DE69835669T2 - DIRECTION DRILL - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Diese Erfindung betrifft ein Richtungsbohrgerät, insbesondere aber nicht ausschließlich ein Richtungsbohrgerät, welches in einem begrenzten Raum verwendet oder an Orten, die sich nahe an Hindernissen wie Zäunen, Häusern, Gebäuden, usw. befinden, eingesetzt werden kann.These The invention relates to a directional drilling apparatus, but in particular not exclusively a directional drill, which is used in a limited space or in places that are close to obstacles like fences, houses, buildings, etc. can be used.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Es ist bekannt, Richtungsbohrgeräte bereitzustellen, welche ein Richtungsbohren mittels eines Bohrkopfes vorsehen, der ein angewinkeltes Schneid- oder Bohrgerät daran aufweist, wobei das angewinkelte Gerät in Bezug auf seine Orientierung um die Achse des Bohrers überwachbar ist. Eine Richtungsänderung des Bohrers wird durch Einstellen oder Verhindern der Drehung der Bohrspitze, wenn sich das angewinkelte Gerät in einer gewünschten Orientierung befindet, und dann Vorwärtsschieben des Bohrers erreicht, so dass das angewinkelte Gerät bewirkt, dass der Bohrer von seiner augenblicklichen Bahn abweicht. Das Bohren kann dann wieder begonnen werden, wenn der Bohrkopf in die gewünschte neue Richtung vorwärts geschoben wurde.It is known, directional drilling rigs to provide a directional drilling by means of a drill head Provide an angled cutter or drill on it having the angled device in relation to its orientation monitor the axis of the drill is. A change of direction the drill is adjusted by adjusting or preventing the rotation of the Drill bit when the angled device is in a desired position Orientation, and then push forward the drill bit, so that the angled device causes the drill to deviate from its current orbit. The drilling can then be started again when the drill head in the desired new direction forward was pushed.
Richtungsbohren (auch als Ausbohren (boring), Achsschubbohren (thrusting) und Horizontalbohren bezeichnet) ist eine Technologie, welche es gestattet, Versorgungseinrichtungen wie Stromleitungen, Schächte, Wasserrohre, Gasleitungen, Drainagerohre usw. unterirdisch anzuordnen, ohne dass es erforderlich ist, die Bodenfläche aufzureißen, wie es bei den Aufriss- und Abdeckverfahren erforderlich ist. Der Bohrer erhält seine Richtungsfähigkeit durch die Verwendung eines angewin kelten Steuerblatts auf dem Bohrkopf. Unmittelbar hinter dem Bohrkopf befindet sich ein Messwertgeber (Sonde), welcher Informationen an eine Bedienperson auf der Erdoberfläche weiterleitet. Solche Informationen können umfassen, wie tief sich der Bohrkopf befindet, die Richtung, in welche der Bohrer zeigt sowie die Orientierung des Bohrkopfes, wie zum Beispiel den Winkel, unter dem er nach oben oder nach unten zeigt.directional drilling (also as boring, axial thrusting and horizontal drilling) is a technology that allows utilities like power lines, shafts, To arrange underground water pipes, gas pipes, drainage pipes, etc. without the need to rip open the floor surface, such as it is required in the Aufriss- and Abdeckverfahren. The drill receives his directional ability by using a angewin celten control sheet on the drill head. Immediately behind the drill head is a transmitter (Probe), which forwards information to an operator on the earth's surface. Such information can include how deep the drill head is, the direction in which shows the drill and the orientation of the drill head, such as For example, the angle under which he moves up or down shows.
Solche Geräte sind normalerweise sperrig und nehmen Mittel auf, den Bohrkopf zu drehen und vorwärts zu schieben oder voranzutreiben und auch, ihn zu drehen. Es ist auch bekannt, Mittel vorzusehen, den Bohrer zu verlängern. Beispielsweise werden Stangen ineinander geschraubt, um den Bohrer mit einer zusätzlichen Länge zu versehen. Der Energiebedarf solch eines Geräts ist ziemlich hoch, und weil diese Geräte die Kraftquellen aufnehmen, sind die Geräte groß. Dies schränkt die Anwendbarkeit des Geräts ein, weil es für ein Bohren, das im wesentlichen horizontal oder parallel zum Erdboden durchzuführen ist, üblich ist, dass es in einem Abstand unterhalb des Erdbodens ausgeführt wird. Da das oben erwähnte Gerät auf Bodenhöhe ruhen muss, muss der Bohrer von der Erdoberfläche derart unter einem Winkel eingebracht werden, dass er bei der erforderten Tiefe flach wird. Die zuvor erwähnten Bohrer sind natürlich zu einem gewissen Grad flexibel. Die Flexibilität ist jedoch eingeschränkt. Daher gibt der Winkel, unter dem der Bohrer in den Boden eindringt, vor, dass das Bohrgerät in einem zurückgesetzten Abstand von dem Punkt angeordnet werden muss, an welchem das waagerechte Bohren beginnt. Dies ist offensichtlich lästig und kann in einigen Fällen das Bohren einschränken. Es kann in anderen Fällen bedeuten, dass in das benachbarte Land eingedrungen werden muss und, weil die endgültige Länge des Bohrers, die von solch einem Gerät verwen det werden kann, eingeschränkt ist, kann die Länge eines nutzbringenden Bohrens etwas eingeschränkt sein.Such equipment are usually bulky and take up resources to the drill head turn and move forward to push or push and also to turn it. It is also known to provide means to extend the drill. For example rods are screwed together to provide the drill with an additional Length too Mistake. The energy demand of such a device is quite high, and because these devices absorb the power sources, the devices are large. This restricts the Applicability of the device because it is for a drilling, which is to be carried out substantially horizontally or parallel to the ground, is common, that it is carried out at a distance below the ground. As the above mentioned Device up ground level must rest, the drill from the earth's surface so at an angle be made flat at the required depth. The aforementioned drills are natural flexible to a degree. However, flexibility is limited. Therefore there the angle at which the drill penetrates the ground before that the drill in a reset Distance from the point must be arranged at which the horizontal Drilling begins. This is obviously annoying and can in some cases that Restrict drilling. It may be in other cases mean that the neighboring country has to be invaded and, because the final length of the Drill by such a device can be used, restricted is, can the length a useful drilling be somewhat limited.
Die Druckschrift EP-A-0223575 beschreibt ein Bohrgerät, das an einem Ausleger für eine eingeschränkte Drehbewegung relativ zu dem Ausleger anbringbar ist.The Document EP-A-0223575 describes a drilling apparatus mounted on a boom for limited rotational movement is attachable relative to the boom.
Das
Patent
Das
Patent
Die
deutsche Patentschrift
Kurze Zusammenfassung der ErfindungShort Summary the invention
Gemäß einem ersten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einem Bohrgerät gemäß dem Patentanspruch 1.According to one In the first aspect, the present invention consists of a drilling rig according to the claim 1.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um den Ort des Richtungsbohrkopfes zu überwachen, und diese Mittel sind vorgesehen, die Orientierung des Richtungsbohrkopfes (und damit die Richtung der Vorwärtsbewegung, wenn keine Drehung vorliegt) zu überwachen.Preferably, means are provided to monitor the location of the directional drilling head, and these means are provided for the orientation of the directional drilling head (and thus the direction forward movement when there is no rotation).
Vorzugsweise ist die Antriebsmaschine ein Bagger oder ein mechanischer Trockenbagger.Preferably the prime mover is an excavator or a mechanical dredger.
Vorzugsweise wird das Richtungsbohrgerät von der Antriebsmaschine angetrieben, höchst bevorzugt durch Kraft, die über hydraulische Mittel übertragen wird.Preferably becomes the directional drill of driven by the prime mover, most preferably by force, the above transfer hydraulic means becomes.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann allgemein gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung aus einem Richtungsbohrgerät gemäß dem Patentanspruch 9 besteht.According to one In another aspect, it can generally be said that the present Invention consists of a directional drill according to claim 9.
Vorzugsweise wird das Richtungsbohrgerät mit Kraft von einer Antriebsmaschine wie einem Bagger oder einem mechanischen Trockenbagger versorgt.Preferably is the directional drill with Power from a prime mover like an excavator or a mechanical Dredger supplies.
Vorzugsweise ist das Richtungsbohrgerät in gelenkig an der Antriebsmaschine angebracht.Preferably is the directional drill mounted in articulated to the prime mover.
Vorzugsweise sind die Mittel vorgesehen, die Orientierung und damit die Vorwärtsrichtung zu überwachen, wenn der Richtungsbohrkopf nicht gedreht wird.Preferably the means are provided, the orientation and thus the forward direction to monitor when the directional drill head is not rotated.
In erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind Betätigungsmittel vorgesehen, so dass es einem Benutzer ermöglicht ist, die Seitenneigung des Bohrgeräts einzustellen.In Embodiments of the invention are actuating means provided so that it allows a user, the side tilt of the drill adjust.
In alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind Betätigungsmittel an oder neben den Mitteln zum Drehen des verlängerbaren Bohrers angebracht, wobei die Betätigungsmittel so orientiert sind, dass bei Betätigung ein Schub in der Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, das heißt in der Richtung zum Bohrkopf hin; und zweite Betätigungsmittel vorgesehen sind, welche an dem verlängerbaren Bohrer anbringbar sind, und in der Lage sind, einen Vorwärtsschub auf den verlängerbaren Bohrer bereitzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf in der folgenden Weise vorangetrieben wird, wobei erste und zweite Betätigungsmittel in einem nicht-betätigten Zustand angeordnet werden; die Betätigungsmittel dann in einen Zustand der Betätigung gebracht werden; danach die zweiten Betätigungsmittel in einen Zustand der Betätigung gebracht werden, danach die Betätigungsmittel wieder in einen Zustand der Nicht-Betätigung gebracht werden.In alternative embodiments of the invention are actuating means attached to or beside the means for rotating the extensible drill, wherein the actuating means are oriented so that when pressed a thrust in the forward direction is provided, that is in the direction towards the drill head; and second actuating means are provided, which at the extendable Drills are attachable, and capable of forward thrust on the extendable To provide drills; characterized in that the drill head in the following way, with first and second actuating means in a non-actuated Condition to be arranged; the actuating means then into one State of operation brought become; then the second actuating means in a state of actuation are brought, then the actuating means be brought back into a state of non-actuation.
Vorzugsweise umfassen die Betätigungsmittel ein Paar von Betätigungsvorrichtungen, die im wesentlichen parallel zueinander sind.Preferably comprise the actuating means a pair of actuators, which are substantially parallel to each other.
Vorzugsweise umfassen die Betätigungsmittel und die zweiten Betätigungsmittel einen hydraulischen Kolben.Preferably comprise the actuating means and the second actuating means a hydraulic piston.
Vorzugsweise umfassen die zweiten Betätigungsmittel Mittel, um wahlweise den Bohrer zu halten und dabei mit Schub vorwärts zu treiben.Preferably comprise the second actuating means Means to selectively hold the drill while pushing forward with thrust.
Dem Fachmann auf dem Gebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht, werden sich viele Änderungen der Konstruktion und breit gefächerte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung anbieten, ohne von dem Gebiet der Erfindung abzuweichen wie sie in den abgehängten Ansprüchen definiert ist. Die Offenbarungen und die Beschreibungen hierin sind nur zur Erläuterung und es ist nicht beabsichtigt, dass sie in irgendeinem Sinne einschränkend sein sollen.the One skilled in the art to which the invention relates will be many changes the construction and diversified embodiments and applications of the invention without departing from the field Deviate from the invention as defined in the dependent claims. The revelations and the descriptions herein are for illustration only and it is not intended that they should be restrictive in some sense.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings
Bevorzugte beispielhafte erfindungsgemäße Formen werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worinpreferred exemplary forms according to the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which wherein
Ausführliche BeschreibungDetailed description
Bevorzugte
erfindungsgemäße Formen
sehen ein Richtungsbohrgerät
In
bevorzugten erfindungsgemäßen Formen stellt
die Antriebsmaschine
Das
Gerät selbst
umfasst Mittel
Die Richtungsbohrfähigkeit eines Bohrers wird durch die Verwendung eines agewinkelten Steuerblattes auf dem Bohrkopf erreicht. Ein Messwertgeber leitet Informationen an die Bedienperson an der Erdoberfläche weiter. Die übertragenen Informationen können aus einer Vielzahl von Arten bestehen, beispielsweise, wie tief sich der Bohrkopf befindet, in welche Richtung er zeigt, die Orientierung, d.h. der Winkel, unter dem der Bohrkopf nach oben oder unten geneigt ist. Diese Informationen werden von der Bedienperson verwendet, um den Bohrer zu steuern oder zu kontrollieren. Falls beispielsweise die Bedienperson anfordert, dass der Bohrer nach rechts steuert, um eine unterirdische Versorgungsleitung zu umgehen, würde die oberirdische Bedienperson die Bohrer-Bedienperson anweisen, den Bohrkopf auf 3 Uhr zu drehen und den Bohrer nach vorne zu schieben (mit Schub zu bewegen), was bewirken wird, dass der Bohrer sich biegt und nach rechts zeigt. Sobald der Bohrkopf in die gewünschte Richtung zeigt und erforderlich ist, dass der Bohrkopf einer geraden Richtung folgt, dreht oder rotiert (eine Kombination von Schieben und Drehen) die Bohrer-Bedienperson über die angeforderte Distanz, bis ein anderer Richtungswechsel erforderlich ist. Die Verwendung einer Kombination von Drehen und Schieben oder unter Schub Bewegen und Rotieren macht es möglich, unter, über oder um Hindernisse herum zu steuern und an dem gewünschten Endpunkt mit einer großen Genauigkeit anzugelangen. Der Grad der Genauigkeit hängt selbstverständlich von den Bodenbedingungen ab, die angetroffen werden.The Richtungsbohrfähigkeit a drill is made by using an angled control blade reached on the drill head. A transmitter passes information to the operator on the surface of the earth. The transferred Information can consist of a variety of species, for example, how deep the drill head is in which direction it shows the orientation, i.e. the angle at which the drill head tilts up or down is. This information is used by the operator, to control or control the drill. For example the operator requests that the drill steer to the right, to bypass an underground utility, the Above-ground operator instruct the drill operator who Turn the drill head to 3 o'clock and push the drill forward (with thrust to move), which will cause the drill to turn turns and points to the right. Once the drill head in the desired direction shows and is required that the drill head a straight direction follows, rotates or rotates (a combination of pushing and turning) the drill operator over the requested distance, until another direction change required is. The use of a combination of turning and pushing or Under thrust moving and rotating makes it possible to under, over or to steer around obstacles and at the desired endpoint with a huge Accuracy to arrive. Of course, the degree of accuracy depends on the soil conditions encountered.
Sobald der Bohrkopf an seinem Endpunkt angelangt ist, beispielsweise kann das Bohren von einer Straßenseite zur anderen erfolgt sein, würde der Bohrkopf für gewöhnlich entfernt werden und ein Schneidteil und/oder Packteil mit einer Versorgungsleitung, beispielsweise ein angebrachtes/eine angebrachte Stromkabel, Schachtteil, Wasserleitung, Gasleitung oder Drainagerohr, würde an dem Bohrer, dem Bohrrohr oder -strang angebracht werden. Der Bohrer oder die Bohrstangen würden dann aus dem Erdboden herausgezogen werden, während sich der Bohrer dreht, so dass dem Schneidteil und/oder Packteil eine Schneidhandlung eingeräumt wird, die es gestattet, dass eine Öffnung mit einem hinreichenden Durchmesser für das zu installierende/die zu installierende Rohr, Kabelleitungsschacht oder Versorgungsleitung gebildet wird.As soon as the drill head has reached its end point, for example the drilling from a street side be done to the other, would the Drill head for usually be removed and a cutting part and / or pack with a Supply line, for example a mounted / attached Power cable, shaft part, water pipe, gas pipe or drainage pipe, would be on the drill, drill pipe or string. The drill or the boring bars would then pulled out of the ground while the drill is rotating, so that the cutting part and / or packing part is given a cutting action, which allows for an opening with a sufficient diameter for the installable pipe to be installed, cable duct or supply line is formed.
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen können insbesondere in Wohngebieten verwendet werden, wo die Distanz, welche gebohrt werden soll, oft nicht mehr als 100 Meter beträgt. Der Zugang zu dem Ausführungsort ist oft schwierig, und es ist ziemlich oft der Fall, dass es keinen Einführraum gibt. Das heißt, dass es oftmals nicht möglich ist, eine große Distanz zurück von dem anfänglichen Eintrittspunkt zurückzugehen, um einen Zugang zu der geforderten Bohrtiefe zu gewährleisten.preferred inventive forms can especially used in residential areas, where the distance, which is to be drilled, often not exceeding 100 meters. Of the Access to the place of execution is often difficult and it is quite often the case that there is no insertion space gives. This means, that it is often not possible is, a big distance back from the initial one Return entry point, to ensure access to the required drilling depth.
Bohrer entsprechend diesen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen können von einer kompakten Größe sein und dies kann die Anzahl an Ausführungsorten erhöhen, welche verwendet werden können. Insbesondere Bohrer entsprechend bevorzugten erfindungsgemäßen Formen können sowohl bergauf als auch bergab gestartet werden. Wenigstens einige bevorzugte erfindungsgemäße Formen können eingerichtet werden, unter rechten Winkeln zu einer Straße zu bohren, wodurch Unterbrechungen des Verkehrs eingeschränkt werden.drill According to these preferred embodiments of the invention can be of a be compact size and this can be the number of execution locations increase, which can be used. In particular, drills according to preferred forms of the invention can both be started uphill as well as downhill. At least some preferred inventive forms can be set up to drill at right angles to a road which restricts traffic interruptions.
Ein erfindungsgemäßes Beispiel erzeugt 8000 Pfund (35585 N) Schub und etwa 10.500 Pfund (46706 N) Rückzugskraft aus einer Kraftquelle mit 18 Pferdestärken (13,4 kW).One Inventive example generates 8,000 pounds (35585 N) thrust and about 10,500 pounds (46,706 N) retraction force from a power source with 18 horsepower (13.4 kW).
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen weisen einen Antriebsmechanismus auf, der keine Schubketten, Zahnräder oder Rollen verwendet. Dies schränkt das Ausmaß an erforderlicher Wartung ein.preferred inventive forms have a drive mechanism that has no push chains, gears or Rolls used. This restricts the extent required maintenance.
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen mit Hydraulikpumpen benutzen eine Flüssigkeitsversorgung, welche eine Hauptdruckwasserquelle verwendet, wie beispielsweise einen Gartenschlauch.preferred inventive forms with hydraulic pumps use a liquid supply, which uses a main source of pressurized water, such as a Garden hose.
Wie zuvor erwähnt, können zumindest bevorzugte erfindungsgemäße Formen unter dem Erdboden oder über dem Erdboden gestartet werden, wobei sie nach oben oder nach unten zeigen. Bis zu ± 80 Grad Startwinkel sind möglich.As previously mentioned, can at least preferred forms of the invention under the ground or over Starting from the ground, moving up or down demonstrate. Up to ± 80 Degrees start angle are possible.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen kann das einheitliche Bohrgerät um 360° ± 80 geschwenkt werden, wenn es mit einem Trockenbagger oder einer Antriebsmaschine mit einer Fähigkeit, sich um 360° ± 80 zu drehen, verwendet wird. Und die Fähigkeit, den Ausleger des Trockenbaggers zu versetzen, stellt ein großes Maß an Flexibilität bereit.In preferred forms of the invention can the unitary drill swiveled through 360 ° ± 80 if it is with a dredger or a prime mover with an ability to 360 ° ± 80 too turn, is used. And the ability to the boom of the dredger puts a big deal Measure flexibility ready.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen ist das Bohrgerät an einer Antriebsmaschine oder einem Trockenbagger oder einem Bagger angebracht oder anbringbar. Dies bedeutet, dass ein Benutzer eine weniger spezialisierte Ausrüstung benötigt und geringere Kosten aufwenden muss.In preferred forms of the invention is the drill on a prime mover or a dredger or an excavator attached or attachable. This means that a user has a less specialized equipment need and lower costs.
Um
die Richtung der Bohrstange
Die Überwachung
der Orientierung des Schneidblattes
In
bevorzugten erfindungsgemäßen Formen ist
die Bohrstange
In
bevorzugten erfindungsgemäßen Formen ist
die Bohrstange
Richtungsbohrgeräte aus dem
Stand der Technik verwenden Verbindungsstücke, die aus Bohrstangen
Wenn
sie in Gebrauch ist, sieht die vorliegende Erfindung das Hinzufügen zusätzlicher
Verbindungsstücke
an die Bohrstange
Bevorzugte
erfindungsgemäße Formen,
insbesondere die in der
Ein
Betätigungsteil
Bevorzugte
erfindungsgemäße Formen,
die ein wie in der
Sobald die Bohrstäbe aus dem Erdboden gezogen werden und das Rohr, Kabel oder andere Versorgungsteile in den Erdbode gezogen werden, wird die obige Arbeitsabfolge in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt.As soon as the drill rods be pulled from the ground and the pipe, cable or other Supplies are pulled into the ground, is the above work sequence in reverse order.
Geräte, die
diese bevorzugte erfindungsgemäße Form
aufnehmen, ermöglichen
es, dass die Länge
der Bohrstangen-Verbindungsstücke
Beim Vergleich des Leistungsvermögens solch eines Systems mit der früheren Technologie wurde herausgefunden, dass 8.000 Pfund (35585 N) Schub und 10.500 Pfund (46706 N) Rückzugskraft von einer Maschine mit 18 Pferdestärken (13,4 kW), welche die oben erwähnte bevorzugte erfindungsgemäße Form verwendet, erzeugt werden können, während mit einer Maschine mit 55,4 Pferdestärken (41,27 kW) unter Verwendung bekannter Antriebsstränge nur 7.200 Pfund (32026 N) Schub und 8.000 Pfund (35585 N) Rückzugskraft erzeugt werden.At the Comparison of the performance of such a system with the former Technology was found to be 8,000 pounds (35585 N) thrust and 10,500 pounds (46,706 N) retreat force of a machine with 18 horsepower (13.4 kW), which is the one mentioned above preferred form according to the invention used, can be generated while using a machine with 55.4 horsepower (41.27 kW) using known powertrains only 7,200 pounds (32026 N) thrust and 8,000 pounds (35585 N) of recoil force are generated.
In
der in den
Wie
in den Figuren gezeigt werden kann, stellt die vorliegende Erfindung
ein einheitliches Richtungsbohrgerät bereit, das in einer kleinen Öffnung
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