß die Pendelbewegung der Bohrkrone 38 ermöglicht wird. Andererseits wird durch die ineinandergreifenden Ver zahnungen 43, 44 die Drehmitnahme der Bohrkrone mit dem Innenrohrstrang 33 erreicht. Auf dem Schaft 37 sitzt ein aus zwei Halbschalen bestehender Ring 45, der zwischen dem Verschlußteil 40 und einer Ringschulter des Innenrohrstrangs 33 eingeklemmt ist und der die Keilverzahnung 43 nicht durchläßt und somit die Bohr krone 38 gegen Herausziehen aus dem Innenrohrstrang sichert.The pendulum center 42 of the drill bit 38 is located in the area of a wedge toothing 43 provided on the shaft 37 , which is in engagement with a corresponding counter toothing 44 on the inside of the inner pipe string 33 . The axial length of the spline 43 and counter toothing 44 is so small that the pendulum movement of the drill bit 38 is made possible. On the other hand, the interlocking toothings 43 , 44 ensure that the drill bit is rotated with the inner tubing 33 . On the shaft 37 sits a ring consisting of two half shells 45 , which is clamped between the closure part 40 and an annular shoulder of the inner pipe string 33 and which does not let the spline 43 pass and thus secures the drill bit 38 against being pulled out of the inner pipe string.

In Fig. 3 ist der Zustand dargestellt, daß die Bohr krone 38 asymmetrisch gegen ein Hindernis 46, z.B. einen Stein, stößt. Dabei wird der Kopf 39 der Bohr krone zum Hindernis 46 hin abgelenkt, so daß die Achse 47 der Bohrkrone 38 von der Bohrachse (A) in Richtung des Hindernisses 46 abweicht. Dadurch stehen auch die Flächen 36 a und 37 a in einem Winkel 48 zueinander. Bei einem Schlag des Hammerkolbens 35 berühren sich die Schlagübertragungsflächen 36 a und 37 a nur an einer Stelle oder Kante, die sich an derselben Seite befindet wie das Hindernis 46. Dadurch wird die Schlagwirkung bevorzugt auf das Hindernis 46 übertragen und anderer seits ist die Vorderseite 36 a des Ambosses 36 bestrebt, den Schaft 37 der pendelnden Bohrkrone 38 auf die Bohr richtung (A) auszurichten. Es erfolgt also eine Selbst justierung des Bohrvorschubs auf die durch den Verlauf des Innenrohrstranges 23 und des Außenrohrstranges 22 vorgegebene Bohrrichtung. In Fig. 3 the state is shown that the drill bit 38 asymmetrically bumps into an obstacle 46 , such as a stone. The head 39 of the drill bit is deflected towards the obstacle 46 so that the axis 47 of the drill bit 38 deviates from the drilling axis ( A ) in the direction of the obstacle 46 . As a result, the surfaces 36 a and 37 a are at an angle 48 to one another. When the hammer piston 35 strikes, the impact transmission surfaces 36 a and 37 a touch only at one point or edge that is on the same side as the obstacle 46 . As a result, the impact is preferably transmitted to the obstacle 46 and, on the other hand, the front 36 a of the anvil 36 strives to align the shaft 37 of the oscillating drill bit 38 with the drilling direction ( A ). There is therefore a self-adjustment of the drilling feed to the drilling direction predetermined by the course of the inner pipe string 23 and the outer pipe string 22 .

Das von dem Kopf 39 der Bohrkrone 38 gelockerte Bohrgut wird in dem Ringraum 31 in den Schacht 11 hinein rück gespült. Zum Rückspülen dient das Antriebsmedium des Rohrhammers 33.Drilled material loosened by the head 39 of the drill bit 38 is flushed back into the shaft 11 in the annular space 31 . The drive medium of the tubular hammer 33 is used for backwashing.

Der Innenrohrstrang 23 und der Außenrohrstrang 22 be stehen jeweils aus einzelnen Rohren, die durch Steck verbindungen verbunden sind. Dabei werden jeweils zwei ineinanderliegende Rohre in den Schacht 11 abgesenkt und an das rückwärtige Ende der schon in den Rohr strängen befindlichen Rohre angekuppelt. Auf diese Weise können sehr lange Bohrungen von etwa 100 oder 150 m gebohrt werden, wobei selbst in schwierigen Böden eine Richtungsgenauigkeit von etwa 1° eingehalten werden kann. Der Innenrohrstrang wird von dem Dreh antrieb 25 gedreht, wobei der im Zuge des Innenrohr stranges angeordnete Rohrhammer 33 Schläge auf die Bohrkrone 38 ausübt. Die Längsführung übernimmt der Außenrohrstrang 22, der durch Bewegung des Schlittens 17 vorgepreßt wird. Eine zusätzliche Drehung des Außen rohrstrangs ist nicht erforderlich, kann aber vor gesehen werden.The inner tubing string 23 and the outer tubing string 22 each consist of individual tubes which are connected by plug connections. In this case, two pipes lying one inside the other are lowered into the shaft 11 and coupled to the rear end of the pipes already in the pipe. In this way, very long bores of approximately 100 or 150 m can be drilled, whereby a directional accuracy of approximately 1 ° can be maintained even in difficult soils. The inner pipe string is rotated by the rotary drive 25 , the pipe hammer arranged in the course of the inner pipe string 33 exerting blows on the drill bit 38 . The longitudinal guidance is carried out by the outer tubing 22 , which is pressed forward by the movement of the slide 17 . An additional rotation of the outer tubing string is not required, but can be seen before.

Beim Bohren wird zunächst der Innenrohrstrang 23 durch Druckbeaufschlagung der Zylindereinheiten 28 im Außen rohrstrang 22 vorgeschoben, wobei die Bohrkrone 38 zu nehmend über das vordere Ende des Außenrohrstrangs hinausbewegt wird. Das Nachpressen des Außenrohr stranges 22 erfolgt erst, wenn der Druck in den Zylindereinheiten 28 auf einen unteren Grenzwert ab gesunken ist, d.h. wenn der Vorschub der Bohrkrone be endet ist und die Bohrkrone nicht mehr unter Druck spannung steht. Dadurch wird vermieden, daß der Außen rohrstrang einer momentanen Schrägstellung der Bohr krone 38 folgen und von der vorgesehenen Richtung ab weichen kann.When drilling, the inner tubing string 23 is first advanced by pressurizing the cylinder units 28 in the outer tubing string 22 , with the drill bit 38 being increasingly moved beyond the front end of the outer tubing string. The repressing of the outer pipe strand 22 takes place only when the pressure in the cylinder units 28 has dropped to a lower limit, ie when the feed of the drill bit ends and the drill bit is no longer under pressure. This prevents the outer tubing string from following a current inclination of the drill bit 38 and can deviate from the intended direction.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Pendelzentrum 42 gegenüber dem ersten Ausführungs beispiel nach vorne verlegt ist und sich im Bereich der Führungshülse 40 befindet. Die Ausführungsform nach Fig. 4 hat den Vorteil, daß nahezu die gesamte Länge des Schafts 37 den rückwärtigen Hebelarm der Bohrkrone 38 - bezogen auf das Pendelzentrum 42 - bildet. Die Bohrkrone 38 ist gegen Herausgleiten aus dem Innenrohr strang durch einen aus zwei Halbschalen gebildeten Ring 45 gesichert, gegen den ein an dem Schaft 37 vor gesehener Flansch 37 b stößt. Zwischen der Bohrung des Verschlußteils 40 und dem Schaft 37 besteht ein Ring raum, der ein seitliches Spiel zuläßt und somit Pendel bewegungen des Schafts 37 ermöglicht. Fig. 4 shows a further embodiment in which the pendulum center 42 is moved forward compared to the first embodiment and is located in the region of the guide sleeve 40 . The embodiment according to FIG. 4 has the advantage that almost the entire length of the shaft 37 forms the rear lever arm of the drill bit 38 , based on the pendulum center 42 . The drill bit 38 is secured against sliding out of the inner tube by a ring 45 formed from two half-shells, against which a 37 b seen on the shaft 37 bumps. Between the bore of the closure member 40 and the shaft 37 there is an annular space which allows lateral play and thus enables pendulum movements of the shaft 37 .

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Übertragung der Schlagkraft des Hammerkolbens 35 auf den Schaft 37 über den Amboß 36. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Schlagfläche des Hammerkolbens 35 unmittelbar auf die Rückseite 37 a des Schafts 37 schlägt. In diesem Fall sollte die Schlagfläche des Hammerkolbens jedoch nicht ballig sondern ebenflächig sein. Der Hammerkolben 36 bietet den Vorteil, daß die auf den Schaft 37 einwirkende Schlagfläche größer ge macht werden kann als die Schlagfläche des Hammer kolbens 35 und daß die Schlagfläche des Hammerkolbens 35 ballig ausgeführt werden kann, während die Schlag übertragung zwischen Amboß 36 und Schaft 37 durch ebene Flächen erfolgt.In the above-described exemplary embodiments, the impact force of the hammer piston 35 is transmitted to the shaft 37 via the anvil 36 . There is also the possibility that the striking surface of the hammer piston 35 strikes directly on the rear 37 a of the shaft 37 . In this case, however, the face of the hammer piston should not be spherical, but should be flat. The hammer piston 36 has the advantage that the force acting on the shaft 37 face greater ge makes may be used as the striking surface of the hammer piston 35 and that the striking face of the hammer piston can be carried out 35 convex, while the impact transmission between the anvil 36 and shaft 37 by flat surfaces.

Claims

1. Drilling device for directional drilling, with
an inner pipe string ( 23 ) which carries a drill bit ( 38 ) at the front end,
an impact device provided on the inner tubing string ( 23 ), which strikes the drill bit ( 38 ),
an outer pipe string ( 22 ) which is pushed forward in a pressing or pressing-rotating manner,
and with a boring frame ( 10 ) with means for advancing the inner tube strand and the outer tube strand,
characterized in that the shaft ( 37 ) of the drill bit ( 38 ) in the inner tubing string ( 23 ) is guided so that it can freely adjust to the axis ( A ) of the inner tubing string ( 23 ), and in the vicinity of the front A centering device ( 34 ) is provided at the end of the inner pipe string ( 23 ) and is supported in the outer pipe string ( 22 ) forming the counter bearing.

2. Drilling device according to claim 1, characterized in that the maximum inclination of the drill bit ( 38 ) is limited to approximately 1 ° to 5 °.

3. Drilling device according to claim 1 or 2, characterized in that the pendulum center ( 42 ) of the drill bit ( 38 ) in the region of a spline ( 43 ) of the shaft ( 37 ) of the drill bit ( 38 ), which in a counter-toothing ( 44 ) of Inner tube strands ( 23 ) engages.

4. Drilling device according to claim 3, characterized in that the counter-toothing ( 44 ) on one of the front end piece of the inner tube strand ( 23 ) forming the closure part ( 40 ) is provided.

5. Drilling device according to one of claims 1 to 4, characterized in that an anvil ( 36 ) is provided between the tubular hammer ( 33 ) and the shank ( 37 ) of the drill bit ( 38 ), which has a front ( 36 a ) extending at right angles to the longitudinal direction. strikes against the rear side ( 37 a ) of the shaft ( 37 ), which is also perpendicular to the longitudinal direction.

6. Drilling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the boring frame ( 10 ) an orientable guide sleeve ( 15 ) is brought, which can be pressed into the ground and leads the outer tubing string ( 22 ) over part of its length.

7. Drilling device according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the boring frame ( 10 ), a slide ( 17 ) and on this a sub slide ( 26 ) is guided, that on the slide ( 17 ) the rear end of the outer tubing string ( 22nd ) and on the lower carriage ( 26 ) the rear end of the inner pipe string ( 23 ) is in each case easily detachably fastened and that a first hydraulic drive ( 18 ) for the carriage ( 17 ) and a second hydraulic drive ( 28 ) for the lower carriage ( 26 ) is provided.

8. Drilling device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the impact device is a tubular hammer ( 33 ) lying in the inner pipe string, which has the centering device ( 34 ).

9. A method of operating a drilling device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the drilling is carried out exclusively by before pushing the inner pipe string ( 23 ) and that after drilling the outer pipe string ( 22 ) is only pre-pressed when the hydraulic pressure of the hydraulic drive ( 28 ) feeding the inner pipe string ( 23 ) has dropped below a limit value.