DE3910266A1

DE3910266A1 - Direct electric bit drives

Info

Publication number: DE3910266A1
Application number: DE3910266A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bihler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-04

Abstract

Direct electric bit drives which are driven by electric motor via current feeds which are releasably connected to the drill string. In these direct electric bit drives, the current feed consists of a transformer core (1) which is moved with an electric cable (4) into the drill string (3) and forms with the secondary coils (10) in the area of the drill collars (9) a transformer (12, 13, 14) which is connected to the motor part, or the current feed consists of a belt (19) with current-carrying lines (27) which encases the drill string (3), the motor part consisting of a three-phase motor (29) with force-feed bearing lubricator (31) or of three-phase motors (37) with hydrostatic reduction gearing (42) or of a linear motor (47), and the tool being designed as a diamond bit (30) or as a roller bit (43) or as a percussion drilling bit (51) interchangeable on the bottom. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Meißeldirektantriebe, die elektromotorisch über Stromzuführungen angetrieben werden, die mit dem Bohrstrang lösbar verbunden sind.The invention relates to electric direct chisel drives, the are driven by an electric motor via power supplies, which are detachably connected to the drill string.

Das Rotarybohren ist das dominierende Tiefbohrverfahren. Es wird durch den Einsatz hydraulischer Meißeldirektantriebe ergänzt. Bei tiefen und übertiefen Bohrungen wird das Rotary bohren jedoch zunehmend problematisch. Der entscheidende Nach teil ist dabei die überproportionale Abnahme der mechanischen Leistung am Meißel. Bei hydraulischen Meißeldirektantrieben ist der entscheidende Nachteil die verminderte Meißelhydraulik. Elektrische Meißeldirektantriebe vermeiden beide Nachteile, konnten aber bisher nur begrenzt eingesetzt werden, weil die Stromzufuhr nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte. Ein weiteres Problem bei übertiefen Bohrungen ist der im Ver gleich zur Meißelstandzeit überproportional ansteigende Zeit aufwand für den Ein- und Ausbau des Bohrstranges.Rotary drilling is the dominant deep drilling method. It is made possible by the use of hydraulic direct chisel drives added. The Rotary is used for deep and deep holes however, drilling is becoming increasingly problematic. The decisive after part of this is the disproportionate decrease in mechanical Chisel performance. With hydraulic direct chisel drives the decisive disadvantage is the reduced chisel hydraulics. Electric direct chisel drives avoid both disadvantages, have so far been used only to a limited extent because the Power supply could not be solved satisfactorily. Another problem with deep drilling is that in ver time rising disproportionately to the tool life expenditure for installing and removing the drill string.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, elektrische Meißeldirektantriebe der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, um den Bohrfortschritt bei tiefen und übertiefen Bohrungen zu verbessern.The invention is therefore based on the object of electrical To create direct chisel drives of the type described at the outset, to advance the drilling of deep and deep holes improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Stromzuführung der Meißeldirektantriebe je nach Bohrbedingungen folgende Systeme zum Einsatz kommen:This object is achieved in that for Power supply for direct chisel drives depending on drilling conditions the following systems are used:

1. Transformer core, which with an electrical cable in the Bohr strand is retracted and with the secondary coils in the area the drill collar forms a transformer that drives the motor partly supplied with three-phase current.
2. Live belt that is synchronized with the drum Lifting movement of the drill string is unwound and wound up encased the drill string with a closing curve.
3. Combined application of transformer core and current carrying the belt.

In Ausgestaltung der Erfindung kommen für den Motorteil der Meißeldirektantriebe folgende Motoren und zugehörige Werk zeuge zum Einsatz:In an embodiment of the invention come for the engine part Chisel direct drives following motors and associated plant tools for use:

1. three-phase motor with bearing lubrication press for diamond chisels,
2. Three-phase motors with hydrostatic reduction gear for roller chisels,
3. Linear motor for exchangeable hammer drill bits on the sole.

Erfindungsgemäß ergeben sich für diese Meißeldirektantriebe große mechanische Leistungen am Meißel bei voller Meißel hydraulik.According to the invention, these direct chisel drives result great mechanical performance on the chisel with full chisel hydraulics.

Hinzu kommt der Vorteil, daß beim Meißeldirektantrieb mit Linearmotor die Schlagbohrmeißel auf Sohle gewechselt werden können, ohne den Bohrstrang aus- und einbauen zu müssen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Stromzuführung zur Datenübertragung und Steuerung des Bohrvorganges zu nutzen.In addition, there is the advantage that with direct chisel drive Linear motor the hammer drill bits can be changed on the sole can without removing and installing the drill string. Another advantage is the possibility of power supply for data transmission and control of the drilling process use.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on schematic drawings of several Exemplary embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Stromzuführung mit Transformatorkern im Schnitt, Fig. 1 is a power supply with transformer core in section,

Fig. 2 Querschnitt von Fig. 1, Fig. 2 cross-section of Fig. 1,

Fig. 3 eine Stromzuführung mit stromführendem Gurt und Schließkurve in Ansicht, Fig. 3 is a power supply with current-carrying belt and closing curve in view,

Fig. 4 Seitenansicht von Fig. 3 ohne Schließkurve, Fig. 4 side view of FIG. 3 without closing curve,

Fig. 5 Querschnitt von Fig. 4, Schließphase I, Fig. 5 cross-section of Fig. 4, closure phase I,

Fig. 6 Querschnitt von Fig. 4, Schließphase II, Fig. 6 cross-section of Fig. 4, closure phase II,

Fig. 7 Querschnitt von Fig. 4, Schließphase III, Fig. 7 cross-section of Fig. 4, closure phase III,

Fig. 8 den Aufbau eines stromführenden Gurtes in Ansicht und Teilschnitt, Fig. 8 shows the structure of a current-carrying belt in elevation and partial section,

Fig. 9 Querschnitt von Fig. 8, Fig. 9 cross-section of FIG. 8,

Fig. 10 einen Meißeldirektantrieb mit Drehstrommotor und Lagerschmierpresse im Schnitt, Fig. 10 is a direct bit drive with three-phase motor and bearing grease gun in section,

Fig. 11 einen Meißeldirektantrieb mit Drehstrommotoren und hydrostatischem Untersetzungsgetriebe im Schnitt, Fig. 11 is a direct bit drive with three-phase motors and hydrostatic reduction gear in section;

Fig. 12 einen Meißeldirektantrieb mit Linearmotor im Schnitt, Fig. 12 is a direct bit drive with a linear motor in section,

Fig. 13 Schwenksituation des Schlagbohrmeißels im Schnitt, Fig. 13 pivot situation of the percussion drill bit in cross section,

Fig. 14 einen Kernbohrmeißel. Fig. 14 a core drill bit.

Fig. 1 stellt eine Stromzuführung mit Transformatorkern dar. Der Transformatorkern 1 wird mit dem Drahtseil 2 in den Bohr strang 3 eingefahren. In das Drahtseil 2 ist das Elektro kabel 4 integriert. Der Transformatorkern 1 besteht aus dem Schaft 5 und den konzentrisch angeordneten Primärspulen 6 mit den geblechten Schenkeln 7. Durch den Schaft 5 strömt die Spülung 8. Im Bereich der Schwerstangen 9 sind die Sekundär spulen 10 mit den geblechten Schenkeln 11 symmetrisch am Um fang angeordnet. Sie bilden mit dem eingefahrenen Transforma torkern 1 einen Transformator. Aufgrund der Bohrlochgeometrie ist dieser Transformator in die Transformatorsektionen 12, 13, 14 entsprechend den Drehstromphasen U, V, W unterteilt. Die Pfeile 15 zeigen den magnetischen Fluß. Die Spulenanordnung ist in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt. Damit der Ringspalt 16 möglichst gering ist und es beim Einfahren zu keinen Ver klemmungen kommt, sind die Transformatorsektionen 12, 13, 14 mit den elastischen Zwischenstücken 17 verbunden. Um eine große Leistung zu übertragen, werden mehrere Transformator sektionen 12, 13, 14 parallel geschaltet. Die Primärspannung wird in den Transformatorsektionen 12, 13, 14 auf die Motor spannung des Meißeldirektantriebes reduziert. Der Sekundär strom wird mit Leitung 18 auf den Motorteil des Meißeldirekt antriebes übertragen. Fig. 1 shows a power supply with transformer core. The transformer core 1 is retracted with the wire rope 2 in the drill string 3 . In the wire rope 2 , the electric cable 4 is integrated. The transformer core 1 consists of the shaft 5 and the concentrically arranged primary coils 6 with the laminated legs 7 . Flushing 8 flows through shaft 5 . In the area of the drill collars 9 , the secondary coils 10 with the laminated legs 11 are arranged symmetrically on order. They form with the retracted transformer core 1 a transformer. Due to the borehole geometry, this transformer is divided into transformer sections 12, 13, 14 in accordance with the three-phase phases U, V, W. The arrows 15 show the magnetic flux. The coil arrangement is shown in cross section in FIG. 2. So that the annular gap 16 is as small as possible and there is no jamming when retracting, the transformer sections 12, 13, 14 are connected to the elastic intermediate pieces 17 . In order to transmit a large power, several transformer sections 12, 13, 14 are connected in parallel. The primary voltage is reduced in the transformer sections 12, 13, 14 to the motor voltage of the direct chisel drive. The secondary current is transmitted via line 18 to the motor part of the chisel direct drive.

Dieses System hat den Vorteil, Drehstrom mit Kabel und Trans formator ohne Isolationsprobleme auf den Meißeldirektantrieb zu übertragen. Ein weiterer Vorteil ist, den Transformator kern 1 jederzeit ausfahren zu können, um den Bohrstrang 3 mit Meßgeräten usw. zu befahren. Im weiteren werden Fangarbeiten durch diese Stromzuführung nicht behindert. Die Stromzufüh rung mit Transformatorkern ist für Bohrlochdurchmesser ab 6′′ geeignet.This system has the advantage of transferring three-phase current with cable and transformer to the direct chisel drive without insulation problems. Another advantage is to be able to extend the transformer core 1 at any time in order to drive the drill string 3 with measuring devices etc. In addition, fishing work is not hindered by this power supply. The Stromzufüh tion with transformer core is suitable for borehole diameters from 6 ''.

Fig. 3 und Fig. 4 stellen eine Stromzuführung mit stromfüh rendem Gurt dar. Der Gurt 19 wird von der Trommel 20 synchron mit der Hubbewegung von Bohrstrang 3 ab- und aufgewickelt. Die Schließkurve 21 ummantelt den Bohrstrang 3 mit dem Gurt 19. Dieser Vorgang erfolgt selbsttätig mit der Hubbewegung von Bohrstrang 3. Die Schließkurve 21 ist zwischen Arbeits bühne und Preventeranlage angeordnet. Fig. 3 and Fig. 4 illustrate a power supply with current-carrying belt. The belt 19 is unwound and wound up by the drum 20 synchronously with the lifting movement of the drill string 3 . The closing curve 21 surrounds the drill string 3 with the belt 19 . This process takes place automatically with the lifting movement of drill string 3 . The closing curve 21 is arranged between the work platform and the preventive system.

Fig. 5 stellt die Schließphase I dar. Die Schließkurve 21 greift in die Nut der Haken 22, 22′ ein, die mit dem Gurt 19 fest verbunden sind. Durch die Abwärtsbewegung von Bohrstrang 3 und Gurt 19 schiebt die Schließkurve 21 die Haken 22, 22′ in Pfeilrichtung 23, 23′. Der Gurt 19 gleitet dabei auf dem Führungsrohr 24. Fig. 5 shows the closing phase I. The closing curve 21 engages in the groove of the hooks 22, 22 ' , which are firmly connected to the belt 19 . Due to the downward movement of drill string 3 and belt 19, the closing curve 21 pushes the hooks 22, 22 ' in the direction of the arrow 23, 23' . The belt 19 slides on the guide tube 24 .

Fig. 6 stellt die Schließphase II dar. Hier werden in gleicher Weise die Haken 22, 22′ weiterbewegt und der Gurt 19 gespannt. Auf dem Führungsrohr 24 gleiten die Haken 22, 22′ über einander. Fig. 6 shows the closing phase II. Here, the hooks 22, 22 'are moved further and the belt 19 tensioned. On the guide tube 24, the hooks 22, 22 ' slide over one another.

Fig. 7 stellt die Schließphase III dar. Hier werden mit Schließ kurve 21′ die Haken 22, 22′ zusammengeführt. Nach Verlassen von Führungsrohr 24 schließt und entspannt sich der Gurt 19 und ummantelt dadurch den Bohrstrang 3 auf seiner ganzen Länge. Der Öffnungsvorgang erfolgt entsprechend mit der Auf wärtsbewegung von Bohrstrang 3. Fig. 7 shows the closing phase III. Here, the hook 22, 22 ' are merged with the closing curve 21' . After leaving the guide tube 24 , the belt 19 closes and relaxes, thereby encasing the drill string 3 over its entire length. The opening process takes place accordingly with the upward movement of drill string 3 .

Fig. 8 und Fig. 9 stellen den Aufbau eines stromführenden Gurtes dar. Gurt 19 besteht aus den Schilden 25, den Haken 22, 22′, den Gliedern 26, den stromführenden Leitungen 27 und dem Elastomer 28. Die Schilde 25 und die Haken 22, 22′ sind mit den Gliedern 26 kettenförmig verbunden. Fig. 8 and Fig. 9 illustrate the structure of a current-carrying belt. Belt 19 consists of the shields 25 , the hooks 22, 22 ' , the links 26 , the current-carrying lines 27 and the elastomer 28th The shields 25 and the hooks 22, 22 ' are connected to the links 26 in a chain.

Die zur Bohrlochwand gerichteten Schilde 25 bilden in der Längsrichtung Kanäle, in denen die stromführenden Leitungen 27 verlegt sind. Alle Teile werden mit dem abriebfesten Elastomer 28 homogen umschlossen. Die Glieder 26 bestehen aus Federstahldraht oder aus hochfesten Fasern. Somit ist der Gurt 19 in Längs- und Querrichtung elastisch und ent spricht einer Zugfeder. Gurt 19 wird, wie bereits ausgeführt, mit Kurve 21 auf einen größeren Durchmesser als die Rohr verbindungen 3′ gedehnt. Nach der Schließkurve 21 entspannt sich Gurt 19 und legt sich mit großer Kraft um den Bohr strang 3. Durch den hohen Reibungskoeffizienten des Elasto mers 28 sitzt der geschlossene Gurt 19 unverrückbar auf der ganzen Länge von Bohrstrang 3 fest. Im Bereich der Rohrver bindung 3′ ist durch Form und Spannung der Festsitz am größten. Die Schilde 25 und die Haken 22, 22′ sind aus hoch festem Stahl gezogen und gehärtet. Sie können zusätzlich bei Bedarf mit Hartstoffen beschichtet werden. Durch diesen verschleißfesten Aufbau von Gurt 19 sind die stromführenden Leitungen 27 vor allen mechanischen Einwirkungen im Bohr loch geschützt.The shields 25 directed towards the borehole wall form channels in the longitudinal direction in which the current-carrying lines 27 are laid. All parts are homogeneously enclosed with the abrasion-resistant elastomer 28 . The links 26 consist of spring steel wire or high-strength fibers. Thus, the belt 19 is elastic in the longitudinal and transverse directions and speaks ent of a tension spring. Belt 19 is, as already stated, with curve 21 to a larger diameter than the pipe connections 3 ' stretched. After the closing curve 21 , belt 19 relaxes and wraps itself around the drill string 3 with great force. Due to the high coefficient of friction of the Elasto mers 28 , the closed belt 19 immovably sits on the entire length of drill string 3 . In the area of Rohrver connection 3 ' is tight by shape and tension of the largest. The shields 25 and the hooks 22, 22 ' are drawn and hardened from high-strength steel. If required, they can also be coated with hard materials. Through this wear-resistant construction of belt 19 , the current-carrying lines 27 are protected from all mechanical influences in the borehole.

Mit normalen von Lastwagen transportierbaren Trommeln 20 kann die Länge des Gurtes 19 z. B. 2000 m betragen. Mit drei Gurten 19 kann so ein Bohrstrang bis zu 6000 m Länge mit Strom versorgt werden. Dabei werden nur drei Stromkupplungen benö tigt, die von außen gut zugänglich sind. Da das Einbringen dieser Stromzuführung im übrigen automatisch erfolgt, ist der Zeitaufwand hierfür gering.With normal drums 20 transportable by truck, the length of the belt 19 z. B. be 2000 m. With three belts 19 , a drill string up to 6000 m in length can be supplied with electricity. Only three power couplings are required, which are easily accessible from the outside. Since the introduction of this power supply is done automatically, the time required for this is small.

Der Bohrstrang 3 kann jederzeit mit Meßgeräten usw. befahren werden. Fangarbeiten werden nicht behindert.The drill string 3 can be driven on with measuring devices etc. at any time. Fishing is not hindered.

Im wesentlichen wird beim Bohren mit Meißeldirektantrieben der Bohrstrang nur auf- und abbewegt. Begrenzte Drehungen sind durch eine Lose des Gurtes 19 an der Trommel 20 möglich. Der Strom wird über Schleifringe an der Trommel 20 zugeführt. Die Hakenlast wird nur unwesentlich erhöht, weil das Gewicht des Gurtes 19 durch den Auftrieb des Elastomers 28 im Bohrloch verringert wird.Essentially, the drill string is only moved up and down when drilling with direct chisel drives. Limited rotations are possible by loosening the belt 19 on the drum 20 . The current is fed to the drum 20 via slip rings. The hook load is only slightly increased because the weight of the belt 19 is reduced by the buoyancy of the elastomer 28 in the borehole.

Bei einem Bruch des Bohrstranges 3 reißt der Gurt 19 aufgrund von Vorspannung und Material mit einer scharf begrenzten Reißlinie. Der verbleibende Gurt 19 ist, wie bereits aus geführt, auf seiner ganzen Länge fest mit dem Bohrstrang 3 verbunden und kann somit nicht in den Ringraum fallen und die Bohrung gefährden.If the drill string 3 breaks, the belt 19 breaks due to the pretension and material with a sharply defined tear line. The remaining belt 19 is, as already out, firmly connected to the drill string 3 over its entire length and thus cannot fall into the annular space and endanger the bore.

Der Gurt 19 kann aufgrund seines Aufbaues sehr rationell hergestellt und repariert werden.The belt 19 can be manufactured and repaired very efficiently due to its structure.

Die Stromzuführung mit stromführendem Gurt kann für alle Gestängedurchmesser und für Sohletemperaturen über 200°C benutzt werden.The power supply with a live belt can be used by everyone Pole diameter and for sole temperatures over 200 ° C to be used.

Fig. 10 stellt einen Meißeldirektantrieb mit Drehstrom motor und Lagerschmierpresse dar. Der mit einer Stromzu fuhr nach Fig. 1 bis 9 versorgte Drehstrommotor 29 treibt den Diamantmeißel 30 an. Die elektromotorisch angetriebene Lagerschmierpresse 31 drückt Schmierstoff 32 in die Lager sektionen 33 und in die Nippeldichtung 34. Das große Schmier stoffdepot 35 ist mit dem verschiebbaren Kolben 36 verschlos sen. Der Außendruck auf Sohle und der Innendruck im Schmier stoffdepot 35 ist somit ständig ausgeglichen und es kann keine Spülung eindringen. Die Lagerschmierpresse 31 wird über die Stromzufuhr vom Steuerstand der Bohranlage aus in bestimmten Intervallen betätigt. Diese Schmierung ermöglicht eine lange Motorstandzeit auf Sohle. Fig. 10 shows a direct chisel drive with three-phase motor and bearing lubrication press. The supplied with a Stromzu according to Fig. 1 to 9 three-phase motor 29 drives the diamond chisel 30 . The electromotive driven bearing lubrication press 31 presses lubricant 32 into the bearing sections 33 and into the nipple seal 34 . The large lubricant depot 35 is sen with the displaceable piston 36 . The external pressure on the sole and the internal pressure in the lubricant depot 35 is thus constantly balanced and no flushing can penetrate. The bearing lubrication press 31 is actuated at certain intervals via the power supply from the control station of the drilling rig. This lubrication enables a long engine service life on the sole.

Fig. 11 stellt einen Meißeldirektantrieb mit Drehstrommotoren und hydrostatischem Untersetzungsgetriebe dar. Die mit einer Stromzuführung nach Fig. 1 bis 9 versorgten schnellaufenden Drehstrommotoren 37 treiben die Hydraulikpumpen 38 an. Im of fenen Kreislauf saugen die Hydraulikpumpen 38 die Hydraulik flüssigkeit 38′ aus dem als Zylinder ausgebildeten Behälter 39 an, der mit dem verschiebbaren Kolben 40 verschlossen ist. Der Außendruck auf Sohle und der Innendruck im Behälter 39 ist somit ständig ausgeglichen und es kann keine Spülung ein dringen. Die Hydraulikpumpen 38 fördern die Hydraulikflüssig keit 38′ in den langsam laufenden Hydraulikmotor 41. Das so gebildete hydrostatische Untersetzungsgetriebe 42 treibt den Rollenmeißel 43 an. Die Schmierung der Lagersektionen und der Nippeldichtung erfolgt nach Fig. 10. Fig. 11 illustrates a direct bit drive with three-phase motors and hydrostatic reduction gear. The to a power supply of FIG. 1 to 9 supplied high-speed three-phase motors 37 drive the hydraulic pump 38 at. In the open circuit, the hydraulic pumps 38 suck the hydraulic fluid 38 ' from the cylinder 39 formed as a cylinder, which is closed with the displaceable piston 40 . The external pressure on the sole and the internal pressure in the container 39 is thus constantly balanced and no flushing can penetrate. The hydraulic pumps 38 promote the hydraulic fluid speed 38 ' in the slow-running hydraulic motor 41st The hydrostatic reduction gear 42 thus formed drives the roller chisel 43 . The bearing sections and the nipple seal are lubricated according to Fig. 10.

Vor allem wegen der Bohrlochgeometrie ist das hier beschrie bene hydrostatische Untersetzungsgetriebe 42 im Vorteil gegenüber einem mechanischen Untersetzungsgetriebe.Mainly because of the borehole geometry, the hydrostatic reduction gear 42 described here has an advantage over a mechanical reduction gear.

Fig. 12 stellt einen Meißeldirektantrieb mit Linearmotor dar. Mit einer Stromzuführung nach Fig. 1 bis 9 werden die Spulen des Stators 44 mit Drehstrom versorgt. Mit dem Draht seil 45 wird der Anker 46 in den Bohrstrang 3 eingefahren. Im eingefahrenen Zustand bilden der zylindrische Stator 44 und der Anker 46 den Linearmotor 47. Mit dem Anker 46 ist der Hammer 48 verbunden. Der Schaft 49 geht durch die Boh rung von Hammer 48. Mit dem Schaft 49 ist der Zwischenamboß 50 verbunden. Der Linearmotor 47 erzeugt mit dem Hammer 48 eine Langhub-Schlagbewegung. Der Hammer 48 gibt seine Schlagenergie an den Zwischenamboß 50 ab. Am Zwischenamboß 50 sind zwei oder mehr Schlagbohrmeißel 51 eingelassen. Die Schlagbohrmeißel 51 sind schwenkbar gelagert. Die starke Feder 52 zieht dabei den Schlagbohrmeißel 51 an den Anschlag 53. Der Anschlag 53 und der Bolzen 54 übertragen die Schlag energie vom Zwischenamboß 50 auf den Schlagbohrmeißel 51. Die Spülung 55 tritt in den Zylinder 56 ein und strömt durch den Schaft 49 über den Zwischenamboß 50 zu den Schlagbohr meißeln 51. Die Dichtungen 57 und 58 sind überwiegend statisch belastet; der Verschleiß ist daher sehr gering. Die Nuten 59 im Schaft 49 dienen dazu, den Hammer 48 zu überspülen. FIG. 12 shows a direct chisel drive with a linear motor. The coils of the stator 44 are supplied with three-phase current with a current supply according to FIGS. 1 to 9. With the wire rope 45 , the anchor 46 is inserted into the drill string 3 . In the retracted state, the cylindrical stator 44 and the armature 46 form the linear motor 47 . The hammer 48 is connected to the anchor 46 . The shaft 49 passes through the bore of hammer 48 . The intermediate anvil 50 is connected to the shaft 49 . The linear motor 47 generates a long stroke impact movement with the hammer 48 . The hammer 48 delivers its impact energy to the intermediate anvil 50 . At the intermediate anvil 50 two or more hammer drill bits 51 are embedded. The hammer drill bits 51 are pivotally mounted. The strong spring 52 pulls the hammer drill bit 51 against the stop 53 . The stop 53 and the bolt 54 transmit the impact energy from the intermediate anvil 50 to the hammer drill bit 51 . The flush 55 enters the cylinder 56 and flows through the shaft 49 via the intermediate anvil 50 to the hammer drill bits 51 . The seals 57 and 58 are predominantly statically loaded; the wear is therefore very low. The grooves 59 in the shaft 49 serve to wash over the hammer 48 .

Fig. 13 stellt die Schwenksituation der Schlagbohrmeißel 51 dar. An der Glockenkurve 60 schwenken die Schlagbohrmeißel 51 mit der Ein- und Ausfahrbewegung von Anker 46 aus und ein. Diese Anordnung ermöglicht es, die Schlagbohrmeißel 51 auf Sohle zu wechseln, ohne den Bohrstrang aus- und einzubauen. Der geschilderte Schwenkmechanismus kann auch durch andere Mechanismen ersetzt werden, die die Schlagbohrmeißel 51 z. B. ein- und aussteuern. Figure 13 illustrates. The pivot position of the percussion drill bit 51 is. On the bell-shaped curve 60 pivot the percussion drill bit 51 with the inward and outward movement of armature 46 off and on. This arrangement makes it possible to change the hammer drill bit 51 to the sole without removing and installing the drill string. The pivoting mechanism described can also be replaced by other mechanisms that the impact drill bit 51 z. B. on and off.

Fig. 14 stellt einen Kernbohrmeißel 61 dar, der im Wechsel mit den Schlagbohrmeißeln 51 in den Zwischenamboß 50 einge setzt wird. Fig. 14 shows a core drill bit 61 , which is set in alternation with the hammer drill bits 51 in the intermediate anvil 50 .

Die Umkehrung von Anker- und Statoranordnung ergibt den Vorteil, dem Linearmotor 47 Drehstrom direkt über ein Ka bel zuzuführen, das in das Drahtseil 45 integriert ist. Der Nachteil dabei ist, daß die Spulen sehr stark durch die Schläge von Hammer 48 belastet sind.The reversal of the armature and stator arrangement gives the advantage of supplying the linear motor 47 with three-phase current directly via a cable which is integrated into the wire rope 45 . The disadvantage is that the coils are very heavily loaded by the blows from hammer 48 .

Im weiteren kann bei gleicher Grundkonzeption anstelle von Linearmotor 47 ein Hydraulikhammer eingesetzt werden, der von der Spülung betrieben wird. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Meißelhydraulik vermindert ist.Furthermore, with the same basic concept, a hydraulic hammer which is operated by the flushing can be used instead of the linear motor 47 . However, this has the disadvantage that the chisel hydraulics are reduced.

Die Bohrung wird abwechselnd mit den Schlagbohrmeißeln 51 und dem Kernbohrmeißel 61 niedergebracht. Dabei wird während des Schlagbohrens der Bohrstrang 3 hin- und hergedreht, um die Bohrsohle gleichmäßig zu erfassen.The bore is drilled alternately with the hammer drill bits 51 and the core drill bit 61 . The drill string 3 is rotated back and forth during impact drilling in order to grasp the drilling base uniformly.

Der Meißeldirektantrieb mit Linearmotor 47 ist für übertiefe Bohrungen und für Sohletemperaturen über 200°C geeignet.The direct chisel drive with linear motor 47 is suitable for deep holes and for sole temperatures above 200 ° C.

Claims

1. Electric direct chisel drives, which are driven by an electric motor via power supply lines which are releasably connected to the drill string, characterized in that the power supply line consists of a transformer core ( 1 ) which is retracted into the drill string ( 3 ) with an electric cable ( 4 ) and forms a transformer ( 12, 13, 14 ) with the secondary coils ( 10 ) in the area of the drill collars ( 9 ), which is connected to the motor part or that the power supply consists of a belt ( 19 ) with current-carrying lines ( 27 ), of the drill string ( 3 ) encased that the motor part from a three-phase motor ( 29 ) with bearing lubrication press ( 31 ) or from three-phase motors ( 37 ) with hydrostatic reduction gear ( 42 ) or from a linear motor ( 47 ) and that the tool as Diamond chisel ( 30 ) or as roller chisel ( 43 ) or as an interchangeable impact drill bit ( 51 ).

2. Electric direct chisel drives according to claim 1, characterized in that the transformer core ( 1 ) consists of the through-drilled shaft ( 5 ) and the concentrically arranged primary coils ( 6 ) with the laminated legs ( 7 ) that in the area of the drill rods ( 9 ) the secondary coils ( 10 ) with the laminated legs ( 11 ) are arranged symmetrically on the circumference, that in the retracted state the transformer sections ( 12, 13, 14 ) are formed, that the magnetic flux ( 15 ) from the primary coils ( 6 ) through the narrow annular gap ( 16 ) formed by the legs ( 7, 11 ) to the secondary coils ( 10 ) and that the transformer sections ( 12, 13, 14 ) are connected to one another by elastic intermediate pieces ( 17 ).

3. Electric direct chisel drives according to claim 1, characterized in that the current-carrying belt ( 19 ) from the drum ( 20 ) is wound up and wound up synchronously with the lifting movement of the drill string ( 3 ), that the closing curve ( 21 ) into the grooves of the with the current-carrying belt ( 19 ) firmly connected hook ( 22, 22 ' ) engages that with the downward movement of the drill string ( 3 ), the closing curve ( 21 ) the belt ( 19 ) with the hook ( 22, 22' ) over the guide tube ( 24 ) in the direction of the arrow ( 23, 23 ' ) that the hooks ( 22, 22' ) with closing curve ( 21 ' ) are brought together, that the current-carrying belt ( 19 ) is closed after leaving the guide tube ( 24 ) and encased the drill string ( 3 ) and that with the upward movement of the drill string ( 3 ) the closing curve ( 21 ) opens the current-carrying belt ( 19 ) again.

4. Electric direct chisel drives according to claim 1 or 3, characterized in that the current-carrying belt ( 19 ) from the shields ( 25 ), the hook ( 22, 22 ' ), the links ( 26 ), the current-carrying lines ( 27 ) and the Elastomer ( 28 ) is that the links ( 26 ) connect the shields ( 25 ) and the hooks ( 22, 22 ' ) in a chain-like and elastic manner, that the shields ( 25 ) directed towards the borehole wall form channels in the longitudinal direction of the current-carrying belt ( 19 ) , in which the current-carrying lines ( 27 ) are laid, that the elastomer ( 28 ) surrounds all parts homogeneously and that the tear line of the current-carrying belt ( 19 ) is sharply limited.

5. Electric direct chisel drives according to claim 4, characterized in that the shields ( 25 ) and the hooks ( 22, 22 ' ) are drawn from high-strength steel, hardened and coated with hard materials, that the links ( 26 ) consist of spring steel wire or high-strength fibers and that the elastomer ( 28 ) is abrasion resistant and has a high coefficient of friction against steel.

6. Electric direct chisel drives according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearing lubrication press ( 31 ) has an electromotive drive that the pressure lines of the bearing lubrication press ( 31 ) in the bearing sections ( 33 ) and in the nipple seal ( 34 ) open out and that the lubricant reservoir ( 35 ) is closed with the displaceable piston ( 36 ).

7. Electric direct chisel drives according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotary current motors ( 37 ) are coupled to the hydraulic pumps ( 38 ), that the hydraulic pumps ( 38 ) with the hydraulic motor ( 41 ) form a hydrostatic reduction gear ( 42 ) and that the container ( 39 ) for the hydraulic fluid ( 38 ' ) is designed as a cylinder which is closed with the displaceable piston ( 40 ).

8. Electric direct chisel drives according to one of claims 1 to 7, characterized in that with the wire rope ( 45 ) the armature ( 46 ) in the drill string ( 3 ) is retracted, that the cylindrical armature ( 46 ) was in the retracted state with the Stator coils ( 44 ) forms the linear motor ( 47 ) that the armature ( 46 ) is connected to the hammer ( 48 ), which emits its impact energy to the intermediate anvil ( 50 ), that the intermediate anvil ( 50 ) with that with grooves ( 59 ) provided shaft ( 49 ) is connected, which is guided centrally in the armature ( 46 ) and in the cylinder ( 56 ), that the percussion drill bit ( 51 ) or the core drill bit ( 61 ) is inserted into the intermediate anvil ( 50 ) and that the flushing ( 55 ) enters the cylinder ( 56 ) sealed with the seals ( 57, 58 ) and flows through the shaft ( 49 ) to the hammer drill bits ( 51 ) or the core drill bit ( 61 ).

9. Electric direct chisel drives according to claim 8, characterized in that two or more hammer drill bits ( 51 ) are pivotally mounted in the intermediate anvil ( 50 ), that the springs ( 52 ) pull the hammer drill bits ( 51 ) to the stops ( 53 ) and that with the The armature ( 46 ) retracts and extends the impact drill bit ( 51 ) on the bell curve ( 60 ) and swings it out.