DE3911469A1

DE3911469A1 - Drilling installation

Info

Publication number: DE3911469A1
Application number: DE3911469A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Schauerte; Heinz Dipl Ing Stoecker
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG; Tracto Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1989-04-08
Filing date: 1989-04-08
Publication date: 1990-10-11

Abstract

In a drilling installation which essentially consists of a drill carriage (1), a drill stem (2), a drilling tool (14), and in particular pneumatically or hydraulically operated drive units (9), the drilling installation serving to make earth bores, in particular to lay service lines in a trenchless manner, such as for water, power, telephone or the like, it is proposed that a percussion or drilling implement (3) be arranged at the tip of the drill stem (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohranlage, im wesentlichen be stehend aus Bohrlafette, Bohrgestänge, Bohrwerkzeug und mit insbesondere Druckluft- oder hydraulisch betriebenen An triebsaggregaten zur Erstellung von Erdbohrungen, insbeson dere zum grabenlosen Verlegen von Versorgungsleitungen wie solche für Wasser, elektrische Energie, Telefon oder der gleichen.The invention relates to a drilling rig, essentially be standing from drill carriage, drill pipe, drilling tool and with especially compressed air or hydraulically operated An drive units for drilling earth bores, in particular others for trenchless laying of supply lines such as those for water, electrical energy, telephone or the same.

Aus der EP-A2-02 47 767 ist ein Horizontal-Bohrsystem der eingangs genannten Gattung bekannt. Dieses Bohrsystem wird mit Druckluft betrieben. An einem rotierenden Bohrgestänge wird eine nach dem Tauchkolbenprinzip arbeitende Bodendurch schlagrakete geführt, welche an ihrer Spitze einen abge schrägten Leitkopf trägt, von dem die Bodendurchschlagrakete und das nachgezogene bzw. gedrückte Bohrgestänge in einem bestimmten Radius von der Tiefenlage der in das Erdreich eingebrachten Erdbohrung an die Erdoberfläche gedrückt wird. Die Druckluftversorgung der Bodendurchschlagrakete erfolgt bei diesem Bohrsystem durch das Bohrgestänge hindurch, wobei die Abluft der Bodendurchschlagrakete außen über das Bohr gestänge nach hinten weggeht. Damit die Abluft am Ende der Bodendurchschlagrakete über das Bohrgestänge abströmen kann, ist es unbedingt erforderlich, daß das Bohrgestänge einen geringeren Außendurchmesser hat als die eigentliche Boden durchschlagrakete. Bei rolligen Böden besteht daher die Gefahr, daß die Bohrung hinter der Bodendurchschlagrakete einfällt und der Raum für den Abluftstrom der Bodendurch schlagrakete verschlossen wird, wodurch die Maschine in ihrer Leistung gemindert bzw. ganz zum Stillstand kommt. Man hat zwar versucht, das Problem der einstürzenden Erdbohrun gen hinter der Bodendurchschlagrakete dadurch zu lösen, daß ein Absaugegerät zusätzlich eingesetzt wurde, um den Ring spalt für die Abluft freizuhalten, damit insbesondere bei wasserhaltigen Böden kein Schlamm durch die Abströmbohrungen in das Innere der Bodendurchschlagrakete einströmen kann, was insbesondere beim Stillstand der Rakete während des Ankuppelvorganges eines neuen Bohrgestänges sehr leicht geschehen kann. Außerdem stellt die Druckluftzufuhr in das rotierende Bohrgestänge ein nicht zu übersehendes techni sches Problem dar; so muß bspw. das hohle Bohrgestänge zum Ende hin nach jedem Verlängerungsvorgang des Gestänges ver schlossen werden, damit die Druckluft nicht entweichen kann. Problembehaftet ist ferner das Anspringen der Bodendurch schlagrakete, da eine solche Einheit besonders bei größeren Distanzen, eingesetzt wird. Die Länge der Luftsäule führt zu nicht kontrollierbaren Kompressionsvorgängen und gegebenen falls zu Eigenschwingungen der Luftsäule, die das Anspringen der Bodendurchschlagrakete erheblich erschweren. Ferner ist das aus der EP-A2-02 47 767 bekannte Horizontal-Bohrsystem apparativ aufwendig und daher teuer, da ein separater Luft kompressor als Versorgungsgerät für die Bodendurchschlagra kete und ein Hydraulikaggregat für den Rotationsantrieb und die Vorschubeinheit des Bohrgestänges benötigt wird.From EP-A2-02 47 767 is a horizontal drilling system known genus. This drilling system will operated with compressed air. On a rotating drill pipe becomes a bottom working according to the plunger principle Hit rocket led, which fired one at its tip inclined guiding head, from which the ground penetration rocket and the retracted or pressed drill pipe in one determined radius from the depth of the in the ground inserted earth hole is pressed to the earth's surface. The compressed air is supplied to the bottom rocket in this drilling system through the drill pipe, whereby the exhaust air from the ground-launching rocket outside through the drill linkage goes backwards. So that the exhaust air at the end of the Soil rocket can flow over the drill pipe, it is imperative that the drill pipe be one has a smaller outer diameter than the actual bottom punch rocket. This is the case with uneven floors Danger that the hole behind the rocket occurs and the space for the exhaust air flow through the floor rocket is locked, causing the machine in their performance is reduced or comes to a complete standstill. Man has tried the problem of collapsing earth drilling to solve behind the bottom rocket by a suction device was additionally used to the ring gap for the exhaust air to keep clear, in particular with water-containing soils no sludge through the drain holes can flow into the interior of the bottom rocket, which is particularly important when the rocket is stationary during the Coupling process of a new drill pipe very easy can happen. In addition, the compressed air supply in the rotating drill pipe a not to be overlooked techni problem; For example, the hollow drill pipe must Ver end after each extension of the boom be closed so that the compressed air cannot escape. The jumping off of the floor is also problematic Impact rocket, since such a unit is especially useful for larger ones Distances. The length of the air column leads to uncontrollable compression processes and given if there are natural vibrations in the air column, the rocket rocket significantly complicate. Furthermore is the horizontal drilling system known from EP-A2-02 47 767 complex in terms of equipment and therefore expensive, since a separate air compressor as a supply device for the bottom penetration kete and a hydraulic unit for the rotary drive and the drill pipe feed unit is required.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bohranlage zu schaffen, die die Nachteile des aufgezeigten Standes der Technik beseitigt und damit apparativ einfacher gestaltet ist, kostengünstiger herzustellen ist, sowie keine Anlaufschwierigkeiten kennt und sicher und problemlos mit der notwendigen Energie zu versorgen ist. Die Lösung der Erfindung gelingt mit den Maßnahmen der Patentansprüche 1 bis 17.The object of the present invention is a To create drilling rig that demonstrated the disadvantages of State of the art eliminated and thus simpler in terms of equipment is designed, is cheaper to manufacture, and none Knows starting difficulties and is safe and easy to use the necessary energy is to be supplied. The solution of Invention succeeds with the measures of patent claims 1 until 17th

Die erfindungswesentliche Ausgestaltung der Bohranlage sieht vor, daß an der Spitze des Bohrgestänges ein Schlag- und Bohrgerät angeordnet ist. Der große Vorteil dieses konstruk tiven Prinzips besteht darin, daß die Schlagimpulse und das Drehmoment zur Erstellung der Erdbohrung unmittelbar dort wirken, wo die Kräfte und Momente energetisch ungehindert wirken müssen, nämlich am Verdrängungsgerät selbst. Das Bohrgestänge muß im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr hohl ausgebildet sein; und falls ein Bohrgestänge mit einer Innenbohrung verwendet wird, braucht dieses Bohrge stänge nur noch translatorisch bewegt zu werden. Damit werden die beim Stand der Technik auftretenden hohen Biege-Wechsel beanspruchungen an den rotierenden hohlen Bohrgestängen, insbesondere beim Fahren von engen Radien vermieden, die erfahrungsgemäß zu Rissen im Rohrmantel und somit zu Druck verlusten bis hin zum Stillstand der Bohranlage führen. Ein Ringspalt zwischen Gerät und Bohrgestänge für die Abluft ist nicht erforderlich. Die Druckluftaggregate bzw. die Hydrau likaggregate können kleiner und kostengünstiger ausgelegt werden. Da in dem Bohrgestänge keine kompressible Druckluft strömt und sich keine schwingende Druckluftsäule ausbilden kann, kommt es zu keinen Anlaufschwierigkeiten der Bohran lage. Zweckmäßig ist, daß das Schlagbohrgerät einen an der Vorderseite eines zylinderförmigen Gehäuses angeordneten, mit Schlagimpulsen beaufschlagbaren und/oder rotierenden Schlagkopf als Bohrwerkzeug aufweist. Ferner ist es zweck mäßig, daß das Schlagbohrgerät, vorzugsweise dessen Schlag kopf von einem rotierenden Rohrgestänge antreibbar ist, wobei das Bohrgestänge vorteilhafterweise aus einem Voll profil bestehen kann.The design of the drilling rig essential to the invention is seen before that at the top of the drill pipe a blow and Drill is arranged. The big advantage of this construct tive principle is that the impact impulses and Torque for drilling the earth hole right there act where the forces and moments are energetically unimpeded have to act, namely on the displacement device itself In contrast to the prior art, drill rods do not have to be more hollow; and if a drill pipe with an inner bore is used, this needs Bohrge only to be moved translationally. With that the high bending changes occurring in the prior art stresses on the rotating hollow drill rods, avoided especially when driving tight radii Experience has shown that there are cracks in the pipe jacket and thus pressure losses up to the standstill of the drilling rig. A There is an annular gap between the device and the drill pipe for the exhaust air not mandatory. The compressed air units or the hydrau likaggregate can be designed smaller and cheaper will. Because there is no compressible compressed air in the drill pipe flows and no vibrating compressed air column is formed can, there is no start-up problem for the drill location. It is expedient that the impact drill on the Arranged front of a cylindrical housing, impactable and / or rotating Striking head as a drilling tool. It is also useful moderate that the impact drill, preferably its impact head can be driven by a rotating pipe linkage, the drill string advantageously consisting of a solid profile can exist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge schlagen, daß der Schlagkopf des Schlagbohrgerätes bedarfs weise drehbar ist, während das Gehäuse des Schlagbohrgerätes translatorisch bewegbar ist. Dies ist insbesondere von Vor teil bei leichten Böden, wo im Regelfall die Schlagimpulse für den Vortrieb des Gerätes ausreichend sind und nur be darfsweise bei aufkommenden Bodenverwachsungen der Schlag kopf rotatorisch in Bewegung gesetzt wird.According to a further embodiment of the invention is pre hit that the percussion head of the percussion drill needs is rotatable while the housing of the impact drill is translationally movable. This is especially from before partly on light soils, where the impact impulses are usually are sufficient to propel the device and only be if necessary, the blow in the case of emerging overgrowth head is set in rotation.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge schlagen, daß der Schlagkopf von einem im Gehäuse des Schlagbohrgerätes oder direkt hinter dem Schlagbohrgerät angeordneten Drehantrieb, vorzugsweise von einem Hydraulik antrieb, antreibbar ist. Zweckmäßig ist, daß der Schlagkopf eine vordere, vorzugsweise dachförmige Schrägfläche auf weist, die bei nicht rotierendem Kopf als drehbare Steuer fläche dient. Bei dieser Einheit dreht sich lediglich der abgeschrägte Kopf, während sich das Gehäuse des Schlaggerä tes und das Rohrgestänge lediglich translatorisch bewegen.In a further embodiment of the invention is pre hit that the striking head of one in the housing of the Impact drill or directly behind the impact drill arranged rotary drive, preferably by a hydraulic system drive, is drivable. It is useful that the striking head a front, preferably roof-shaped inclined surface points that as a rotatable control when the head is not rotating area serves. In this unit, only the beveled head while the housing of the impact device tes and move the pipe string only translationally.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Bohrgestänge aus einem nicht rotierenden Hohlprofil besteht und daß in dem Bohrgestänge die energetischen Ver sorgungen, insbesondere die Hydraulikschläuche angeordnet sind. Besonders zweckmäßig ist dabei, wenn das Bohrgestänge, bspw. von einer Haspel, zu einem Coil aufgewickelt ist. Dies hat den Vorteil, daß der Vortrieb nicht durch An schraub- oder beim Rücklaufen durch Abschraubvorgänge an dem Bohrgestänge unterbrochen werden muß. Beim Stand der Technik müssen demgegenüber die einzelnen Bohrgestänge einzeln zu sammengeschraubt werden.A preferred embodiment of the invention provides that the drill pipe from a non-rotating hollow profile exists and that in the drill pipe the energetic Ver care, especially the hydraulic hoses are. It is particularly expedient if the drill pipe, For example, from a reel is wound into a coil. This has the advantage that the propulsion is not due to screwing or when returning by unscrewing the Drill pipe must be interrupted. In the state of the art In contrast, the individual drill pipes must be closed individually be screwed together.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorteilhafter weise vor, daß der Schlagkopf mit einer Schrägfläche im Gehäuse um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist und mit dem Schlagkopf zusammenwirkende Mittel zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens folgenden translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung sowie pneumatisch ansteuerbare Mittel zur Ingangsetzung oder zur Unterbrechung der Drehbewegung vorgesehen sind und daß das Gehäuse des Schlagbohrgerätes mit einem nicht rotierenden, hohlprofiligen Bohrgestänge in Verbindung steht, wobei die pneumatischen Versorgungsleitungen in dem Bohrgestänge verlaufen und das Bohrgestänge als Abluftleitung dient. Die Rotation des Schlagkopfes erfolgt also im Zyklus des Kolbenschlages und kann nach Bedarf unterbunden werden, so daß je nach der Stellung der Schrägfläche des Schlagkopfes relativ zum Ge häuse das Schlagbohrgerät nach rechts, links oder nach oben oder unten gesteuert werden kann. Es hat sich gezeigt, daß dies besonders bei nicht homogenen Böden von Vorteil ist, da es dort bei der Überwindung von längeren Strecken zu größe ren Richtungsabweichungen kommt, falls nicht mit Hilfe der Schrägfläche des Schlagkopfes dem entgegen gesteuert wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung hat ferner den Vorteil, daß das Bohrgestänge als hohlprofiliges, koaxial verlaufendes Doppelrohr ausgebildet sein kann, und daß das Innenrohr den pneumatischen Versorgungsleitungen und das Außenrohr als pneumatische Entsorgungsleitung dient. Bei dieser Ausfüh rungsform würde die Druckluftversorgung vorzugsweis über einen durch das Coil laufende Durckluftschlauch erfolgen können. Another embodiment of the invention looks more advantageous demonstrate that the striking head with an inclined surface in the Housing is rotatably mounted about an axis of rotation and with means interacting with the impact head to implement a each stroke of the percussion piston following translational Movement in a gradual rotary movement as well as pneumatic controllable means for starting or interrupting the rotational movement are provided and that the housing of the Impact drill with a non-rotating, hollow profile Drill pipe is connected, the pneumatic Supply lines run in the drill pipe and that Drill pipe serves as an exhaust air duct. The rotation of the The striking head thus occurs in the cycle of the piston stroke and can be prevented as required, so that depending on the Position of the inclined surface of the striking head relative to the Ge the impact drill to the right, left or upwards or can be controlled below. It has been shown that this is particularly advantageous for non-homogeneous soils, because it too big when overcoming long distances directional deviations, if not with the help of Inclined surface of the striking head is counteracted. The training according to the invention also has the advantage that the drill pipe as a hollow profile, coaxial Double tube can be formed, and that the inner tube pneumatic supply lines and the outer tube as pneumatic disposal line is used. With this execution form of the compressed air supply would preferably be via a compressed air hose running through the coil can.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Schlagbohrgerät eine Rücklauf-Umschaltung sowie eine Vorrichtung zur Aufweitung der Pilotbohrung aufweist. Auf diese Weise kann beim Zurückziehen eine größere Versorgungs leitung ohne nennenswerten Aufwand eingebracht werden, da die Pilotbohrung bereits besteht.As a further embodiment of the invention it is provided that the impact drill a return switch as well as a Has device for expanding the pilot bore. On this way, when withdrawing a larger supply line can be introduced without any significant effort, because the pilot hole already exists.

Um einen guten Vortrieb des Schlagbohrgerätes zu gewährlei sten ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Schlagbohrgerät und das Bohrgestänge mittels einer Kupplung derart miteinander verbunden sind, daß das Schlagbohrgerät eine gewisse Wegstrecke eigenständig vorläuft und erst anschließend das Bohrgestänge selbsttätig vorzugsweise durch eine Federanordnung nachrückbar ist oder von einer auf der Bohrlafette angeordneten Vorschubeinheit nachdrückbar ist.To ensure good propulsion of the impact drill is after a further embodiment of the invention provided that the impact drill and the drill pipe are connected to one another by means of a coupling, that the impact drill independently a certain distance runs and only then the drill pipe automatically is preferably moved up by a spring arrangement or from a feed unit arranged on the drill carriage is clear.

Zweckmäßigerweise kann die Ortung des Schlagbohrgerätes in der Bohrung, dessen absolute Tieflage sowie die Winkelstel lung des Schlagkopfes und dessen Schrägfläche mit Hilfe von an sich bekannten, vorzugsweise elektronisch arbeitenden Or tungseinrichtungen gemessen werden, so daß sich hierdurch eine optimale Erfassung und Steuerung des Schlagbohrgerätes ergibt.Appropriately, the location of the impact drill in the bore, its absolute low position and the angle position development of the impact head and its inclined surface with the help of known, preferably electronically working Or processing devices are measured, so that this optimal recording and control of the impact drill results.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by an embodiment explained. Show it:

Fig. 1 eine Horizontal-Bohranlage bestehend aus Schlag bohrgerät, rotierendem Bohrgestänge und Bohr lafette. Fig. 1 is a horizontal drilling rig consisting of impact drill, rotating drill pipe and drilling mount.

Fig. 2 eine Horizontal-Bohranlage mit nicht rotierendem Bohrgestänge zwischen Schlagbohrgerät und Bohr lafette. Fig. 2 is a horizontal drilling system with a non-rotating drill pipe between impact drill and Bohr lafette.

Fig. 3 eine Horizontal-Bohranlage mit einem zu einem Coil aufgewickelten Bohrgestänge. Fig. 3 shows a horizontal drilling system with a drill pipe wound into a coil.

Fig. 4 ein Schlagbohrgerät mit einer Aufweitungsvor richtung für die Pilotbohrung und einer Einzugs einrichtung für eine Versorgungsleitung. Fig. 4 is a hammer drill with a Aufweitungsvor direction for the pilot bore and a feed device for a supply line.

Fig. 5 eine Kupplung zwischen Schlagbohrgerät und Bohr gestänge mit Endanschlag. Fig. 5 shows a coupling between impact drill and drill rod with end stop.

Fig. 6 ein druckluftbetriebenes und druckluftgesteuer tes Schlagbohrgerät mit Ortungsgeräten. Fig. 6 is a compressed air operated and compressed air controlled t impact drill with locators.

Fig. 1 zeigt eine Horizontal-Bohranlage mit einer Bohrlafet te 1, einem Bohrgestänge 2 und einem an der Spitze des Bohr gestänges 2 angeordneten Schlag- und Bohrgerät 3 zum graben losen Verlegen von Versorgungsleitungen wie Wasserleitungen, Kabel, Telefonleitungen ect. Die Bohrlafette 2 besteht aus einem Grundrahmen 4, der mit Hilfe von Verankerungen 5 in einem Grubenaushub festgelegt ist. Über den Grundrahmen 4 ist ein Justierrahmen 6 gelegt, der in der Achse 7 drehbar gelagert ist und an seiner anderen Seite mit einer Anstell vorrichtung 8 festlegbar geführt ist. Auf dem Justierrahmen 6 befindet sich eine Vorschubeinheit 9 mit nicht näher dar gestellten, im Innern der Einheit angeordneten hydraulischen Antriebsaggregaten, deren Hydraulikanschlüsse mit der Be zugsziffer 10 versehen sind. Das Bohrgestänge 2 ist durch die Vorschubeinheit hindurchgeführt und wird von dem hydrau lischen Antriebsaggregat in Roation versetzt. Mit Hilfe des Justierrahmens 6 wird die Vorschubeinheit 9 und damit die horizontale Lage des Bohrgestänges 2 zielgenau ausgerichtet. Das Bohrgestänge hat einen vollen Querschnitt und weist eine verschiebliche Verbindungs-Kupplung 12 auf, die in Fig. 5 näher dargestellt ist sowie eine Zwischenkupplung 11. Fig. 1 shows a horizontal drilling rig with a Bohrlafet te 1, a drill rod 2 and a linkage at the tip of the drill 2 arranged impact and drill 3 to dig laying of supply lines such as water pipes, cables, telephone lines ect. The drill carriage 2 consists of a base frame 4 , which is fixed with the aid of anchors 5 in an excavation. About the base frame 4 , an adjustment frame 6 is placed, which is rotatably mounted in the axis 7 and is guided on its other side with an adjusting 8 fixable. On the adjustment frame 6 there is a feed unit 9 with hydraulic drive units, not shown, arranged inside the unit, the hydraulic connections of which are provided with the reference number 10 . The drill string 2 is passed through the feed unit and is set in rotation by the hy metallic drive unit. With the help of the adjustment frame 6 , the feed unit 9 and thus the horizontal position of the drill pipe 2 are precisely aligned. The drill pipe has a full cross section and has a displaceable connecting coupling 12 , which is shown in more detail in FIG. 5, and an intermediate coupling 11 .

Das an der Spitze des Bohrgestänges 2 angeordnete Schlag bohrgerät besteht aus einem Gehäuse 13 zur Aufnahme der die Schlagimpulse erzeugenden und die Rotation des Schlagkopfes bewirkenden mechanischen Elemente. Der Schlagkopf 14 sitzt auf einer Schlagspitze 15 und hat eine Schrägfläche 16. Im Innern des Gehäuses 13 wird ein Schlagkolben 17 von einer mit der Verbindungskupplung 12 gekoppelten Antriebswelle 18 in Rotation versetzt. Zwischen dem Schlagkolben 17 und einem Abschlußkörper 19 des Gehäuses 13 ist eine die Schlagimpulse bewirkende Antriebsfeder 20 angeordnet. Der Schlagkolben 17 weist eine axiale Führungsnut 22 auf. In diese Führungsnut greift ein an der Gehäuseinnenwand angeordneter Führungs nocken 23 ein, so daß der Schlagkolben mit axialem Bewe gungsfreigang undrehbar geführt ist. Der Schlagkolben weist eine zentrale Bohrung 21 für die Antriebswelle 18 auf und einen mit dieser in drehschlüssiger Verbindung stehenden, drehbaren Stößel, der seinerseits die Schlagspitze 15 und den Schlagkopf 14 trägt. Der drehbare Stößel 24 hat einen an ihm angeordneten radial abstehenden Führungsnocken 25, der mit einer helixförmigen Führungsfläche 26 des Schlagkolbens 17 sowie mit der vertikalen Rücklauffläche 27 ein Kurvenge triebe bildet.The arranged at the top of the drill string 2 percussion drill consists of a housing 13 for receiving the impact pulses generating and causing the rotation of the impact head mechanical elements. The striking head 14 sits on a striking tip 15 and has an inclined surface 16 . In the interior of the housing 13 , a percussion piston 17 is set in rotation by a drive shaft 18 coupled to the connecting clutch 12 . Between the percussion piston 17 and a closing body 19 of the housing 13 , a drive spring 20 which effects the percussion pulses is arranged. The percussion piston 17 has an axial guide groove 22 . In this guide groove, a guide cam 23 arranged on the housing inner wall engages, so that the percussion piston is guided in a non-rotatable manner with axial movement. The percussion piston has a central bore 21 for the drive shaft 18 and a rotatable plunger which is connected to it in a rotationally locking manner and which in turn carries the percussion tip 15 and the percussion head 14 . The rotatable plunger 24 has a him arranged radially projecting guide cam 25 provided with a helical guide surface 26 forms, as well as the vertical retrace surface 27 drives a Kurvenge of the percussion piston 17th

Wenn sich bei der in Fig. 1 gezeigten Horizontal-Bohranlage das Bohrgestänge 2 dreht, wird von der Verbindungskupplung 12 die Antriebswelle 18 des Schlagbohrgerätes 3 und damit der Schlagkolben 17 in Drehung versetzt. Mit Hilfe des aus helixförmiger Führungsfläche 26, Führungsnocken 25 und ver tikaler Rücklauffläche 27 bestehenden Kurvengetriebes wird der Schlagkolben gegen die Antriebsfeder 20 bewegt und diese dabei vorgespannt. Sobald der Führungsnocken 25 die verti kale Rücklauffläche 27 des Kurvengetriebes erreicht hat, wird der Rückstellweg der Antriebsfeder 20 freigegeben und der Schlagkolben schlägt mit hohem Impuls gegen die Auf schlagfläche 28 des Stößels 24. Der Schlagimpuls wirkt damit direkt auf die Schlagspitze. Schlagspitze und Schlagkopf üben folglich eine implusartige translatorische und zugleich rotatorische Bewegung aus. Das Gehäuse selbst wird von dem Schlagkopf nachgezogen. Zur zielgenauen Führung des Schlag bohrgerätes 3 in der Erdbohrung weist das Gehäuse 13 Leit flächen 29 auf. Diese Bohranlage kann nahezu kontinuierlich betrieben werden, da das Bohrgestänge durch die Vorschubein heit 9 hindurchgeführt ist und infolge des Vollquerschnitts des Bohrgestänges lange Teilstücke verwendet werden können, wodurch die Stillstandszeiten, die beim Ankuppeln der Ge stänge entstehen, sehr gering gehalten werden können. Mit Hilfe der Schrägfläche des Steuerkopfes können auch sehr enge Radien durchfahren werden, ohne daß es zu schädlichen Wechsel-Biegebeanspruchungen im Bohrgestänge kommt.When the drill pipe 2 rotates in the horizontal drilling system shown in FIG. 1, the drive shaft 18 of the percussion drilling machine 3 and thus the percussion piston 17 are set in rotation by the connecting coupling 12 . With the help of the existing from helical guide surface 26 , guide cams 25 and ver tical return surface 27 cam mechanism, the percussion piston is moved against the drive spring 20 and this is biased. As soon as the guide cam 25 has reached the vertical return surface 27 of the cam mechanism, the return travel of the drive spring 20 is released and the percussion piston strikes against the impact surface 28 of the plunger 24 with a high momentum. The impact pulse thus acts directly on the impact tip. The striking tip and the striking head consequently exert an implicit translatory and at the same time rotatory movement. The housing itself is pulled by the hammer head. For precise guidance of the impact drill 3 in the earth hole, the housing 13 guide surfaces 29 . This drilling rig can be operated almost continuously, since the drill pipe is passed through the feed unit 9 and long sections can be used due to the full cross section of the drill pipe, whereby the downtimes that arise when coupling the Ge rods can be kept very low. With the help of the inclined surface of the control head, very tight radii can also be traversed without causing harmful alternating bending stresses in the drill pipe.

Fig. 2 zeigt eine Horizontal-Bohranlage, die in den wesent lichen konstruktiven Ausgestaltungen derjenigen nach Fig. 1 entspricht. Der Unterschied besteht darin, daß am Ende des Gehäuses 13 des Schlagbohrgerätes 3 ein hydraulischer An triebsmotor 30 angeordnet ist, von dem der Schlagkolben 17 angetrieben wird. Das Bohrgestänge 2 ist in diesem Fall hohl ausgeführt. In dem hohlen Bohrgestänge, welches nicht ro tiert, sondern lediglich translatorisch von dem Schlagbohr gerät 3 gezogen bzw. von der Vorschubeinheit 9 nachgedrückt wird, sind die Hydraulikschläuche 31 geführt. Die lediglich translatorische Bewegung des Rohrgestänges ergibt eine we sentlich höhere Standfestigkeit desselben. Zur Verdrehsiche rung ist das Schlagbohrgerät 3 ebenfalls mit Leitflächen 29 versehen. Fig. 2 shows a horizontal drilling system, which corresponds to that of FIG. 1 in the essential union design. The difference is that at the end of the housing 13 of the impact drill 3, a hydraulic drive motor 30 is arranged, from which the impact piston 17 is driven. The drill pipe 2 is hollow in this case. In the hollow drill pipe, which does not ro ro, but only translationally pulled by the percussion drill 3 or pushed by the feed unit 9 , the hydraulic hoses 31 are guided. The only translational movement of the pipe string results in a considerably higher stability of the same. To prevent rotation, the impact drill 3 is also provided with guide surfaces 29 .

In Fig. 3 ist eine Horizontal-Bohranlage mit einem an der Spitze des Bohrgestänges angeordneten Schlagbohrgerät ent sprechend der Ausgestaltung nach Fig. 2 zu sehen. Die Bohr lafette 1 trägt in diesem Fall eine Haspel 32, auf der das Bohrgestänge 2 zu einem Coil 33 aufgewickelt ist. Von der Haspel 32 wird im Bohrbetrieb der Coil abgewickelt, das Bohrgestänge wird in einer Führung 34 justiert und durch die Vorschubeinheit 9 geführt und ist mit dem Abschlußkörper 19 des Gehäuses 13 des Schlagbohrgerätes 3 verbunden. In dem hohlen, nicht rotierenden Bohrgestänge verlaufen die Hydrau likschläuche zu dem Hydraulikmotor 30 des Schlagbohrgerätes 3. Wenn also anstatt der einzelnen zusammenzuschraubenden Bohrgestänge ein auf einer Haspel angeordneter Coil einge setzt wird, so hat das den Vorteil, daß der Vortrieb nicht durch Anschraub- oder beim Rücklaufen durch Abschraubvor gänge unterbrochen werden muß.In Fig. 3 is a horizontal drilling system with an arranged at the top of the drill string hammer drill accordingly the embodiment of FIG. 2 can be seen. The drilling mount 1 carries in this case a reel 32 on which the drill pipe 2 is wound into a coil 33 . The coil is unwound from the reel 32 during drilling operation, the drill rod is adjusted in a guide 34 and guided through the feed unit 9 and is connected to the end body 19 of the housing 13 of the impact drill 3 . The hydraulic hoses run to the hydraulic motor 30 of the impact drill 3 in the hollow, non-rotating drill pipe. If, instead of the individual drill rods to be screwed together, a coil arranged on a reel is inserted, this has the advantage that the propulsion does not have to be interrupted by screwing on or when returning by unscrewing.

Fig. 4 zeigt das Schlagbohrgerät 3 und das Bohrgestänge 2 in der Zielgrube, wobei die Pilotbohrung 35 im Erdreich verlegt ist. Beim Zurückziehen kann, falls eine größere Versorgungs leitung eingebracht werden soll, so verfahren werden, daß ein im Außendurchmesser größeres Rammbohrgerät oder ein größeres Schlagbohrgerät angekuppelt wird, um die Pilotboh rung zu erweitern. Im vorliegenden Fall ist die Möglichkeit gewählt worden, das Schlagbohrgerät auf Rücklauf umzuschal ten, und zuvor die Aufweitevorrichtung 36 zur Vergrößerung des Bohrungsquerschnittes aufzusetzen. Die Aufweitevorrich tung 36 ist in einem vorderen Teil mit einem Aufweitekonus 37 versehen, der in eine zylinderförmige, das Schlagbohrge rät 3 teilweise übergreifende Mantelfläche 38 übergeht. Auf der Mantelfläche ist mit Verbindungselement 39 ein Produkt rohr 40 befestigt. Wenn das umgesteuerte Schlagbohrgerät 3 in der Pilotbohrung 35 zurückläuft und diese mit der Aufwei tevorrichtung im Durchmesser vergrößert, wird zugleich das zu verlegende Produktrohr mit eingezogen. FIG. 4 shows the impact drill 3 and the drill pipe 2 in the target pit, the pilot bore 35 being laid in the ground. When withdrawing, if a larger supply line is to be introduced, the procedure can be such that a ram drill or a larger hammer drill with a larger outside diameter is coupled in order to expand the pilot bore. In the present case, the option has been chosen to switch the impact drill to return, and previously to set up the expansion device 36 to enlarge the bore cross section. The Aufweitevorrich device 36 is provided in a front part with an expansion cone 37 which merges into a cylindrical, the Schlagbohrge 3 partially overlapping surface 38 . On the lateral surface, a product pipe 40 is fastened with connecting element 39 . When the reversed impact drill 3 runs back into the pilot bore 35 and this increases in diameter with the expansion device, the product pipe to be installed is also drawn in at the same time.

In Fig. 5 ist die Verbindungskupplung 12 zwischen Schlag bohrgerät 3 und Bohrgestänge 2 dargestellt, mit der verhin dert wird, daß ausgekuppelt wird. Die Verbindungskupplung 12 hat ein Kupplungsgehäuse 41 und ein Kupplungsgestänge 42. Das Kupplungsgehäuse 41 ist an dem Schlagbohrgerät 3 befe stigt und das Kupplungsgestänge 42 an dem Bohrgestänge 2. Der Gestängekopf 43 des Kupplungsgestänges ist in dem Kupp lungsgehäuse verschiebbar geführt und schlägt gegen eine Gehäusekante 44 mit zwischengeordneter Dämpfung 45 an. In dem Kupplungsgehäuse 41 ist zwischen dem Abschlußkörper 19 des Schlagbohrgerätes 3 und dem Gestängekopf 43 des Kupp lungsgestänges eine Spannfeder 46 angeordnet.In Fig. 5, the connecting coupling 12 between the impact drill 3 and drill pipe 2 is shown, with which it is prevented that is disengaged. The connection clutch 12 has a clutch housing 41 and a clutch linkage 42 . The clutch housing 41 is BEFE Stigt on the impact drill 3 and the coupling rod 42 on the drill rod 2nd The rod head 43 of the coupling rod is guided in the hitch be housing and strikes against a housing edge 44 with intermediate damping 45 . In the clutch housing 41 between the closure body 19 of the percussion drilling tool 3 and the drill head 43 of the linkage lung Kupp a tension spring 46 is arranged.

Eine druckluftbetriebene Horizontal-Bohranlage ist in Fig. 6 dargestellt. Das druckluftbetriebene Schlagbohrgerät 3 hat einen rotierenden Schlagkopf 14 mit einer Schrägfläche 16 als Steuerfläche. Das Bohrgestänge 2 ist hohl ausgebildet und rotiert nicht, so daß gegebenenfalls ein statischer Schub von der auf der Bohrlafette 1 angeordneten Vorschub einheit 9 auf das Bohrgestänge 2 übertragen werden kann. In dem Bohrgestänge verläuft der Druckluftschlauch 47 für die pneumatische Erzeugung der Schlagimpulse. Außerdem verläuft in dem hohlen Bohrgestänge eine pneumatische Steuerleitung 48 zur Unterbrechung der Rotation des Schlagkopfes 14 des Schlagbohrgerätes. Die anfallende Abluft kann durch das hohle Bohrgestänge 2 zurückströmen. Ebenfalls ist es mög lich, anstatt des Druckluftschlauches ein koaxiales Rohr, ein Doppelrohr, zu verwenden. Bei dieser Ausführung würde es so sein, daß durch das Innenrohr die Druckluftzufuhr und durch den Ringkanal zwischen Innenrohr und Außenrohr die Abluft geführt würde. Auch könnte das Bohrgestänge wie zuvor dargestellt, zu einem Coil aufgerollt sein und je nach Be darf in entsprechender Länge mit dem Vortrieb des Rammbohr gerätes abgewickelt werden. Bei letzterer Ausführungsweise würde die Druckluftversorgung vorzugsweise über durch das Coil laufende Druckluftschläuche erfolgen. Zur Ortung der Lage des Schlagbohrgerätes in der Pilotbohrung zur Ortung seiner absoluten Tieflage sowie zur Messung der Winkelstel lung des Schlagkopfes und dessen Schrägfläche ist eine Sen de-Empfängereinrichtung 49 im Bereich des Schlagkopfes sowie eine Sensoreinrichtung 50 vorgesehen. Infolge der gesteuer ten Unterbrechung der Rotation des Schlagkopfes 14 bleibt dieser in einer bestimmten Winkelstellung bezogen auf das Gehäuse stehen, so daß die wirkenden Schlagimpulse des Schlagbohrgerätes bzw. eine Vorschubkraft der Vorschubein heit 9 eine Ablenkung des Gerätes in eine genau eingestellte Richtung bewirken. Der hierzu erforderliche prinzipielle Steuermechanismus ist im Schnitt dargestellt.A compressed air powered horizontal drilling machine is shown in Fig. 6. The air-powered hammer drill 3 has a rotating hammer head 14 with an inclined surface 16 as a control surface. The drill string 2 is hollow and does not rotate, so that, if necessary, a static thrust unit 9 arranged on the drill carriage 1 can be transferred to the drill string 2 . The compressed air hose 47 for the pneumatic generation of the impact pulses runs in the drill pipe. In addition, a pneumatic control line 48 runs in the hollow drill pipe to interrupt the rotation of the percussion head 14 of the percussion drill. The resulting exhaust air can flow back through the hollow drill pipe 2 . It is also possible to use a coaxial tube, a double tube, instead of the compressed air hose. In this embodiment, it would be the case that the compressed air supply through the inner tube and the exhaust air would be conducted through the ring channel between the inner tube and the outer tube. The drill pipe could also be rolled up into a coil, as shown above, and depending on the loading, the corresponding length can be carried out with the driving of the ram boring machine. In the latter embodiment, the compressed air supply would preferably take place via compressed air hoses running through the coil. To locate the position of the impact drill in the pilot bore to locate its absolute low position and to measure the angular position of the striking head and its inclined surface, a sensor-receiver device 49 is provided in the area of the striking head and a sensor device 50 . As a result of the interruption of the rotation of the striking head 14 , this stops in a certain angular position with respect to the housing, so that the acting impact pulses of the percussion drill or a feed force of the feed unit 9 cause a deflection of the device in a precisely set direction. The basic control mechanism required for this is shown in section.

Zur pneumatisch ansteuerbaren Ingangsetzung bzw. zur Unter brechung der Drehbewegung des Schlagkolbens 14 und seiner Schrägfläche 16 ist dieser um eine Rotationsachse drehbar gelagert. Mit dem Schlagkopf wirken zusammen die Maschinen elemente 51, 52, 53 zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens folgenden translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung. Der Schlagkolben 14 ist mit einem Steuerkolben 54 verbunden. Der Steuerkolben wirkt mit einer im Gehäuse 13 angeordneten zylinderförmigen Hülse 55 als Kolben/Zylinder-Einheit zusammen. In den Arbeitsraum 56 der Kolben/Zylinder-Einheit wird die Steuerluft durch Druckluft kanäle 57 im Gehäuse 13 geleitet. Der Schaftteil 58 des Steuerkolbens 54 steht im Eingriff mit den Maschinenelemen ten 51, 52, 53. Diese Maschinenelemente sind eine hülsenför mige Schraube 51 mit steilgängigem Bewegungsgewinde, eine mit entsprechendem Steilgewinde ausgebildete ringförmige Mutter 52 sowie ein Freilauf 53. Das Zusammenwirken all dieser Maschinenelemente bewirkt folgenden Bewegungsablauf. Bei jedem Aufschlag des Schlagkolbens 59 bewegt sich der komplette Schlagkopf 14 translatorisch nach vorne. Während der Schlagkolben zurückläuft, wird über die Druckluftkanäle 57 komprimierte Luft in den Arbeitsraum 56 gegeben, wodurch sich durch die Druckbeaufschlagung der Kolbenfläche 60 der Steuerkolben in eine hintere Position bewegt. Die Bewegungs schraube 51, die Bewegungsmutter 52 sowie der Freilauf 53 sorgen dafür, daß der Schlagkopf bei jedem Rückhub in eine graduelle Drehbewegung versetzt wird und dadurch mit jedem Kolbenschlag um seine Rotationsachse rotiert. Je schneller der Schlagkolben pro Zeiteinheit schlägt, je öfter dreht sich auch der komplette Schlagkopf pro Zeiteinheit. Der Drehwinkel pro Hub ist abhängig von der Steigung des Bewe gungsgewindes von Schraube 51 und Mutter 52. Die Freiläufe sorgen dafür, daß sich der Schlagkopf fortlaufend nur in einer Richtung und nur beim Rückhub dreht. Die Unterbindung der Rotation erfolgt dadurch, daß der Arbeitsraum 56 druck los gemacht wird, wodurch der komplette Schlagkopf in der vorderen Position gehalten wird. Das Schlagbohrgerät wird auf diese Weise über die Stellung der Schrägfläche des Schlagkopfes in eine vorgegebene Richtung gesteuert. Liegt die gewünschte Richtung fest, wird der Arbeitsraum 56 wieder mit Steuerluft beaufschlagt, so daß der Schlagkolben in der zuvor beschriebenen Art und Weise zu rotieren beginnt. Das Schlagbohrgerät dringt nunmehr geradeaus in das Erdreich ein. Auf diese Weise können mit dem pneumatischen Schlag bohrgerät und der pneumatischen Ansteuerung bzw. Unterbre chung der Rotation des Schlagkopfes des Schlagbohrgerätes zielgenaue Erdbohrungen für alle in Rede stehenden Zwecke erreicht werden.For pneumatically controlled starting or for interrupting the rotary movement of the percussion piston 14 and its inclined surface 16 , the latter is rotatably mounted about an axis of rotation. With the striking head, the machine elements 51 , 52 , 53 act together to convert a translational movement following each stroke of the striking piston into a gradual rotary movement. The percussion piston 14 is connected to a control piston 54 . The control piston interacts with a cylindrical sleeve 55 arranged in the housing 13 as a piston / cylinder unit. In the working space 56 of the piston / cylinder unit, the control air is passed through compressed air channels 57 in the housing 13 . The shaft part 58 of the control piston 54 is in engagement with the machine elements 51 , 52 , 53 . These machine elements are a hülsenför shaped screw 51 with a steep movement thread, a ring nut 52 formed with a corresponding steep thread and a freewheel 53rd The interaction of all these machine elements causes the following sequence of movements. With each impact of the percussion piston 59 , the complete percussion head 14 moves forward in translation. As the percussion piston runs back, compressed air is introduced into the working space 56 via the compressed air channels 57 , as a result of which the control piston moves to a rear position due to the pressurization of the piston surface 60 . The movement screw 51 , the movement nut 52 and the freewheel 53 ensure that the striking head is set in a gradual rotary movement with each return stroke and thereby rotates with its piston stroke about its axis of rotation. The faster the percussion piston strikes per unit of time, the more often the complete percussion head rotates per unit of time. The angle of rotation per stroke depends on the pitch of the movement thread of screw 51 and nut 52 . The freewheels ensure that the impact head rotates continuously in one direction and only on the return stroke. The rotation is prevented in that the working space 56 is released from pressure, whereby the complete striking head is held in the forward position. The impact drill is controlled in this way via the position of the inclined surface of the impact head in a predetermined direction. If the desired direction is fixed, the working space 56 is again acted upon by control air, so that the percussion piston begins to rotate in the manner described above. The impact drill now penetrates straight into the ground. In this way, with the pneumatic percussion drill and the pneumatic control or interruption of the rotation of the percussion head of the percussion drill, precise earth bores can be achieved for all purposes in question.

Der Gegenstand der Erfindung ist inhaltlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern um faßt auch andere innerhalb der Patentansprüche liegenden Ausführungsarten.The subject matter of the invention is not on the content illustrated embodiments limited, but around also includes others within the claims Execution types.

Claims

1. drilling rig consisting essentially of drill carriage, drill pipe, drilling tool and in particular compressed air or hydraulically operated drive units for the provision of earth bores, in particular for trenchless laying of supply lines such as those for water, energy, telephone or the like, characterized in that at the top of the drill pipe ( 2 ) a hammer and drill ( 3 ) is arranged.

2. Drilling system according to claim 1, characterized in that the percussion drilling machine ( 3 ) has a striking head on the driving side of a cylindrical housing ( 13 ), which can be acted upon with percussion impulses and / or has a rotating percussion head ( 14 ).

3. Drilling system according to claim 1 or 2, characterized in that the percussion head ( 14 ) of the percussion drill ( 3 ) may be rotatable, while the housing ( 13 ) of the percussion drill ( 3 ) is translationally movable.

4. Drilling system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the impact drill ( 3 ) preferably the impact head ( 14 ) of a rotating drill rod ( 2 ) is drivable ( Fig. 1).

5. Drilling system according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the drill pipe ( 2 ) consists of a full profile.

6. Drilling system according to claim 1, characterized in that the percussion head ( 14 ) or the drill rod ( 2 ) from a on the drill carriage ( 1 ) arranged hydraulic drive ( 9 ) can be driven.

7. Drilling system according to claim 1, characterized in that the percussion head ( 14 ) from a in the housing ( 13 ) of the percussion drilling device ( 3 ) or directly behind the percussion drilling device ( 3 ) arranged rotary drive, preferably by a hydraulic drive ( 30 ) can be driven.

8. Drilling system according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the striking head ( 14 ) has a front, preferably roof-shaped inclined surface ( 16 ) which serves as a rotatable control surface when the head is not rotating.

9. Drilling system according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the drill rod ( 2 ) through the on the drill carriage ( 1 ) arranged rotary or translation drive unit ( 9 ) is passed ( Fig. 2).

10. Drilling system according to claim 7, characterized in that the drill pipe ( 2 ) consists of a non-rotating hollow profile, and that in the drill pipe ( 2 ) the energetic supplies, in particular the hydraulic hose ( 31 ) are arranged ( Fig. 2) .

11. Drilling system according to claim 10, characterized in that the drill pipe ( 2 ) is wound into a coil ( 33 ) preferably on a reel ( 32 ) ( Fig. 3).

12. Drilling system according to claim 1 or 2, characterized in that the striking head ( 14 ) with its inclined surface ( 16 ) in the housing ( 13 ) is rotatably mounted about an axis of rotation and with the striking head cooperating means ( 51 , 52 , 53 ) for implementation each stroke of the percussion piston ( 59 ) following translational movement in a graduel le rotary movement and pneumatically controllable means ( 54 , 56 ) for starting or interrupting the rotary movement are provided, and that the housing ( 13 ) of the impact drill ( 3 ) with a non-rotating , hollow-section drill pipe ( 2 ) is connected, the pneumatic supply lines ( 47 , 48 ) running in the drill pipe and the drill pipe is otherwise designed as an exhaust pipe ( Fig. 6).

13. Drilling system according to claim 12, characterized in that the drill pipe ( 2 ) is designed as a hollow profile, coaxial double tube, and that the inner tube serves the pneumatic supply lines and the outer tube as a pneumatic disposal line.

14. Drilling system according to one of the preceding claims, characterized in that the impact drill ( 3 ) has a return switch and a device ( 36 ) for widening the pilot hole ( 35 ).

15. Drilling system according to one of the preceding claims, characterized in that the percussion drilling machine ( 3 ) and the drill pipe ( 2 ) are connected to one another by means of a coupling such that the percussion drilling machine ( 3 ) independently runs a certain distance and only then does the Bohrge rod automatically , preferably by a spring arrangement or can be pushed up by a feed unit ( 9 ) arranged on the drill carriage.

16. Drilling system according to claim 15, characterized in that the coupling is designed such that the drive of the impact drill ( 3 ) is preferably automatically decoupled when interrupting the linkage.

17. Drilling system according to one of the preceding claims, characterized in that the percussion drilling machine ( 3 ) with known A directions ( 49 ) for locating its position in the bore, its absolute depth and with a Sensorein direction ( 50 ) for the angular position of the Percussion head ( 14 ) and its inclined surface ( 16 ) is equipped ( Fig. 6).