DE4037259C2

DE4037259C2 -

Info

Publication number: DE4037259C2
Application number: DE4037259A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter 4352 Herten De Schwidder; Udo 4620 Castrop-Rauxel De Weber; Paul 4600 Dortmund De Braun; Heinz 5804 Herdecke De Wallussek
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1993-03-25
Also published as: DE4037259A1; EP0486751A1; EP0486751B1; ATE116711T1

Abstract

In a directional drill rod having its own electrical power supply from an integrated generator (29), whose stator (30) is integrated in a stationary outer tube (2, 25), while the rotor (30) surrounds a concentrically inner drilling shaft, the invention is characterised by a brushless three-phase synchronous generator whose stator has two axial windings (33, 34) which are arranged axially one behind the other and have their own connecting leads (37, 38), of which one connecting lead is used for the power supply of an electro-hydraulic pressure generator (19, 20) and the drives (15, 20) of the directional controller, while the connecting lead of the other stator winding carries the power supply for the control electronics, the excess power of the generator (29) being destroyed electronically. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Zielbohrstange mit eigener elektrischer Energieversorgung durch einen eingebauten Generator gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a target boring bar own electrical energy supply by one built-in generator according to the preamble of the An saying 1.

Die erfindungsgemäße Zielbohrstange ist darauf ein gerichtet, drehende Bohrungen und insbesondere Boh rungen nach dem Rotary-Tiefbohrverfahren in der Regel senkrecht nach unten, gegebenenfalls aber auch senkrecht nach oben und dann ohne flüssige Bohrlochspülung so zu steuern, daß sie nicht aus der vorgegebenen senkrechten Bohrrichtung abwei chen. Im allgemeinen bildet eine solche Zielbohr stange ein Gestängerohr, welches meistens als letz tes Bohrrohr vor dem Bohrmeißel in den Gestängezug eingebaut wird, so daß das vordere Wellenende die übliche Aufnahme für das Bohrwerkzeug, in der Regel einen Bohrmeißel aufweist. Mit Hilfe hydraulischer Antriebe werden während des Bohrens Korrektur momente auf das Bohrwerkzeug ausgeübt, welche die Kräfte aufheben, die das Bohrwerkzeug und damit die Bohrung aus der Bohrrichtung ablenken. Bei prakti scher Ausführung einer solchen Zielbohrstange trägt ein die Bohrwelle konzentrisch umgebendes Außenrohr auf seinem Mantel die Mechanik der Zieleinrichtung. Diese besteht in der Regel aus Zielleisten, die je weils um 90° gegeneinander versetzt mit einem Ende an das Außenrohr angelenkt sind und sich auf hydraulisch betätigten Plungerkolben abstützen. Da während des Bohrens das Außenrohr steht, können sich die Leisten auf dem Bohrlochstoß abstützen und während des Bohrens in der Bohrachse gleiten, wobei die Plungerkolben ihre Reaktionsmomente als Korrek turkräfte auf die Bohrwelle und damit auf das Bohr werkzeug übertragen.The target boring bar according to the invention is one directed, rotating bores and especially Boh after the rotary deep drilling process in the Usually vertically downwards, but if necessary also vertically upwards and then without liquid Drill hole control so that it does not run out deviate from the specified vertical drilling direction chen. In general, such a target drill stick a drill pipe, which is usually the last t drill pipe in front of the drill bit in the rod train is installed so that the front shaft end usual holder for the drilling tool, usually has a drill bit. With the help of hydraulic Drives are corrected during drilling moments exerted on the drilling tool, which the Lift forces that the drilling tool and thus the Deflect the hole from the drilling direction. At practi Carrier execution of such a target boring bar an outer tube concentrically surrounding the drilling shaft the mechanism of the aiming device on his coat. This usually consists of target bars, each because offset by 90 ° with one end are hinged to the outer tube and on Support the hydraulically operated plunger. There the outer tube is stationary during drilling the strips are supported on the borehole joint and slide in the drilling axis during drilling, whereby the plungers correct their reaction moments forces on the drilling shaft and thus on the drilling transfer tool.

Dieser prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Zielbohrstange setzt eine eingebaute Arbeitshydrau lik für die Betätigung der Plungerkolben und eine Regelstrecke voraus, deren Regelgröße die vorgege bene Bohrrichtung ist, wobei die durch Störgrößen bewirkte Regelabweichung in der überwiegenden Zahl der Fälle als Winkel zwischen der Senkrechten und der Bohrwellenachse festgestellt und in eine Stell größe umgewandelt wird, die meistens über elektro magnetische Wegeventile die Plungerzylinder mit dem hydraulischen Arbeitsmedium versorgt. Die elektri sche Energieversorgung der erfindungsgemäßen Ziel bohrstange durch den eingebauten Generator liefert u. a. die für die Stellgröße und den elektrohydrau lischen Druckerzeuger benötigte elektrische Ener gie.This basic structure of the invention Target boring bar sets a built-in working hydro lik for the actuation of the plunger and a Controlled system ahead, the controlled variable of which bene direction of drilling, which is due to disturbances mostly caused control deviation of the cases as an angle between the vertical and the drilling shaft axis determined and in a Stell size is converted, mostly via electro magnetic directional control valves with the plunger cylinder hydraulic working fluid supplied. The electri cal energy supply of the target according to the invention through the built-in generator u. a. those for the manipulated variable and the electro-hydraulic Electrical pressure generators required electrical energy gie.

Während bei Zielbohrstangen mit geringer Bohrteufe und entsprechend niedrigen Anforderungen an die Einhaltung der Regelgröße mit einer elektrischen Regelstrecke auszukommen ist, in der bereits die Regelabweichung als elektrisches Signal abgebildet wird, sind Zielbohrstangen mit erheblich höheren Anforderungen an die Einhaltung der Regelgröße nur mit einer elektronischen Regelstrecke ausführbar. Hierbei gibt ein auf der Wechselwirkung von Elek tronen beruhender Impuls die Regelabweichung wie der, die ein durch Ausfilterung der Schwingungen des Bohrgestänges und der Temperatureinflüsse kor rigiertes Signal einem Fensterdiskriminator auf gibt. In Form einer Dreipunktregelung werden be reits geringe Regelabweichungen in der Größenord nung von Winkelminuten erfaßt und über Endstufen der elektronischen Regelstrecke in elektrische Signale für die beschriebenen Wegeventile der Plungerkolben umgesetzt. Die hierfür benötigte elektrische Leistung wird in der erfindungsgemäßen Zielbohrstange ebenfalls von dem Generator gelie fert, so daß in allen Fällen eine Kabelverbindung von der Zielbohrstange zur Oberfläche entfällt.While with target boring bars with low drilling depth and correspondingly low demands on the Compliance with the controlled variable with an electrical Controlled system in which the Control deviation shown as an electrical signal are target boring bars with significantly higher Compliance requirements only executable with an electronic controlled system. Here there is an interaction of Elek tron based impulse the control deviation like the one by filtering out the vibrations of the drill pipe and the temperature influences kor rigged signal on a window discriminator gives. In the form of a three-point control be Small control deviations of the order of magnitude of angular minutes and via power amplifiers the electronic controlled system in electrical Signals for the directional control valves described Plunger implemented. The one needed for this electrical power is in the invention Target drill rod also gelie from the generator fert, so that in all cases a cable connection from the target boring bar to the surface.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Ziel bohrstangen, welche in dieser Weise für extrem tiefe Bohrungen geeignet sind, die beispielsweise 14 000 m und mehr erreichen können. In diesen Teu fen muß einerseits mit einer hohen Druckbelastung der Zielbohrstange durch den hydrostischen Druck der aufsteigenden Bohrlochspülung, andererseits aber auch mit hohen Temperaturen gerechnet werden, die durch die geothermische Tiefenstufe bedingt sind. Dann muß den Druck- und Temperaturbelastungen auch bei der Unterbringung der elektrischen Ener gieversorgung Rechnung getragen werden, die jedoch nicht unabhängig von anderen Baugruppen vorgenommen werden kann, welche für das Funktionieren der Ziel bohrstange von Bedeutung sind. Der Erfindung liegt dieses Problem zugrunde.The invention particularly relates to the aim boring bars, which in this way for extreme deep holes are suitable, for example Can reach 14 000 m and more. In this teu fen must on the one hand with a high pressure load the target boring bar by the hydrostatic pressure the rising borehole mud, on the other hand but also with high temperatures due to the geothermal depth level are. Then the pressure and temperature loads also when accommodating the electrical energy energy supply are taken into account, however not made independently of other assemblies can be used for the functioning of the target boring bar are important. The invention lies underlying this problem.

Es ist eine Zielbohrstange bekannt, welche eine eigene, d. h. eingebaute elektrische Energieversor gung durch einen Gleichstromgenerator aufweist, dessen Statorwicklungen in das stehende Außenrohr eingebaut ist, welches die beschriebene Mechanik der Zieleinrichtung auf seinem Außenmantel trägt. A target boring bar is known which is a own, d. H. built-in electrical power supply supply by a direct current generator, whose stator windings in the standing outer tube is installed, which the mechanism described the aiming device carries on its outer jacket.

Der Rotor des Generators sitzt dagegen auf der Bohrwelle und weist Schleifringe auf, an denen die Stromabnahme erfolgt (EP 03 24 870). Hierbei ist die Regelstrecke elektrisch ausgeführt. Ein Druckausgleich mit der Bohrspülung wird dadurch versucht, daß die Lagerschmierung der Bohrwelle in dem stehenden Außenrohr durch einen aus der abstei genden und gereinigten Bohrlochspülung abgezweigten zweiten Teilstrom mit der Spülung erfolgt.The rotor of the generator, however, sits on the Bohrwelle and has slip rings on which the Current is drawn (EP 03 24 870). Here the controlled system is electrical. A This will equalize pressure with the drilling fluid tries that the bearing lubrication of the drilling shaft in the standing outer tube through one from the abbey branched and cleaned borehole mud second partial flow with the rinsing.

Die bekannte Zielbohrstange ist für hohe Anfor derungen an die Zielgenauigkeit ungeeignet, weil die in elektrischen Signalen abgebildete Regelab weichung ein zu spätes Reagieren der Plungerkolben verursacht. Die beschriebene Lagerschmierung mit der absteigenden Bohrlochspülung ist für die Schleifringe ungeeignet, weil diese dadurch ver schmutzt werden und weil u. a. auch in der gereinig ten Bohrlochspülung Partikel enthalten sein können, die die Stromabnahme von den Schleifringen beein trächtigen. Gerät eine solche Zielbohrstange unter erhebliche Drücke und Temperaturen, so ergeben sich Formänderungen, welche zu mechanischen, aber auch zu elektrischen Störungen führen können. Insbeson dere ist festgestellt worden, daß in den Wickel köpfen des Stators die Lackierungen Poren aufwei sen, durch die unter solchen Bedingungen Wasser eintreten und Kurzschlüsse hervorrufen kann. Problematisch ist ferner auch, daß die elektrische Leistung des Gleichstrommotors nicht gleichmäßig abgenommen wird, so daß Leistungsüberschüsse ent stehen, die letztlich in Wärme in der Zielbohr stange umgesetzt werden, was ebenfalls zum Entste hen von Störgrößen führt.The well-known target boring bar is for high demands changes to the target accuracy unsuitable because the rule depicted in electrical signals softening if the plunger react too late caused. The bearing lubrication described with the descending borehole mud is for the Slip rings are unsuitable because they ver get dirty and because u. a. also in the cleaned borehole mud may contain particles, that affect the current draw from the slip rings pregnant. Device such a target boring bar under considerable pressures and temperatures result Shape changes that lead to mechanical, but also can lead to electrical interference. In particular whosee has been found to be in the wraps behead the stator the paint pores through which water in such conditions can occur and cause short circuits. Another problem is that the electrical DC motor output not uniform is decreased, so that surpluses ent stand, which ultimately results in heat in the target drilling rod are implemented, which is also the first thing causes disturbances.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese auf unterschiedliche Störgrößen zurückgehenden Beein trächtigungen des Bohrbetriebes, insbesondere bei den eingangs beschriebenen, extrem tiefen Bohrungen zu bekämpfen.The invention is based on the object different disturbances the drilling operations, especially for the extremely deep holes described at the beginning to fight.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention solves this problem with the features of claim 1. Further features of the invention are the subject of the subclaims.

Gemäß der Erfindung werden die bislang an den Schleifringen durch Verschmutzungen und andere Be einträchtigungen auftretenden Störgrößen durch einen schleifringlosen Drehstromsynchronmotor ver mieden, welcher infolge seiner Motortechnik die Überschußleistung unter weitgehender Vermeidung von Abwärme vernichtet. Indem man diesen Motor mit einer zweiten Wicklung seines Stators ausführt, läßt sich die Elektrik mit einer Wicklung und die Elektronik mit einer zweiten Wicklung energiever sorgen. Dadurch wird einerseits die Elektronik erst ermöglicht, andererseits aber genügend Energie für die Elektrik bereitgestellt, was mit den voneinan der getrennten Stromableitungen gewährleistet ist.According to the invention, the so far to the Slip rings due to dirt and other be disturbances occurring a slip ringless three-phase synchronous motor ver avoided, which due to its engine technology the Excess power while largely avoiding Waste heat destroyed. By using this engine a second winding of its stator, can the electrics with a winding and the Electronics with a second winding to care. On the one hand, this makes the electronics enabled, but on the other hand enough energy for the electrics provided what with those of each other the separate power dissipation is guaranteed.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie elektroni sche Regelungen des Generators und der Zieleinrich tung ermöglicht, die praktisch druck- und tempera turunabhängig sind und daher auf die extremen Bedingungen von Tiefbohrungen nicht reagieren. Außerdem läßt sich elektrische Energie unabhängig von der Elektronik in erheblichem Umfang erzeugen. Dabei kann man davon ausgehen, daß unter prakti schen Bedingungen Drehzahlen im Generator von 60 bis 100 min^-1 auftreten. Unter solchen Voraus setzungen ergeben sich im Generator Leistungsdich ten, welche für die Versorgung des hydraulischen Teils der Steuereinrichtung ausreichen, die den ex tremen Bedingungen der Tiefbohrungen gewachsen ist, die insbesondere die in diesen Fällen erforderli chen erhöhten Korrekturmomente auf die Bohrwelle übertragen kann.The invention has the advantage that it enables electronic controls of the generator and the Zieleinrich device that are practically pressure and temperature independent of the temperature and therefore do not respond to the extreme conditions of deep drilling. In addition, electrical energy can be generated to a considerable extent independently of the electronics. It can be assumed that, under practical conditions, engine speeds of 60 to 100 min ^-1 occur. Under such conditions, there are power densities in the generator which are sufficient for the supply of the hydraulic part of the control device which is able to withstand the extreme conditions of the deep drilling, which in particular can transmit the increased correction torques required in these cases to the drilling shaft.

Mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird auch das Problem gelöst, das sich aus den Druck- und Tempe ratureinwirkungen auf den Spalt des Generators zwi schen Rotor und Stator ergibt. Hierbei ist durch das Verpressen des Stators mit einer dauerelasti schen Kunststoffmasse dafür gesorgt, daß insbeson dere die bisher an den Wickelköpfen auftretenden Kurzschlüsse vermieden werden. Da die bekannten dauerelastischen Kunststoffmassen unter Tempera tureinwirkung ihr Volumen vergrößern, wirkt die da durch bedingte Ausdehnung im Statorgehäuse den von außen auf die Aussparung des Außenrohres wirkenden Druckkräften entgegen und vermeidet so eine ungün stige Deformation des Generators, obwohl dessen Teile nicht durch eine anstehende Bohrspülung druckentlastet sind. Die Rotorwicklung ist hierbei durch das Riffelblech geschützt und die druckdich ten Kabeldurchführungen aus dem Stator vermeiden das Ausweichen der Kunststoffverpressung aus der Aussparung, welche die Statorwicklungen enthält. Da man außerdem den Rotor auf zwei Halbschalen auf teilt, ist die Montage an der Bohrwelle stark ver einfacht.With the features of claim 2 Solved problem arising from the pressure and tempe effects on the gap of the generator between the rotor and stator. Here is by pressing the stator with a permanent elastic rule plastic mass ensured that in particular which previously occurred on the winding heads Short circuits can be avoided. Because the well-known permanently elastic plastic masses under tempera the volume increases, the effect is there due to conditional expansion in the stator housing acting on the outside of the recess of the outer tube Counteracts compressive forces and thus avoids a constant deformation of the generator, although its Do not divide by an existing drilling fluid are relieved of pressure. The rotor winding is here protected by the checker plate and the pressure-proof Avoid cable entries from the stator the evasion of the plastic compression from the Recess that contains the stator windings. There the rotor is also placed on two half shells divides, the assembly on the drilling shaft is strongly ver simple.

Eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 3. Hierbei sind die Sta torwicklungen in einem eigenen Gehäuse in Form eines in der Außenrohraussparung untergebrachten Gehäusehohlzylinders untergebracht, der dementspre chend als solcher in die Aussparung eingesetzt wer den kann, nachdem er durch Lagerverschweißung mit einem extrem dünnen Innenblech verschlossen und unter Vakuum verpreßt worden ist, was außerhalb der Zielbohrstange erfolgen kann.A simplified embodiment of the invention is Subject of claim 3. Here, the Sta gate windings in their own housing in the form one housed in the outer tube recess Housing hollow cylinder housed, accordingly accordingly inserted into the recess as such after having been welded to the bearing sealed with an extremely thin inner sheet and what has been pressed under vacuum, what is outside the Target boring bar can be done.

Die hohen Anforderungen an die Leistungsdichte der eigenen elektrischen Energieversorgung auf der einen Seite und die begrenzte Länge des die mecha nischen, hydraulischen, elektrischen oder elektro nischen Komponenten der Zieleinrichtung aufnehmen den Außenrohres, dessen Länge u. a. aus Festigkeits gründen begrenzt ist, stellt ein Problem bei der Unterbringung des Generators dar. Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird dieses Problem beseitigt. Denn das hierfür vorgesehene Tenderrohr läßt eine begrenzte Länge des Außenrohres zu, welches die be schriebenen Komponenten der Zieleinrichtung auf nimmt, erlaubt aber gleichzeitig seine Inanspruch nahme durch den Generator, der deswegen die Ziel einrichtung nicht beeinträchtigen kann. Das Tender rohr hat außerdem den Vorteil, daß in ihm das Radiallager des Außenrohres untergebracht werden kann, dessen Schmierung besonders problematisch im Hinblick auf die zu überwindenden Bohrteufen ist.The high demands on the power density of the own electrical energy supply on the one side and the limited length of the mecha African, hydraulic, electrical or electrical Include African components of the target device the outer tube, the length u. a. out of strength is limited, poses a problem with the Housing the generator. With the features of claim 4, this problem is eliminated. Because the tender tube provided for this leaves one limited length of the outer tube, which the be components of the target device takes, but at the same time allows its use take through the generator, which is why the target can not affect the facility. The tender Rohr also has the advantage that it contains Radial bearing of the outer tube can be accommodated can whose lubrication is particularly problematic in With regard to the drilling depths to be overcome.

Bei Verwirklichung der Merkmale des Anspruchs 5 läßt sich ein weiteres Axial-Radiallager für das Außenrohr verwenden, das mit einem Axial-Radial lager bereits hinter dem Bohrwerkzeug auf der Bohr welle abgestützt werden muß. Dafür läßt sich dann eine Dauerschmierung unter Vermeidung einer Schmie rung mit der Bohrtrübe benutzen, die mit dem Ring zylinder der Statorwicklung zusammenwirkt, indem sich dieser auf dem Lagerdeckel der Dauerschmierung abstützt.In realizing the features of claim 5 can be another axial-radial bearing for the Use outer tube with an axial-radial bearing already behind the drilling tool on the drilling shaft must be supported. Then you can permanent lubrication while avoiding lubrication Use with the slurry, the one with the ring cylinder of the stator winding interacts by this on the bearing cover of the permanent lubrication supports.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung einer Ausführungsform der Er findung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigtThe details, other features and other advantages parts of the invention result from the following description of an embodiment of the Er invention based on the figures in the drawing; it shows

Fig. 1 eine Zielbohrstange gemäß der Erfindung im Längsschnitt und Fig. 1 is a target boring bar according to the invention in longitudinal section and

Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender, jedoch ver größerter Teildarstellung die Unterbringung des der elektrischen und elektronischen Energiever sorgung dienenden Generators. Fig. 2 in Fig. 1 corresponding, but ver enlarged partial representation of the accommodation of the electrical and electronic energy supply serving generator.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 ist auf einer Bohrwelle (1) ein Außenrohr (2) drehbar gelagert. Das freie Ende der Bohrwelle trägt die übliche Auf nahme (3) für ein Bohrwerkzeug, das in der Fig. 1 nicht dargestellt ist. Das Außenrohr (2) ist mit einem vorderen Axial-Radiallager (4) auf der Bohr welle abgestützt, die ihrerseits hohlzylindrisch ausgebildet ist, wodurch sich ein Zentralkanal (5) ergibt, der den absteigenden Strom der Bohrlochspü lung dem Bohrwerkzeug zuführt und den aufsteigenden Strom der Bohrlochspülung versorgt, der das vom Bohrwerkzeug gelöste Bohrklein aus dem Bohrloch austrägt. Das Außenrohr (2) ist ferner mit einem weiteren Axial-Radiallager (6) an seinem der Auf nahme (3) entgegengesetzten Ende auf der Bohrwelle (1) abgestützt.According to the illustration of FIG. 1 is mounted on a drilling shaft (1) an outer tube (2) rotatably. The free end of the drilling shaft carries the usual measure ( 3 ) for a drilling tool, which is not shown in FIG. 1. The outer tube ( 2 ) is supported with a front axial-radial bearing ( 4 ) on the drilling shaft, which in turn is hollow-cylindrical, which results in a central channel ( 5 ) which supplies the descending current of the drilling fluid to the drilling tool and the ascending current the borehole mud, which discharges the cuttings released from the drilling tool from the borehole. The outer tube ( 2 ) is further supported with a further axial-radial bearing ( 6 ) at its on ( 3 ) opposite end on the drilling shaft ( 1 ).

Eine spezielle Dichtungsanordnung (7) verschließt einen radialen Spalt (8), setzt jedoch über einen Ringkanal (9) die Dauerschmierung der hintereinan dergeschalteten Nadel- und Kugellager unter den Druck der außen anstehenden Bohrspülung. Hierdurch wird die Axial-Radiallagerung teufenabhängig ge schmiert, d. h. das Schmiermittel gegenüber der Spülung Druck ausgeglichen.A special sealing arrangement ( 7 ) closes a radial gap ( 8 ), but sets the permanent lubrication of the connected needle and ball bearings under the pressure of the external drilling fluid via an annular channel ( 9 ). As a result, the axial-radial bearing is lubricated depending on the depth, ie the lubricant is equalized against the flushing pressure.

Auf der Stirnseite des der Aufnahme (3) zugeordneten Endes des Außenrohres (2) sind mit Hilfe von Hori zontalgelenken (10, 11) die zwei in der Fig. 1 sichtbaren Steuerleisten (12, 14) angelenkt, welche sich auf der Bohrlochwandung abstützen. Jede dieser Leisten ist mit einem Plungerkolbenpaar (15, 16 bzw. 17, 18) beaufschlagt, das hydraulisch beauf schlagt werden kann. Zur hydraulischen Energiever sorgung dient ein Drehstrommotor (19), auf dessen Welle ein hydrostatischer Antrieb (20) verkeilt ist. Ein Druckspeicher (21) nimmt die hydraulische Arbeitsflüssigkeit auf und gibt sie druckabhängig an die Plungerzylinder weiter. Die beschriebenen Teile gehören zu einem hydraulischen Arbeitskreis, welcher die Beaufschlagung der Plungerzylinder von der Bohrlochspülung unabhängig macht, jedoch einen dem hydrostatischen Druck der Bohrlochspülung ent sprechenden Arbeitsdruck aufweist.On the end face of the receptacle ( 3 ) associated with the end of the outer tube ( 2 ) with the help of Hori zontal joints ( 10 , 11 ) the two visible in Fig. 1 control strips ( 12 , 14 ) articulated, which are supported on the borehole wall. Each of these strips is loaded with a pair of plungers ( 15 , 16 or 17 , 18 ) which can be hydraulically loaded. A three-phase motor ( 19 ) is used for the hydraulic energy supply, on the shaft of which a hydrostatic drive ( 20 ) is wedged. A pressure accumulator ( 21 ) receives the hydraulic working fluid and passes it on to the plunger cylinders depending on the pressure. The parts described are part of a hydraulic working group, which makes the application of the plunger cylinder independent of the drilling fluid, but has a working pressure corresponding to the hydrostatic pressure of the drilling fluid.

Die Steuerung der hydraulischen Arbeitsflüssigkeit erfolgt durch eine Steuerelektronik, die auf einer Platine (22) untergebracht ist, die ebenso wie die vorstehend beschriebenen Baugruppen in einer Aus sparung des Außenrohres (2) untergebracht ist. Im übrigen ist der Bogenwinkel, um den sich die Steu erleisten (12, 14) in ihren Gelenken (10, 11) nach außen bewegen können, durch Wegbegrenzer (23, 24) vorgegeben, welche ebenfalls in Aussparungen des Außenrohres (2) untergebracht sind. Die von der Regelgröße abhängige Beaufschlagung der Plungerzy linder für den Druck der hydraulischen Arbeitsflüs sigkeit wird durch nicht dargestellte Wegeventile gesteuert, welche in elektromagnetischer Ausführung über die Steuerelektronik (22) elektrisch beauf schlagt werden.The hydraulic working fluid is controlled by control electronics which are accommodated on a circuit board ( 22 ) which, like the assemblies described above, is housed in a recess from the outer tube ( 2 ). Otherwise, the arc angle by which the control bars ( 12 , 14 ) can move outwards in their joints ( 10 , 11 ) is predetermined by path limiters ( 23 , 24 ), which are also accommodated in recesses in the outer tube ( 2 ) . The action of the controlled variable dependent on the Plungerzy cylinder for the pressure of the hydraulic working fluid is controlled by directional control valves (not shown), which are electrified in an electromagnetic version via the control electronics ( 22 ).

Auf dem Außenrohr (2) ist ein Tenderrohr (25) dreh fest, wie bei (26) in Fig. 1 dargestellt, verbun den. Das Tenderrohr ist seinerseits mit einem Radiallager (27) auf der Bohrwelle (1) abgestützt. Das Axiallager ist über eine der Dichtungsanordnung (7, 8) entsprechende Dichtungsanordnung (26′) mit dem Druck der Bohrspülung beaufschlagt, die jedoch nicht an das Nadellager gelangen kann, sondern eine Dauerschmierung unter Druck setzt, die über einen Ringzylinder (27) von der Bohrspülung abgetrennt ist.On the outer tube ( 2 ) is a tender tube ( 25 ) rotatably, as shown at ( 26 ) in Fig. 1, the verbun. The tender tube is in turn supported by a radial bearing ( 27 ) on the drilling shaft ( 1 ). The axial bearing is acted upon by a sealing arrangement ( 7 , 8 ) corresponding sealing arrangement ( 26 ' ) with the pressure of the drilling fluid, which, however, cannot reach the needle bearing, but instead puts permanent lubrication under pressure, which is exerted by an annular cylinder ( 27 ) Drilling fluid is separated.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt, ist zwischen dem Axial-Radiallager (6) und dem Radial lager (27) des Tenderrohres ein Generator (29) in das Tenderrohr (25) eingebaut. Der Generator hat einen Stator, der in dem stehenden Tenderrohr (25) eingebaut ist. Der Rotor (30) umgibt die Bohrwelle auf einem gegenüber dem Außendurchmesser der an ihn anschließenden Bohrwellenabschnitte (31, 32) im Durchmesser verminderten Zylinderabschnitt.As can be seen from the illustration in FIG. 2, a generator ( 29 ) is installed in the tender tube ( 25 ) between the axial-radial bearing ( 6 ) and the radial bearing ( 27 ) of the tender tube. The generator has a stator which is installed in the standing tender tube ( 25 ). The rotor ( 30 ) surrounds the drill shaft on a cylinder section which is reduced in diameter compared to the outer diameter of the drill shaft sections ( 31 , 32 ) adjoining it.

Der Generator (29) ist ein Drehstromsynchrongenera tor, dessen Stator aus zwei axial hintereinander angeordneten Wicklungen (33, 34) besteht, deren Wickelköpfe bei (35 und 36) in Fig. 2 zu erkennen sind. Jede dieser Wicklungen (33, 34) hat eine druckdichte Kabeldurchführung (37, 38), von denen die eine die Ableitung zur Stromversorgung des elektrohydraulischen Druckerzeugers (19, 20) für die Plungerkolbenantriebe und den diesen zugeordne ten Steuerventilen aufweisen, während die andere Ableitung die betreffende Statorwicklung mit der Steuerelektronik (22) bzw. der Motorelektronik ver bindet, die die überschüssige Leistung des Genera tors (29) elektronisch vernichtet.The generator ( 29 ) is a three-phase synchronous generator, the stator of which consists of two windings ( 33 , 34 ) arranged axially one behind the other, whose winding heads can be seen at ( 35 and 36 ) in FIG. 2. Each of these windings ( 33 , 34 ) has a pressure-tight cable bushing ( 37 , 38 ), one of which has the discharge line for supplying power to the electrohydraulic pressure generator ( 19 , 20 ) for the plunger drives and the control valves assigned to them, while the other discharge line has the Stator winding in question with the control electronics ( 22 ) or the motor electronics ver binds, which electronically destroys the excess power of the generator ( 29 ).

Die Statorwicklungen (33, 34) sind in einer Ausspa rung (39) untergebracht, die ihrerseits in einer Aussparung (40) der inneren Zylinderfläche (41) des Außenrohres (2) vorgesehen ist. Die Aussparung (39) ist mit einem an den Aussparungsrändern (42, 43) befestigten, extrem dünnen Blech (44) verschlossen. Dadurch ergibt sich ein Raum, der nach außen abge schlossen ist. Dieser enthält eine dauerelastische Kunststoffmasse, mit der er verpreßt ist. Dadurch liegen insbesondere die Köpfe (35, 36) in der dauerelastischen Kunststoffmasse. Sie sind deswegen gegen den Zutritt von Feuchtigkeit ausreichend ge schützt.The stator windings ( 33 , 34 ) are housed in a recess ( 39 ), which in turn is provided in a recess ( 40 ) in the inner cylindrical surface ( 41 ) of the outer tube ( 2 ). The recess ( 39 ) is closed with an extremely thin sheet ( 44 ) attached to the recess edges ( 42 , 43 ). This results in a space that is closed to the outside. This contains a permanently elastic plastic mass with which it is pressed. As a result, the heads ( 35 , 36 ) in particular lie in the permanently elastic plastic mass. You are therefore adequately protected against the ingress of moisture.

Der Rotor (30) ist in zwei Halbschalen aufgeteilt, die zusammen den den Durchmesser verminderten Zylinderabschnitt der Bohrwelle (2) umgeben und da durch gegen axiale Verschiebung gesichert sind. Die beiden Halbschalen liegen in einem längsgeriffelten Blechmantel (45) und werden von zwei Schellbändern (46, 47) zusammengehalten, deren Enden miteinander verschraubt sind. Da die Kabeldurchführungen (37, 38) druckdicht sind, kann unabhängig von dem Ver halten der Kunststoffmasse deren Ausdehnung in die Aussparung (40) verhindert werden.The rotor ( 30 ) is divided into two half-shells, which together surround the cylinder section of the drilling shaft ( 2 ) with reduced diameter and are thereby secured against axial displacement. The two half-shells lie in a longitudinally corrugated sheet metal jacket ( 45 ) and are held together by two clamp bands ( 46 , 47 ), the ends of which are screwed together. Since the cable bushings ( 37 , 38 ) are pressure-tight, the expansion of the plastic mass into the recess ( 40 ) can be prevented regardless of the plastic mass.

Diese Kabeldurchführungen (37, 38) liegen an den ringförmigen Stirnseiten eines Hohlzylinders (48), dessen Innenwand von dem Verschlußblech (44) gebil det wird, das mit den beiden Zylinderköpfen (49, 50) lagerverschweißt ist. These cable bushings ( 37 , 38 ) lie on the annular end faces of a hollow cylinder ( 48 ), the inner wall of which is formed by the closure plate ( 44 ), which is welded to the two cylinder heads ( 49 , 50 ).

Der Hohlzylinder (48) stützt sich über mehrere auf einem Teilkreis angeordnete, in den Zylinderkopf (49) eingeschraubte Axialzapfen (51) auf einem Lagerdeckel (52) ab, der als Ringzylinder ausgebil det und mit Stopfbuchsen (53, 54) versehen ist, welche einen Ringkolben (55) abdichten. Der Ring kolben wird mit einer am Ringzylinder bei (56) untergebrachten Dauerschmierung beaufschlagt und hält das Radiallager, welches sich seinerseits über einen Druckring (57) auf das Axiallager (58) ab stützt. Die Beaufschlagung des Ringzylinders (52) erfolgt durch den Ringraum (59) von außen mit der Bohrtrübe, so daß die Dauerschmierung der Axial- Radiallagerung (6) druckabhängig entsprechend der Bohrteufe ist.The hollow cylinder ( 48 ) is supported via a plurality of arranged on a pitch circle, in the cylinder head ( 49 ) screwed axial pin ( 51 ) on a bearing cap ( 52 ) which is ausgebil det as a ring cylinder and is provided with glands ( 53 , 54 ), which seal an annular piston ( 55 ). The ring piston is subjected to permanent lubrication on the ring cylinder at ( 56 ) and holds the radial bearing, which in turn is supported by a thrust ring ( 57 ) on the thrust bearing ( 58 ). The application of the ring cylinder ( 52 ) takes place through the annular space ( 59 ) from the outside with the drilling fluid, so that the permanent lubrication of the axial / radial bearing ( 6 ) is pressure-dependent according to the drilling depth.

Der Zylinder des Lagerdeckels (52) und der Hohl zylinder (48) des Stators mit den beiden axialen Wicklungen (33, 34) sind in der gemeinsamen Aus sparung (40) der Innenseite des Tenderrohres (25) zusammen mit der Axial-Radiallagerung (6) der Bohr welle untergebracht. Deshalb kann die Montage in axialer Reihenfolge der Teile des Axial-Radialla gers, des Hohlzylinders der beiden Statorwicklungen nach Montgage des Rotors und der daran anschließen den Lagerteile des Tenderrohres erfolgen.The cylinder of the bearing cover ( 52 ) and the hollow cylinder ( 48 ) of the stator with the two axial windings ( 33 , 34 ) are in the common recess ( 40 ) from the inside of the tender tube ( 25 ) together with the axial-radial bearing ( 6 ) housed the drilling shaft. Therefore, the assembly can be done in the axial order of the parts of the Axial-Radiala gers, the hollow cylinder of the two stator windings after Montgage of the rotor and the bearing parts of the tender tube connected to it.

Claims

1. Target boring bar with its own electrical energy supply by a built-in generator ( 29 ), the stator ( 30 ) of which is installed in a standing outer tube ( 2 , 25 ), while the rotor ( 30 ) surrounds a concentrically inner tubular shaft, characterized by a slip ring-free three-phase current Synchronous generator, the stator of which has two windings ( 33 , 34 ) arranged axially one behind the other with their own leads ( 37 , 38 ), one of which leads to the power supply of an electrohydraulic pressure generator ( 19 , 20 ) and the drives ( 15, 16 and 17, 18 ) serves the target control, while the derivation of the other stator winding is used to supply power to the control electronics ( 22 ), the excess power of the generator ( 29 ) being electronically destroyed.

2. Target boring bar according to claim 1, characterized in that the stator windings ( 33 , 34 ) in a common recess ( 39 , 40 ) of the inner cylindrical surface ( 41 ) of the outer tube ( 2 ) in a through a cylindrical, at the recess edges ( 42 , 43 ) fastened sheet metal ( 44 ) are enclosed space, which is pressed with a permanently elastic plastic mass, and that the rotor ( 30 ), which is divided into two half shells, is accommodated in a longitudinally corrugated sheet metal jacket ( 45 ), which is screwed together with clamps ( 46 , 47 ) is held together at both ends, the derivatives ( 37 , 38 ) being pressure-tight and arranged on the end faces of the recess ( 39 ).

3. Target boring bar according to one of claims 1 or 2, characterized in that the stator recess ( 39 ) is accommodated in a hollow cylinder ( 48 ), the inner wall of which is formed by the cylindrical locking plate ( 44 ), which has two cylinder heads ( 49 , 50 ) is laser welded, a cable bushing ( 27 , 38 ) each being sealed in the cylinder heads ( 49 , 50 ), each of which is assigned to a derivative of the stator ( 33 , 34 ).

4. Target boring bar according to one of claims 1 to 3, characterized in that the generator ( 29 ) is housed in a tender tube ( 25 ) which is non-rotatably connected to the outer tube ( 2 ) having the mechanism of the target device, the non-rotatable connection ( 26 ) is arranged behind a rear axial-radial bearing ( 6 ) of the drilling shaft ( 1 ) and the rear end of the tender tube ( 25 ) is supported on the drilling shaft ( 1 ) with a radial bearing ( 26 ').

5. Target boring bar according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cylinder ( 48 ) of the stator ( 33 , 34 ) in a common recess ( 40 ) together with the axial-radial bearing ( 6 ) of the drilling shaft ( 1 ) and is supported with its cylinder head ( 49 ) on a bearing cover ( 52 ) which closes the receiving space for permanent lubrication of the drilling shaft roller bearing ( 57 , 58 ) in the common recess.