EP0806543A1 - Bohrvorrichtung für das schlagende Bohren - Google Patents

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EP0806543A1
EP0806543A1 EP97105661A EP97105661A EP0806543A1 EP 0806543 A1 EP0806543 A1 EP 0806543A1 EP 97105661 A EP97105661 A EP 97105661A EP 97105661 A EP97105661 A EP 97105661A EP 0806543 A1 EP0806543 A1 EP 0806543A1
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EP
European Patent Office
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drilling
drilling device
steps
drill
head
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EP97105661A
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English (en)
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Jürgen Dipl.-Ing. Schmeer
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GEISERT ENGINEERING GmbH
Original Assignee
GEISERT ENGINEERING GmbH
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/36—Percussion drill bits
    • E21B10/40—Percussion drill bits with leading portion
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/36—Percussion drill bits
    • E21B10/38—Percussion drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068—Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor

Definitions

  • the invention relates to a drilling device for percussive drilling by means of down-the-hole hammer, in particular for horizontal drilling, with a longitudinal section stepped with a drilling head and crown trim made of hard metal pins or the like arranged on at least one end face, the drilling head with the down-hole hammer being connected to a drill rod and, if appropriate, at least one in this axially extending flow channel is connected.
  • the horizontal drilling technique with a so-called down-the-hole hammer is increasingly used for drilling sewers.
  • precise drilling - especially with regard to vertical deviations - is of particular importance. Since such bores are made in soils that can have a very different and very changeable nature, the drilling system must take into account the resulting tendencies to deviate from the desired drilling direction.
  • the design of the drill head shape can be decisive for the exact approach to the target point of the bore.
  • DE-A-43 26 000 describes a two-stage drill head for impact drilling of the type mentioned at the beginning; in the direction of advance, a bolt-like pilot drill bit of smaller diameter adjoins a drilling disk covered with hard metal pins. Flushing grooves are formed in the circumference of the drilling disc and arranged in a spiral; their imaginary slot axes form an angle greater than zero with respect to a cone generator. In addition, the rear side of the flushing groove, which is in the direction of rotation of the drill head, is designed as a steep flank of a wing web opposite an inclined flank of another wing web.
  • So-called rockets are used in particular for the underground laying of cables and pipes in boreholes of approximately 45 to 245 mm in displaceable floors; however, they cannot be used in solid rock or soft soils.
  • Drill lengths between ten and thirty meters can be achieved, with the drilling accuracy being about 2 to 4%.
  • a tubular element with a graduated displacement head is driven horizontally from a starting gun like a tapered pile by a compressed air-driven, axially moving sliding piston into a vertically adjacent pit wall by compressed air with an average propulsion speed of 1 m / h to 10 m / h.
  • the direction of propulsion can be observed, for example, by means of a probe installed in the earth rocket via a high-frequency signal from above ground - but not influenced.
  • the drill heads can be exchanged to adapt to the nature of the soil - if the earth rocket has not got stuck when changing to the new soil type.
  • the inventor has set himself the task of creating a directionally reliable drilling method, in particular for creating shallow holes, which can also be used in loose soils, sand or water-bearing layers.
  • the drill head tapers in cross-section several times in steps from a hammer-side end plate to the chisel or drill tip, the step edges defining a conical surface.
  • the axial heights of the steps can be approximately the same size, which also applies to the step widths among themselves.
  • the steps are determined by the crown setting, the pins of which also incline outward in the direction of advance. Drill cuttings that cannot be displaced are discharged via drilling minutes, which are located at each step between the carbide pins. This core bit allows use in soil classes 5 to 7.
  • a ratio of the diameter of the end plate to the diameter of the chisel or drill tip of 6: 1 to 8: 1 - preferably about 7: 1 - has proven to be advantageous for solving the above-mentioned problem.
  • the end plate - against the direction of advance - is connected to a connecting plate of shorter diameter by an annular desk surface; the inclination of the desk surface preferably corresponds approximately to the inclination of the hard metal pins. It is used to discharge the down-the-hole exhaust. This supports the hardening of the bore wall with the displacement drill head and the drilling material discharge of non-displaceable small drill bits with the carbide-tipped drill head.
  • a radio transmitter of an external positioning system is assigned to the down-the-hole hammer.
  • the described drilling heads create a controllable drilling system in conjunction with location systems - radio transmitters in the drilling tool and carrying the radio receiver above ground.
  • the drill head should also be designed as an eccentric or be provided with a control slope.
  • a cross-sectionally sickle-like projection is placed around a part of the circumference that is less than 180 ° and is designed as a step.
  • the crown trim can also be arranged asymmetrically.
  • a drill head in which the cross section of the steps is reduced on one side by a desk-like inclined surface of the drill head - which lies within its conical surface. This inclined surface is approximately parallel to a generatrix of the cone shell.
  • the drill head is inserted with the down-the-hole hammer - with simultaneous rotation - for straight running.
  • the course of the bore can be influenced via the position of the control bevels or the eccentric.
  • the position of the control slopes is indicated by the transmitter. After the correction, the rotation is reactivated.
  • the displacement drilling head according to the invention for down-the-hole hammers with a drilling diameter of 80 to 300 mm can - depending on the down-the-hole hammer size - be used up to soil class 6; this drilling system can replace the earth rockets that are usually used for short holes in displaceable soils.
  • the system can also be used in loose soils, sand or water-bearing layers, since the down-the-hole hammer is connected to the drilling rig by a rigid drill pipe and can be pressed in with a driving force of up to 850 KN.
  • This feed force supports the powerful blows of the percussion piston of the down-the-hole hammer, which drives the displacement drill bit in the ground; this has a positive influence on the speed of advance and the achievable length of advance.
  • the rotary movement of the drill head supports the rearrangement Earth components to be displaced such as rubble, stones, gravel and sand.
  • the drilling device according to the invention replaces the earth rocket mentioned above.
  • a displacer drilling head 10 is located according to FIG. 1 with the interposition of a tubular retaining cap 12 at the end on a receiving shaft 18 with a spline 20 connected to the housing 14 of an in-hole hammer 16 (not shown in detail for striking horizontal drilling).
  • the housing 14 closes against the Direction of advance x a rigid drill pipe 22 axially fixed by a threaded or hexagonal connection 21, which can be extended as desired.
  • This displacement drill head 10 which can be used for bore diameters between 80 and 300 mm up to soil class 6, is connected to the down-hole hammer 16 via the tubular retaining cap 12 on a connection plate 24 and tapers in a longitudinal section stepwise from an end plate 26 via here eight step plates 27, 27 a to 27 g , their number from Drill head diameter d depends on a chisel tip 28.
  • the disks 26, 27, 27 a to 27 g are parts of a one-piece crown body, that is to say molded onto one another, and their edges determine a construction cone, of which a generatrix K is shown. Its cone tip defines an angle of approximately 40 °.
  • the axial height a of the end plate 26 corresponds to the axial height b of the stepped plates 27, 27 a to 27 g .
  • the nine radial step widths i are the same and reduce the diameter d of the end plate 26 to the diameter n of the drill tip 28 in an example ratio of 7: 1.
  • the number of steps, step width i and step height a can change.
  • Fig. 3 shows a drill head 10 a , which is populated with hard metal pins 30; these form - here three - levels.
  • the axes B of the hard metal pins 30 are inclined at an angle of approximately 33 ° to the drill head axis A.
  • An air channel 32 runs in this, from which a front channel 33 of smaller diameter axially and side channels 34, which are inclined against the direction of advance x, extend.
  • the latter open into an annular console surface 36 which in turn is inclined towards the direction of advance x and serve to discharge the down-the-hole hammer exhaust while at the same time supporting the discharge of non-displaceable cuttings.
  • the end plate 26 a is here - compared to that of Figure 1 - of double axial height a; From this end disk 26 a a crescent-like apex step 38 is formed, the radial step width i of which is continuous on both sides of a line of symmetry G of the drill head cross-section up to a parallel Q which intersects the line of symmetry G at right angles to a horizontal line D in FIG. 5 shortened; whose distance t from that parallel Q corresponds approximately to the step width i.
  • the down-the-hole hammer 16 is used for straight-line travel with simultaneous rotation. If the rotational movement is interrupted, the course of the bore can be influenced by adjusting the eccentric described.
  • the radio transmitter 40 of a location system is accommodated in the drilling tool - the radio receiver is carried during the day and, in addition to the position of the eccentric - or a control inclined surface to be discussed - also shows the inclination and depth of the down-the-hole hammer 16.
  • both the axial air duct 32 and a further air duct 42 which is offset axially parallel are indicated by dashed lines; the latter runs outside of that radio transmitter 40.
  • the displacement drilling head 11 a of FIGS. 6, 7 is equipped with a control inclined surface 44 starting from the end plate 26; the latter appears in the side view of FIG. 6 as a straight line which is inclined at an angle w of approximately 22 ° to the drill head axis A and which intersects 27 g in the region of the front step disc. This straight line lies within the conical jacket K described in FIG. 1.
  • the control inclined surface 44 here assumes the function described above for the position of the eccentric.
  • FIG. 8 show a likewise unsymmetrical displacement boring head 11b ; to the largest in cross-section of three circular stepped washers 27 a to 27 c , above the horizontal straight line D in FIG. 9 also adjoins a crescent-like vertex step 38, which in this embodiment ends at drilling minutes 46 of the integrally formed stepped washer 27 a .
  • the diameter line perpendicular to the horizontal diameter line D also forms a line of symmetry G for the stepped washers - but not with regard to the stocking of hard metal pins 30.
  • Such are also provided both in the drilling tip 28 and in the adjacent step disc 27 c on - by the center point M determined by the drilling head axis A - diagonals E.
  • the drill head 11 b is the one in the manner described for influencing the straight running. On the other hand, it swings about ⁇ 60 ° around the respective correction axis when correcting the direction.

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Abstract

Bei einer Bohrvorrichtung für das schlagende Bohren mittels Imlochhammers -- insbesondere für das Horizontalbohren, mit einem Bohrkopf (10) abgestuften Längsschnittes sowie an zumindest einer Stirnfläche angeordnetem Kronenbesatz aus Hartmetallstiften od.dgl. -- ist der Bohrkopf (10) mit dem Imlochhammer an ein Bohrgestänge und gegebenenfalls zumindest einen in diesem axial verlaufenden Strömungskanal angeschlossen. Der Bohrkopf (10) verjüngt sich querschnittlich von einer hammerwärtigen Endscheibe (26) zur Meißel- oder Bohrspitze (28) hin mehrfach in Stufen (26,27, 27a bis 27g), wobei die Stufenkanten einen Kegelmantel (K) bestimmen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung für das schlagende Bohren mittels Imlochhammers, insbesondere für das Horizontalbohren, mit einem Bohrkopf abgestuften Längsschnittes sowie an zumindest einer Stirnfläche angeordnetem Kronenbesatz aus Hartmetallstiften od.dgl., wobei der Bohrkopf mit dem Imlochhammer an ein Bohrgestänge und gegebenenfalls zumindest einen in diesem axial verlaufenden Strömungskanal angeschlossen ist.
  • Die Horizontalbohrtechnik mit einem sog. Imlochhammer wird verstärkt für das Bohren von Abwasserkanälen eingsetzt. Hierbei ist ein zielgenaues Bohren -- insbesondere was die Vertikalabweichungen betrifft -- von besonderer Bedeutung. Da derartige Bohrungen in Böden vorgenommen werden, die eine sehr unterschiedliche und sehr wechselhafte Beschaffenheit aufweisen können, muß das Bohrsystem die daraus resultierenden Neigungen zur Abweichung von der gewünschten Bohrrichtung berücksichtigen. Entscheidend für das genaue Anfahren des Zielpunktes der Bohrung kann hierbei die Ausgestaltung der Bohrkopfform sein.
  • In der DE-A-43 26 000 wird ein zweistufiger Bohrkopf für schlagendes Bohren der eingangs genannten Art beschrieben; an eine mit Hartmetallstiften besetzte Bohrscheibe schließt in Vortriebsrichtung eine bolzenartige Vorbohrkrone geringeren Durchmessers an. In den Bohrscheibenumfang sind Spülnuten eingeformt und spiralartig angeordnet; ihre gedachten Nutenachsen nehmen gegenüber einer Kegelerzeugenden einen Winkel größer null ein. Zudem ist die jeweils in Drehrichtung des Bohrkopfes hintere Seite der Spülnut als steile Flanke eines Flügelsteges ausgebildet, der eine geneigte Flanke eines anderen Flügelsteges gegenüberliegt.
  • Insbesondere zum unterirdischen Verlegen von Kabel- und Rohrleitungen in Bohrlöchern von etwa 45 bis 245 mm in verdrängbaren Böden werden sog. Erdraketen eingesetzt; allerdings kann mit ihnen weder in Massivgestein noch in weichen Böden gearbeitet werden. Erreichbar sind Bohrlängen zwischen zehn und dreißig Metern, wobei die Bohrgenauigkeit etwa 2 bis 4 % beträgt. Ein Rohrelement mit abgestuftem Verdrängungskopf wird horizontal von einer Startlafette aus wie ein zugespitzter Pfahl von einem druckluftbetriebenen axial bewegten Gleitkolben in eine vertikal anstehende Grubenwand durch Druckluft mit einer durchschnittlichen Vortriebsgeschwindigkeit von 1 m/h bis 10 m/h eingetrieben. Die Vortriebsrichtung kann beispielsweise mittels einer in der Erdrakete eingebauten Sonde über ein Hochfrequenzsignal von Übertage beobachtet -- jedoch nicht beeinflußt --werden. Bei wechselnden Böden können die Bohrköpfe in Anpassung an die Bodenbeschaffenheit ausgetauscht werden - falls die Erdrakete beim Übertritt in die neue Bodenart nicht steckengeblieben ist.
  • In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine richtungssichere Bohrmethode insbesondere für das Erstellen von Flachbohrungen zu schaffen, die auch in Lockerböden, Sand oder wasserführenden Schichten eingesetzt zu werden vermag.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches; die Unteransprüche geben günstige Ausgestaltungen an.
  • Erfindungsgemäß verjüngt sich der Bohrkopf querschnittlich von einer hammerwärtigen Endscheibe zur Meißel- oder Bohrspitze hin mehrfach in Stufen, wobei die Stufenkanten einen Kegelmantel bestimmen. Dabei können die axialen Höhen der Stufen etwa gleicher Größe sein, was auch für die Stufenbreiten unter sich zutrifft.
  • Bei einer weiteren Ausführung des Bohrkopfes sind die Stufen vom Kronenbesatz bestimmt, dessen Stifte sich zudem in Vortriebsrichtung nach außen neigen. Der Austrag von hierbei nicht verdrängbarem Bohrklein erfolgt über Bohrminuten, die sich an jeder Stufe zwischen den Hartmetallstiften befinden. Diese Bohrkrone gestattet den Einsatz in den Bodenklassen 5 bis 7.
  • Als günstig hat sich zur Lösung der erwähnten Aufgabe ein Verhältnis des Durchmessers der Endscheibe zum Durchmesser der Meißel- oder Bohrspitze von 6 : 1 bis 8 : 1 --bevorzugt etwa 7 : 1 -- erwiesen.
  • Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Endscheibe -- gegen die Vortriebsrichtung -- mit einer Anschlußplatte kürzeren Durchmessers durch eine ringförmige Pultfläche verbunden; die Neigung der Pultfläche entspricht bevorzugt etwa der Neigung der Hartmetallstifte. Sie dient zum Abführen der Imlochhammerabluft. Diese unterstützt beim Verdrängungsbohrkopf die Verfestigung der Bohrungswand sowie beim hartmetallbestückten Bohrkopf den Bohrgutaustrag nicht verdrängbarer Bohrkleinpartien.
  • Um eine Richtungskorrektur an dem Bohrkopf zu ermöglichen, ist dem Imlochbohrhammer ein Funksender eines externen Ortungssystems zugeordnet. Durch die beschriebenen Bohrköpfe entsteht in Verbindung mit Ortungssystemen --Funksender im Bohrwerkzeug und oberirdische Mitführung des Funkempfängers -- ein steuerbares Bohrsystem. Außerdem soll der Bohrkopf in diesem Falle als Exzenter ausgebildet oder mit einer Steuerschräge versehen sein.
  • Zur Bildung des Exzenters ist um einen weniger als 180° erfassenden Teil des Umfanges eine querschnittlich sichelartige Anformung gelegt und als Stufe ausgebildet. Auch kann der Kronenbesatz unsymmetrisch angeordnet sein.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt ein Bohrkopf, bei dem der Querschnitt der Stufen durch eine pultartige Schrägfläche des Bohrkopfes -- die innerhalb von dessen Kegelmantel liegt -- an einer Seite vermindert ist. Diese Schrägfläche liegt etwa parallel zu einer Erzeugenden des Kegelmantels.
  • Zum Geradeauslauf wird der Bohrkopf mit dem Imlochhammer --bei gleichzeitiger Rotation -- eingebracht. Durch Unterbrechung der Rotation kann der Bohrungsverlauf über die Stellung der Steuerschrägen oder des Exzenters beeinflußt werden. Die Stellung der Steuerschräge wird vom Sender angezeigt. Nach erfolgter Korrektur wird die Rotation wieder aktiviert.
  • Der erfindungsgemäße Verdrängungsbohrkopf für Imlochhammer eines Bohrdurchmessers von 80 bis 300 mm kann -- je nach Imlochhammergröße -- bis Bodenklasse 6 eingesetzt werden; dieses Bohrsystem vermag die üblicherweise bei kurzen Bohrungen in verdrängbaren Böden eingesetzten Erdraketen zu ersetzen.
  • Im Gegensatz zu Erdraketen ist das System auch in Lockerböden, Sand oder wasserführenden Schichten einsetzbar, da der Imlochhammer durch ein steifes Bohrgestänge mit dem Bohrgerät verbunden ist und mit einer Vortriebskraft von bis zu 850 KN eingepreßt werden kann. Diese Vorschubskraft unterstützt die kräftigen Schläge des Schlagkolbens des Imlochbohrhammers, der die Verdrängungsbohrkrone im Erdreich vorantreibt; dadurch werden die Vortriebsgeschwindigkeit sowie die erreichbare Vortriebslänge positiv beeinflußt.
  • Durch die Rotation des Bohrwerkzeuges und die steife Gestängeverbindung ist -- besonders bei ungleichförmigen Böden -- eine wesentlich bessere Zielgenauigkeit gegeben, und es werden deutlich größere Vortriebslängen sowie höhere Vortriebsgeschwindigkeiten als bei der Erdrakete erreicht; die Drehbewegung des Bohrkopfes unterstützt die Umlagerung zu verdrängender Erdbestandteile wie Geröll, Steine, Kies und Sand.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung die oben erwähnte Erdrakete ersetzt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
    • Fig. 1, 4:
    teilweise geschnittene Seitenansichten jeweils eines Verdrängerbohrkopfes für einen Imlochhammer an einem Bohrgestänge;
    Fig. 2, 5:
    die Stirnansicht zu Fig. 1 bzw. Fig. 4;
    Fig. 3, 6, 8:
    teilweise geschnittene Seitenansichten anderer Ausgestaltungen eines Verdrängerbohrkopfes;
    Fig. 7, 9:
    die Stirnansicht zu Fig. 6 bzw. Fig. 8;
  • Ein Verdrängerbohrkopf 10 befindet sich nach Fig. 1 unter Zwischenschaltung einer rohrartigen Haltekappe 12 endwärts an einem -- mit dem Gehäuse 14 eines im einzelnen nicht dargestellten Imlochhammers 16 zum schlagenden Horizontalbohren verbundenen -- Aufnahmeschaft 18 mit Keilwellenprofil 20. An das Gehäuse 14 schließt gegen die Vortriebsrichtung x ein durch eine Gewinde- oder Sechskantverbindung 21 axial festgelegtes steifes Bohrgestänge 22 an, das beliebig verlängert zu werden vermag.
  • Dieser für Bohrungsdurchmesser zwischen 80 und 300 mm bis Bodenklasse 6 einsetzbare Verdrängerbohrkopf 10 wird über die rohrartige Haltekappe 12 an einer Anschlußplatte 24 mit dem Imlochhammer 16 verbunden und verjüngt sich längsschnittlich stufenförmig von einer Endscheibe 26 über hier acht Stufenscheiben 27, 27a bis 27g, deren Anzahl vom Bohrkopfdurchmesser d abhängt, zu einer Meißelspitze 28. Die Scheiben 26, 27, 27a bis 27g sind Teile eines einstückigen Kronenkörpers, also aneinandergeformt, und ihre Kanten bestimmen einen Konstruktionskegel, von dem eine Erzeugende K dargestellt ist. Seine Kegelspitze bestimmt einen Winkel von etwa 40°.
  • Die axiale Höhe a der Endscheibe 26 entspricht den axialen Höhen b der Stufenscheiben 27, 27a bis 27g. Die neun radialen Stufenbreiten i sind jeweils gleich und vermindern den Durchmesser d der Endscheibe 26 auf den Durchmesser n der Bohrspitze 28 in einem beispielsweisen Verhältnis von 7 : 1. Bei größeren Bohrdurchmessern können sich Stufenzahl, Stufenbreite i und Stufenhöhe a ändern.
  • Fig. 3 zeigt einen Bohrkopf 10a, der mit Hartmetallstiften 30 besetzt ist; diese bilden -- hier drei -- Stufen. Die Achsen B der Hartmetallstifte 30 sind in einem Winkel von etwa 33° zur Bohrkopfachse A geneigt. In dieser verläuft ein Luftkanal 32, von dem sowohl axial ein Frontkanal 33 geringeren Durchmessers als auch -- gegen die Vortriebsrichtung x geneigte -- Seitenkanäle 34 abgehen. Letztere münden in einer ihrerseits gegen die Vortriebsrichtung x geneigten ringförmigen Pultfläche 36 und dienen dem Abführen der Imlochhammerabluft bei gleichzeitiger Unterstützung des Austrags von nicht verdrängbarem Bohrklein.
  • Der Bohrkopf 11 der Ausgestaltung nach Fig. 4, 5 ist querschnittlich unsymmetrisch.
  • Die Endscheibe 26a ist hier -- gegenüber jener der Fig. 1 - - von doppelter axialer Höhe a; aus dieser Endscheibe 26a ist eine sichelartige Scheitelstufe 38 herausgeformt, deren radiale Stufenbreite i sich beidseits einer Symmetriegeraden G des Bohrkopfquerschnittes jeweils bis zu einer -- die Symmetriegerade G rechtwinkelig schneidenden -- Parallelen Q zu einer in Fig. 5 horizontalen Durchmessergeraden D stetig verkürzt; deren Abstand t von jener Parallelen Q entspricht etwa der Stufenbreite i.
  • Bei diesem Bohrkopf 11 dient der Imlochbohrhammer 16 zum Geradeauslauf bei gleichzeitiger Rotation. Bei Unterbrechung der Rotationsbewegung kann der Bohrungsverlauf durch das Einstellen des beschriebenen Exzenters beeinflußt werden. Hierzu ist im Bohrwerkzeug der Funksender 40 eines Ortungssystems untergebracht - der Funkempfänger wird übertags mitgeführt und zeigt außer der Stellung des Exzenters -- bzw. einer noch zu erörternden Steuerschrägfläche --auch die Neigung und Tiefenlage des Imlochhammers 16 an.
  • In Fig. 4 sind sowohl der axiale Luftkanal 32 als auch ein weiterführender achsparallel versetzter Luftkanal 42 gestrichelt angedeutet; letzterer verläuft außerhalb jenes Funksenders 40.
  • Der Verdrängungsbohrkopf 11a der Fig. 6, 7 ist mit einer von der Endscheibe 26 ausgehenden Steuerschrägfläche 44 ausgestattet; letztere erscheint in der Seitenansicht der Fig. 6 als eine Gerade, die in einem Winkel w von etwa 22° zur Bohrkopfachse A geneigt ist und diese im Bereich der frontwärtigen Stufenscheibe 27g schneidet. Diese Gerade liegt innerhalb des zu Fig. 1 beschriebenen Kegelmantels K. Die Steuerschrägfläche 44 übernimmt hier die oben zur Stellung des Exzenters beschriebene Funktion.
  • Die Fig. 8, 9 zeigen einen ebenfalls unsymmetrischen Verdrängerbohrkopf 11b; an die querschnittsgrößte von drei kreisförmigen Stufenscheiben 27a bis 27c schließt oberhalb der in Fig. 9 horizontalen Durchmessergeraden D ebenfalls eine sichelartige Scheitelstufe 38 an, die bei dieser Ausführung beidends an Bohrminuten 46 der angeformten Stufenscheibe 27a ausläuft. Die senkrecht auf der horizontalen Durchmessergeraden D stehende Durchmessergerade bildet auch hier eine Symmetriegerade G für die Stufenscheiben - nicht aber bezüglich des Besatzes von Hartmetallstiften 30. Solche sind sowohl in der Bohrspitze 28 als auch in der dieser benachbarten Stufenscheibe 27c zusätzlich auf --durch den von der Bohrkopfachse A bestimmten Mittelpunkt M gelegten -- Diagonalen E vorgesehen.
  • Der Bohrkopf 11b dient zum einen in beschriebener Weise zur Beeinflussung des Geradeauslaufes. Zum anderen pendelt er bei Richtungskorrektur bis etwa ± 60° um die jeweilige Korrekturachse.

Claims (12)

  1. Bohrvorrichtung für das schlagende Bohren mittels Imlochhammers, insbesondere für das Horizontalbohren, mit einem Bohrkopf abgestuften Längsschnittes sowie an zumindest einer Stirnfläche angeordnetem Kronenbesatz aus Hartmetallstiften od.dgl., wobei der Bohrkopf mit dem Imlochhammer an ein Bohrgestänge und gegebenenfalls zumindest einen in diesem axial verlaufenden Strömungskanal angeschlossen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich der Bohrkopf (10, 10a, 11, 11a, 11b) querschnittlich von einer hammerwärtigen Endscheibe (26) zur Meißel- oder Bohrspitze (28) hin mehrfach in Stufen (26, 27, 27a bis 27g) verjüngt, wobei die Stufenkanten einen Kegelmantel (K) bestimmen.
  2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Höhen (b) der Stufen (26, 27, 27a bis 27g) und/oder deren Breiten (i) jeweils etwa gleicher Größe sind.
  3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest drei Stufen (27a bis 27c).
  4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (26, 27, 27a bis 27g) vom Kronenbesatz bestimmt sind, dessen Stifte (30) zudem in Vortriebsrichtung (x) nach außen geneigt sind.
  5. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Verhältnis des Durchmessers (d) der Endscheibe (26) zum Durchmesser (n) der Meißel- oder Bohrspitze von 6 : 1 bis 8 : 1, bevorzugt etwa 7 : 1.
  6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Stufen (26, 27, 27a bis 27g) mit steigendem Bohrungsdurchmesser zunimmt.
  7. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 6, gekennzeichnet durch neun Stufen (26, 27, 27a bis 27g) vor der Meißel- oder Bohrspitze (28).
  8. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheibe (26) gegen die Vortriebsrichtung (x) mit eine Anschlußplatte (24) kürzeren Durchmessers durch eine ringförmige Pultfläche (36) verbunden ist, wobei gegebenenfalls die Neigung der Pultfläche (36) etwa der Neigung der Hartmetallstifte (30) entspricht.
  9. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Imlochbohrhammer (16) ein Funksender (40) eines externen Ortungssystems zugeordnet ist und/oder er als Exzenter ausgebildet ist.
  10. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß um einen weniger als 180° erfassenden Teil des Umfanges eine querschnittlich sichelartige Anformung (38) gelegt und als Stufe ausgebildet ist (Fig. 5, 9)wobei gegebenenfalls die sichelartige Anformung (38) beidends an jeweils eine Bohrminute (46) angrenzt.
  11. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kronenbesatz (30) unsymmetrisch angeordnet ist.
  12. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Stufen (26, 27, 27a bis 27g) durch eine pultartige Schrägfläche (44) des Bohrkopfes (11a), die innerhalb von dessen Kegelmantel (K) liegt, an einer Seite vermindert ist, wobei gegebenenfalls die Schrägfläche (44) parallel zu einer Erzeugenden des Kegelmantels (K) liegt.
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