EP0825326B1 - Method and apparatus for horizontal drilling and for handling drill rods - Google Patents

Method and apparatus for horizontal drilling and for handling drill rods Download PDF

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EP0825326B1
EP0825326B1 EP97111051A EP97111051A EP0825326B1 EP 0825326 B1 EP0825326 B1 EP 0825326B1 EP 97111051 A EP97111051 A EP 97111051A EP 97111051 A EP97111051 A EP 97111051A EP 0825326 B1 EP0825326 B1 EP 0825326B1
Authority
EP
European Patent Office
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drilling
changer
motor
drill
axis
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97111051A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0825326A3 (en
EP0825326A2 (en
Inventor
Josef Eckenfels
Herbert Haas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flowtex France
Doll Fahrzeugbau GmbH
Tracto Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Doll Fahrzeugbau GmbH
Tracto Technik GmbH and Co KG
Flowtex France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doll Fahrzeugbau GmbH, Tracto Technik GmbH and Co KG, Flowtex France filed Critical Doll Fahrzeugbau GmbH
Publication of EP0825326A2 publication Critical patent/EP0825326A2/en
Publication of EP0825326A3 publication Critical patent/EP0825326A3/en
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Publication of EP0825326B1 publication Critical patent/EP0825326B1/en
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/046Directional drilling horizontal drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
    • E21B19/155Handling between horizontal and vertical position
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/20Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically

Definitions

  • the invention relates essentially to a device for creating a horizontal borehole from a starting shaft without the Having to dig up the ground.
  • Each residential and commercial building is underground via a variety of cables laid and disposed of, be it with water, gas or electrical current Etc.
  • a drill pipe is made up of a large number one after the other, usually screwed together, several each Meters long, composed of boring bars, flat from the ground surface drilled diagonally into the ground.
  • the direction of the drilling progress i.e. the am front end of the drill pipe existing drill head, can be relative well controlled so that the bore is initially flat obliquely downwards is performed until the required target depth is reached, and then essentially is drilled horizontally, again under the control of the In the desired direction.
  • the pipeline to be installed is brought into the borehole in that after completing the hole and before pulling back the drill pipe pipe to be pulled in, usually a somewhat flexible steel or plastic pipe, using a special device at the front end of the drill pipe attached and thus the gradual retraction of the drill pipe laying pipe is drawn into the existing borehole.
  • the drill pipe is from one at the rear end on Drilled drill pipe pushed forward and additionally in the Usually the drill pipe is driven in rotation and / or through the exit of Water under high pressure from the drill head that in front of the drill head Material washed out, mostly through a hollow through hole in the Drill pipe.
  • This method is mainly used for laying cables over larger ones Distances, for example 100 m or several hundred meters, used so that the one that cannot be used for a line that must be routed in depth Initial distance on which the hole only reaches its target depth, one represents reasonable effort.
  • the drilling rig used for this which, among other things, has a slant pointing downwards to guide the Must have drill pipe, large and at least two tons heavy, because the weight of the drill partly as a bearing for the force to Presses the drill pipe forward.
  • the main line of a supply line which mostly runs under the street, for example a gas, water or power line, is intended to cross one of them branching house connection line of one of the buildings standing on the street tap.
  • the bore can be controlled relatively precisely be, but it is not possible, on the one hand, with the hole to be drilled drill as close as possible to the main line to be connected, without not at the same time take the risk of damaging this line when drilling.
  • the drilling of the hole in the subsurface would have to be done on a from the main line relatively far laterally offset position.
  • the Setting up the drill would either be on the opposite Take place on the street side and thus block a complete street side, or - there the resulting cross distance is usually not sufficient is likely - in the property opposite in the house to be connected. This would mean that with a z. B. 2 t heavy drill in a garden plot would have to drive in.
  • the resulting Destruction and restoration work already leave for cost reasons discard this method, although in practice this does not include the necessary approval from the property owner would be obtained.
  • the drill pipe is attached to the rear end of the drill pipe
  • the drill pipe in the start shaft is extended, and thereby the drilling forward driven.
  • GB 2 276 895 A1 shows a magazine in which the individual Boring bars are accommodated one above the other in two parallel belts and by means of the straps each individual boring bar at the level of the drilling axis lowered and can be picked up by the drill drive.
  • the second problem to be solved is the immediately adjacent course of the main line to be connected and the main connecting line to be inserted transversely to each other, that is, an attachment of the main connection line directly above or below the main line to connect the two lines Using a suitable T-piece or other adapter in a simple way and To be able to connect with each other without bridging the length.
  • the borehole can immediately only a few millimeters, striving transversely above or below the main line be started, preferably from the main strand opposite side of the starting shaft.
  • a single boring bar is only in its central area, i.e. not in the area their front screw connections with the two neighboring boring bars, flexible.
  • the screw connection itself must under no circumstances be free of play as this will result the directional controllability of the entire drill pipe would be destroyed. Because in the area of the backlash-free screw connection even a pipe Drill pipe is much stiffer than in the middle area of the individual Boring bars, the drill pipe is in the area of its screw connections as hardly to look sideways.
  • a drill pipe which consists of drill rods composed of those that exist at the start and end area Make up approx. 20-25% of the total length of each boring bar, to be regarded as overall not very elastic in the transverse direction.
  • the drill pipe can therefore consist of very many individual, very short Boring bars are assembled. This enables one Starting shaft, the cross section of which is no greater than that in depth given small cross section in the floor surface, a horizontal Achieve drilling progress with a drill string, the individual Boring bars in the direction of the drilling axis to the rear end of the existing drill pipe can be applied. As a result, the individual Boring bars must be significantly shorter than the length measured in the horizontal the cross section of the starting shaft.
  • Rotating the drill string around the soil material in front of the drill head scraping or loosening up makes sense only in exceptional cases.
  • turning the drill pipe by less than 360 ° must be possible because via an asymmetrical bevel at the top of the drill pipe and their angular position with respect to the drilling axis, the direction of the drilling feed is controlled.
  • the boring bars to be added are each on the rear end of the drill pipe screwed on. It is preferably done beforehand with the help of the changer motor and the threaded connector attached to it Shot from the higher boring bar magazine.
  • the drill drive itself which - as previously described - primarily or exclusively pressing forward in the direction of the drilling axis is in the starting shaft Can be pushed back and forth parallel to the drilling axis, at least around the length of a single boring bar.
  • the drill drive preferably moves between an advanced position immediately at the beginning of the Drill hole in the starting shaft, and a retracted position in the Close to those arranged on the opposite wall Boring bar changing device is arranged back and forth.
  • Both the boring bar changer and the boring drive are preferred arranged within a derrick, which consists of a latticework There is metal pipes and preferably on its peripheral walls with plates is covered against falling earth into the starting shaft.
  • This The drilling rig is whole, for example by means of a hand winch, from above lowered into the starting shaft. Since the starting shaft and also the derrick while drilling the hole to below that through the start shaft extending main strand are in the derrick and its walls corresponding on the side of the main line, from below in the derrick open, recesses.
  • the starting shaft is preferably introduced in such a way that the locking main strand is located under the boring bar changer while the much more space-consuming drill drive between the Main line and the opposite wall of the starting shaft, in which is to be drilled.
  • the boring bar magazine consists of a vertical or inclined slide, in which the boring bars are on top of each other. In the lowest position is the Open on the face to remove the bottom boring bar from the Magazine. The boring bar is in this removal position substantially vertically above the drilling axis, and can therefore be vertical from that Removable boring bar changer opposite the derrick become:
  • the interchangeable slide, on which the changer motor is located raised to the level of the removal position on the motor axis of the Changer motor located threaded connector for a predetermined period of time in the boring bar located at the removal position of the boring bar magazine screwed in (with the boring bar passing through the others Boring bars or an additional weight is prevented from turning) and by moving the changer motor with threaded connector along the Changer carriage removed from the magazine in the horizontal direction.
  • To lowering down to the drilling axis is done by turning in the opposite direction and Push the changer motor forward with the boring bar on this boring bar screwed on the rear end of the drill pipe located in the hole.
  • the boring bar magazine preferably ends in the drilling rig below Soil surface, but begins above the soil surface and can also protrude diagonally from the rig of the derrick for one easier loading by hand with additional boring bars.
  • the drilling rig itself will be operated horizontally within the launch shaft hydraulic clamping cylinders clamped to not only hortizontally, but also vertically the position once defined for the introduction of the Keep hole too.
  • Figures 1 and 2a each show the lower, in Starting shaft 2, part of the device located, while Figures 1b and 2b show the upper part which partially protrudes from the floor surface 5.
  • the elements of the drill are within one made of metal profiles manufactured derrick 11, the outer surfaces preferably - in the drawings are not shown - are covered with metal plates, according to the Lowering the derrick 11 into the starting shaft 2 from falling in To prevent soil material in the derrick 11.
  • the drilling rig 11 is, for example, not - in the drawings shown - hand winch lowered into the starting shaft 2, and can to this Purpose, for example, in a subframe parked above the starting shaft are guided vertically by guide rollers, slideways etc.
  • Fig. 1a In the lower part of Fig. 1a is the drilling axis 3 and the in the borehole 1 introduced into the left side wall.
  • a branch line In this borehole 1 a branch line is later to be pulled in, which crosswise with the through the lower part of the starting shaft 2 main strand 8 one Supply line can be connected using a sleeve, etc.
  • the borehole 3 and thus the subsequent connecting line runs just above the main line 8 of which two possible different ones Sizes are shown in Fig. 1a.
  • the derrick 11 has in the area of Main strand 8 open recesses in its side walls from below, to be lowered with its lower edge to below the main strand 8 can.
  • the essential elements of the device according to the invention are all on or housed within derrick 11:
  • the drill drive 9 which the drill pipe to the left in the direction the drilling axis 3 presses forward or when removing the drill pipe the borehole 3 pulls back the drill string 6, which continues vertically extending drill rod changer 12, which is located in the borehole 3 Drill pipe 6 by attaching additional drill rods 7 to the latter gradually extending the rear end or when pulling back the drill pipe 6 gradually shortened and the boring bar magazine 19, in which the am Drill rods 6 to be attached boring bars 7 or the Inclined slide 24 into which those removed from the drill pipe 6 Drop boring bars and laterally out of derrick 7 above the Slip out floor surface 5 to be cleaned there by the operating personnel Damage checked and greased for reuse.
  • Each threaded rod 7 has an annular groove 18 on its outer circumference.
  • the boring bar changer 12 moves in essentially vertically above the main strand 8.
  • the means of Boring bar changer 12 transported boring bar 7d moves within a substantially vertical transport path 10.
  • the drill drive 9 is on the drilling axis 3 along guides 29 with the aid of hydraulic pistons 30 slidable.
  • the drill drive 9 grips the rearmost, still in Area of the derrick 11 positioned drill rod 7 of the drill string 6, and the entire drill drive 9 is beyond the position shown in Fig. 1a shifted to the left.
  • the drill drive 9 thus moves between the in Fig. 1a left wall of the starting shaft 2 and the main line 8, which near the opposite shaft wall is arranged back and forth.
  • the drilling drive 9 can also rotate the drill pipe additionally, both during the Linear movement or separately.
  • the drilling drive has one arranged in front of the rotary jaw 33 Breakaway jaw 32, which rotates the drill string relative to the Housing 35 of the drill drive can hold.
  • Another jaw 21 is in the immediate vicinity of borehole 3 with respect to the drill pipe 6 fixedly arranged on the derrick 11.
  • This too Clamping jaw 21 consists - as can be seen better from FIG. 2a - of two across individual jaws directed against the drill pipe, each, or together by means of a hydraulic cylinder 21 ', which has one end is fixedly mounted in relation to the derrick 11, operated.
  • the Boring bar changer 12 On the opposite side of the drill drive 9 in the starting shaft 2 is the Boring bar changer 12 arranged above the main strand 8.
  • the Boring bar changer 12 consists essentially of one Changer motor 13 with a threaded connector 34, which is preferably directly on the Output shaft of the changer motor 13 is arranged.
  • This threaded connector 13 is equipped with a suitable thread to attach to the rear End face of the boring bars 7 arranged threads for connecting the individual To be able to screw boring bars together. As in Fig. 1a can be seen, it is preferably a along a conical surface applied external thread on the boring bar 7, preferably a Round thread shape is used to prevent damage as much as possible avoid.
  • the threaded connector 34 has a contrary to this Internal thread
  • the changer motor 13 is with its axis of rotation oriented parallel to the drilling axis 3 of the drilling drive 9.
  • the changer motor 13 can be both vertically in the direction of the drilling axis 3 and transversely thereto along the derrick 11:
  • the changer motor 13 is attached to a motor frame 16.
  • the motor frame 16 is by means of rollers 36, the one on its outer circumference Have an annular groove, along two preferably vertically spaced preferably round bars as motor frame guides 17 along the drilling axis 3 movable.
  • the motor frame guides 17 are in turn on one Changer 14 attached, which is preferably formed by means of analog Rollers 39 in the vertical direction along rod-shaped slide guides 15 is movable, which is spaced in the direction of the drilling axis 3 in the drilling rig 11, in the vicinity of the end face opposite the drilling drive 9, are arranged.
  • the changer motor 13 can be moved vertically with the help of the changer carriage 14 Direction so that it is with its axis of rotation in the lowest Position aligned with the drilling axis 3, and in its uppermost position - as on best seen in Fig. 2b - with one in the upper area of the derrick 11th arranged gripper 23, which in turn by means of - preferably twice acting - hydraulic cylinder 23 'is actuated. Between these two End positions, preferably still below the level of the floor surface 5, in any case above the drilling axis 3, is on the path of movement of the Changer motor 13 the removal position of a magazine 19 for new, on Drill rods 6 bores 7a, 7b, 7c to be attached.
  • This magazine 19 consists essentially of a hollow profile-like enclosure 20, which is oblique is arranged rising up to a maximum vertical, and into which the boring bars 7 be filled in from above.
  • the enclosure 20 has a stop for the bottom Boring bar 7a and the enclosure 20 is on the changer motor 13th facing end face of the bottom boring bar 7a open.
  • the magazine 19 preferably projects above the level of the Soil surface 5 and extends or laterally from the derrick 11 out to be easier to fill with boring bars 7 by the operating personnel can.
  • the changer motor 13 If the changer motor 13 is aligned with the in the removal position in Magazine 19 recorded boring bar 7a, the changer motor 13 by longitudinal movement along its axis of rotation and simultaneous Rotation of the threaded connector 34 are screwed onto the boring bar 7a. This is prevented from rotating due to the weight of the boring bars lying above it and, if necessary, an additional one in magazine 19 stored weight 42. By reversing the changer motor 13 together with the boring bar 7a along the axis of rotation of the Changer motor 13, the boring bar 7a is removed from the magazine 19 and can be added to the drill pipe 6.
  • the changer slide 14 of the boring bar changer 12 follows above for removing a new boring bar 7a from the magazine 19 is the motor frame 16 with the changer motor 13 in the horizontal on furthest away from the borehole, i.e. on the right edge of the Starting shaft 2 in Fig. 1a.
  • the changer slide 14 is up along the guides 15 driven until the threaded connector 34, which with the changer motor 13th is rotationally coupled, with the thread of the lowest, in the removal position of the Magazine 19 located, boring bar 7a is aligned. Then the threaded connector 34 on its axis of rotation to the left, i.e. forward, against it Boring bar 7a driven and driven by the changer motor 13 so that the threaded connector 34 is screwed to the boring bar 7a. This It is screwed on by a timer which is connected to the changer motor 13 is limited to a certain period of a few seconds.
  • this hydraulic piston 37 Since the extension and retraction of this hydraulic piston 37 is not so precisely controllable is how it defines the axial progress when screwing in a thread Speed corresponds to, is between the hydraulic piston 37 and thereby moved motor frame 16 at least one spring 38, preferably for both Movement directions each have a spring 38a, 38b interposed to here to ensure the necessary length compensation in the direction of the drilling axis 3.
  • the threaded connector 34 is preferably fixed on the output shaft the - hydraulic or electric - changer motor 13 arranged, this Changer motor 13, however, not arranged fixedly with respect to the motor frame 16, but movable with the help of rubber bearings, whereby the axis of rotation of the Changer motor 13 compared to the motor frame 16 both a light Cross offset as well as an angle change can take place.
  • the compensation functions described are not only for removing one Boring bar from magazine 19, but above all for attaching or Removing a boring bar on the drilling axis on or from the drill pipe 6 necessary.
  • the screwing is carried out until one with the changer motor 13th coupled torque sensor a sufficiently strong torque when Screwing reports.
  • the previous one is during screwing Boring bar of the drill pipe 6 by means of the rotary jaw 33 of the drilling drive 9, which is in a relatively advanced position to the left located, non-rotatably clamped.
  • the drill string 6 by the length of the new one Boring bar 7 are pressed forward by using the entire drill drive 9 its hydraulic pistons 30, preferably arranged on both sides, opposite the Drilling rig 11 is pushed forward along its guides 29, which with a Force of about 2 t happens.
  • the drill pipe is used for directional control before pressing forward or at the same time under certain circumstances using the
  • the rotary jaw 33 of the drill drive 9 is rotated somewhat about the drill axis 3.
  • the drill pipe 6 is expanded to the desired length and thus drove borehole 1 to the target point in a controlled manner.
  • At least one sensor 28, however, preferably three sensors 28a, 28b, 28c are arranged.
  • This Sensors 28, preferably designed as inductive sensors, provide the axial Relative position to the boring bar 7 located in the area of the drill drive 9, in that one sensor 28a reacts when the annular groove 18 of this boring bar 7 is exactly opposite. If the drill pipe 6 in the direction of the drill axis 3 slips relative to the drill drive 9, the annular groove 18 leaves the area of this sensor 28a, and this emits an error signal.
  • the annular groove 18 must be one of the two Sensors 28b, 28c have overflowed, which has a corresponding signal has produced.
  • the direction of displacement of the drill string 6 known to the drill drive 9 and - preferably after fixing the Drill pipe 6 in the borehole 1 by means of the fixed on the derrick Clamping jaw 21 - the drilling drive 9 is again in the direction of the drilling axis 3 move that the sensor 28a is opposite the annular groove 18, that is, the target position is taken again.
  • a wiper (not shown) is usually present on the drill drive 9 from one or more rubber lips or a rubber grommet, provided to roughly clean the drill pipe 6 withdrawn from the borehole 1.
  • the jaw 33 of the drill drive 9 holds the rearmost drill rod of the drill pipe 6, the drill drive 9 in the position advanced against borehole 1 on the left edge of the Starting shaft 1 in Fig. 1a, is located.
  • the drill drive 9 is moved to the right by the length of one
  • the boring bar 7 is withdrawn, then the drill pipe 6 is fixed in the borehole 1. by the clamping jaw 21 arranged on the drilling tower 11 which is next to last or a boring bar of the drill pipe 6 lying further forward is fixed.
  • the rotary jaw 33 is about 1 ⁇ 2 about the drilling axis 3 Turn to the left, i.e. in the opening direction of the thread, whereby the threaded connection between the last and the penultimate boring bar of the drill pipe 6 is broken.
  • the rotary jaw 33 of the drill drive 9 releases this last drill rod 7 and drives forward against borehole 1 to the now last boring bar of the To seize drill pipe 6 and again as far out of the borehole withdraw that they are removed from the drill string 6 as previously described can.
  • the broken screw connection through the threaded connector 34 and changer motor 13 together with that on it originally located last threaded rod by turning the thread in Reverse direction (turning to the left) and at the same time in the process of Boring bar changer to the rear, away from the drill pipe, completely loosened.
  • the one located on the threaded connector 34 Boring bar by raising the changer slide 14 and possibly simultaneous left-hand movement of the motor frame 16 compared to the Changer carriage 14 - in the gripping area of the gripper 23 in the upper area of the Drilling rig 11 brought.
  • the magazine 19 from the vertical movement path of the boring bar can be taken out by Pull up or fold away the magazine 19 in relation to the derrick 11.
  • the boring bar transported in this way presses before reaching the gripper 23 the pivoted inclined slide 24 out of its path of movement to the side.
  • the boring bar changer 12 moves downwards Procedure for removing the next boring bar from the drill pipe 6.

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Abstract

Drilling long horizontal boreholes below ground produces long horizontal bores (1) in the ground, from an initial subsurface point of desired depth. Here the drive (9) turns a string of drilling rods, making axial (3), horizontal progress in a given direction. The vertical shaft is of constant cross section. Rods (6) to be joined to, or removed from the drill string (7) are lowered to a horizontal position corresponding with the drilling axis, connection or detachment taking place in the shaft, on this axis. Also claimed is the corresponding equipment to drive the horizontal bore. This includes a derrick and rods shorter than its open internal cross section.

Description

I. AnwendungsgebietI. Field of application

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erstellen eines im wesentlichen horizontalen Bohrloches von einem Startschacht aus, ohne darüber hinaus den Boden aufgraben zu müssen.The invention relates essentially to a device for creating a horizontal borehole from a starting shaft without the Having to dig up the ground.

II. Technischer HintergrundII. Technical background

Jedes Wohn- und Geschäftsgebäude wird über eine Vielzahl von unterirdisch verlegten Leitungen ver- und entsorgt, sei es mit Wasser, Gas, elektrischem Strom etc.Each residential and commercial building is underground via a variety of cables laid and disposed of, be it with water, gas or electrical current Etc.

Früher wurden zum Verlegen derartiger Leitungen im Boden Gräben ausgeschachtet, die Leitungen darin verlegt und die Gräben anschließend wieder verfüllt. Im freien Gelände sind die Folgekosten für die Wiederherstellung der Bodenoberfläche hierfür relativ gering. Wenn sich dieser Vorgang dagegen in einer Ortschaft mit geteerten Straßen, gepflasterten Gehwegen und ähnlichem vollziehen soll, steigen die durch die Wiederherstellung der Bodenoberfläche bedingten Kosten drastisch an, und verteuern damit diese konventionelle Methode der Leitungsverlegung ganz besonders.In the past, trenches were used to lay such cables in the ground excavated, the lines laid in it and the trenches again filled. In the open area are the follow-up costs for the restoration of the Soil surface for this is relatively small. If, on the other hand, this happens in a Perform a village with paved roads, paved sidewalks and the like the cost of restoring the surface of the soil increases drastically, making this conventional method of Cable routing especially.

Deshalb ist es bereits bekannt, Leitungen zu verlegen, ohne einen Graben entlang der gesamten Leitungslänge aufgraben zu müssen. For this reason, it is already known to lay lines without a trench to dig up the entire length of the line.

Dabei wird mit einem Bohrgerät ein Bohrgestänge, welches sich aus einer Vielzahl hintereinander gesetzter, in der Regel miteinander verschraubter, jeweils mehrerer Meter langer, Bohrstangen zusammensetzt, von der Bodenoberfläche aus flach schräg in den Untergrund gebohrt. Die Richtung des Bohrfortschritts, also des am vorderen Ende des Bohrgestänges vorhandenen Bohrkopfes, kann dabei relativ gut gesteuert werden, so daß die Bohrung zunächst flach schräg nach unten geführt wird, bis die geforderte Soll-Tiefe erreicht ist, und dann im wesentlichen horizontal weitergebohrt wird, und zwar wiederum unter Steuerung des Bohrkopfes in die gewünschte Richtung.With a drill, a drill pipe is made up of a large number one after the other, usually screwed together, several each Meters long, composed of boring bars, flat from the ground surface drilled diagonally into the ground. The direction of the drilling progress, i.e. the am front end of the drill pipe existing drill head, can be relative well controlled so that the bore is initially flat obliquely downwards is performed until the required target depth is reached, and then essentially is drilled horizontally, again under the control of the In the desired direction.

Die zu verlegende Rohrleitung wird dadurch in das Bohrloch eingebracht, daß nach Fertigstellen der Bohrung und vor dem Zurückziehen des Bohrgestänges die einzuziehende Rohrleitung, meist eine etwas flexible Stahl- oder Kunststoffleitung, mittels einer speziellen Vorrichtung am vorderen Ende des Bohrgestänges befestigt und damit beim schrittweisen Zurückziehen des Bohrgestänges die zu verlegende Leitung in das vorhandene Bohrloch eingezogen wird.The pipeline to be installed is brought into the borehole in that after completing the hole and before pulling back the drill pipe pipe to be pulled in, usually a somewhat flexible steel or plastic pipe, using a special device at the front end of the drill pipe attached and thus the gradual retraction of the drill pipe laying pipe is drawn into the existing borehole.

Dabei wird das Bohrgestänge von einem am hinteren Ende stirnseitig am Bohrgestänge befestigten Bohrantrieb vorwärtsgeschoben und zusätzlich in der Regel das Bohrgestänge rotierend angetrieben und/oder durch Austritt von Wasser unter hohem Druck aus dem Bohrkopf das vor dem Bohrkopf befindliche Material herausgespült, meist durch eine hohle Durchgangsöffnung im Bohrgestänge.Here, the drill pipe is from one at the rear end on Drilled drill pipe pushed forward and additionally in the Usually the drill pipe is driven in rotation and / or through the exit of Water under high pressure from the drill head that in front of the drill head Material washed out, mostly through a hollow through hole in the Drill pipe.

Dieses Verfahren wird vor allem zum Verlegen von Leitungen über größere Strecken, beispielsweise 100 m oder mehrere Hundert Meter, verwendet, so daß die für eine durchgängig in der Tiefe zu verlegende Leitung nicht nutzbare Anfangsstrecke, auf welcher die Bohrung erst ihre Soll-Tiefe erreicht, einen vertretbaren Aufwand darstellt. Zusätzlich ist das hierfür verwendete Bohrgerät, welches unter anderem eine schräg nach unten weisende Lafette zum Führen des Bohrgestänges aufweisen muß, groß und mindestens zwei Tonnen schwer, da das Gewicht des Bohrgerätes teilweise als Wiederlager für die Kraft zum Vorwärtspressen des Bohrgestänges dient. This method is mainly used for laying cables over larger ones Distances, for example 100 m or several hundred meters, used so that the one that cannot be used for a line that must be routed in depth Initial distance on which the hole only reaches its target depth, one represents reasonable effort. In addition, the drilling rig used for this which, among other things, has a slant pointing downwards to guide the Must have drill pipe, large and at least two tons heavy, because the weight of the drill partly as a bearing for the force to Presses the drill pipe forward.

Gerade beim Anschluß von Gebäuden besteht jedoch ein spezielles Problem:However, there is a special problem when connecting buildings:

Der meist unter der Straße verlaufende Hauptstrang einer Versorgungsleitung, beispielsweise einer Gas-, Wasser- oder Stromleitung, soll über eine hiervon quer abzweigende Hausanschlußleitung eines der an der Straße stehenden Gebäude erschließen.The main line of a supply line, which mostly runs under the street, for example a gas, water or power line, is intended to cross one of them branching house connection line of one of the buildings standing on the street tap.

Dabei ist es auch heute noch üblich, diese Hausanschlußleitungen durch Ausschachten eines Grabens konventionell zu verlegen, da an den Enden dieser Hausanschlußleitung, nämlich am Verbindungspunkt mit dem Hauptstrang der Versorgungsleitung einerseits und am Durchbruch durch die Kellerwand des Hauses andererseits, ohnehin Platz und Zugänglichkeit für manuelle Arbeiten vorhanden sein muß, und der größte Teil des auszuhebenden Grabens ohnehin nur über das Grundstück des in der Regel noch in der Bauphase befindlichen Gebäudes verläuft, so daß keine großen Oberflächenarbeiten anfallen. Allerdings wird über einen Teil des Grabens die fertig erstellte Straßenoberfläche zerstört und muß anschließend wieder sorgfältig instandgesetzt werden, wobei insbesondere bei Teerungsarbeiten dies nie mehr wieder den Originalzustand wie bei einer durchgängig geteerten Straße ergibt.It is still common today to pass these house connection lines through Excavation of a trench to be laid conventionally, since at the ends of this House connection line, namely at the connection point with the main line of the Supply line on the one hand and at the breakthrough through the basement wall of the House, on the other hand, space and accessibility for manual work anyway must be present, and most of the trench to be excavated anyway only over the plot of land that is usually still under construction Building runs so that no large surface work is required. Indeed the finished road surface is destroyed over part of the trench and must then be carefully repaired again, whereby especially when tarring this will never be like the original condition on a paved road.

Es wäre daher wünschenswert, auch für diesen und ähnliche Anwendungsfälle ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Verfügung zu haben, welche in der Bodenoberfläche z. B. im Bereich der geteerten oder gepflasterten Straße nur ein minimal kleines Loch erfordert, und nicht einen Graben über die gesamte Länge der zu verlegenden Leitung, z. B. der Hausanschlußleitung.It would therefore be desirable to also use this and similar applications To have methods or an apparatus available, which in the Soil surface z. B. in the area of the paved or paved road only one minimally small hole required, and not a trench along its entire length the line to be laid, e.g. B. the house connection line.

Das bisher bekannte Bohrverfahren mit dem Eindringen der Bohrung flach schräg in den Untergrund ist gerade für das vorbeschriebene Erstellen von Hausanschlußleitungen aus verschiedenen Gründen nicht geeignet:The previously known drilling method with the penetration of the hole flat obliquely in the underground is just for the creation of House connection lines are not suitable for various reasons:

Mit dem bekannten Verfahren kann zwar die Bohrung relativ genau gesteuert werden, aber es ist nicht möglich, einerseits mit der einzubringenden Bohrung möglichst nah an der anzuschließenden Hauptleitung vorbeizubohren, ohne nicht gleichzeitig das Risiko einzugehen, diese Leitung beim Bohren zu beschädigen.With the known method, the bore can be controlled relatively precisely be, but it is not possible, on the one hand, with the hole to be drilled drill as close as possible to the main line to be connected, without not at the same time take the risk of damaging this line when drilling.

Darüber hinaus müsste das Einbringen der Bohrung in den Untergrund an einer von dem Hauptstrang relativ weit seitlich versetzten Position aus erfolgen. Das Aufstellen des Bohrgerätes würde damit entweder auf der gegenüberliegenden Straßenseite erfolgen und damit eine komplette Straßenseite sperren, oder - da die dadurch entstehende Querentfemung in der Regel nicht ausreichend sein dürfte - in dem im anzuschließenden Haus gegenüberliegenden Grundstück. Dies würde bedeuten, dass man mit einem z. B. 2 t schweren Bohrgerät in ein angelegtes Gartengrundstück einfahren müsste. Die dabei entstehenden Zerstörungen und Wiedererstellungsarbeiten lassen bereits aus Kostengründen diese Methode ausscheiden, wobei in der Praxis hierzu auch nicht noch die notwendige Zustimmung des Grundstückseigentümers zu erhalten wäre.In addition, the drilling of the hole in the subsurface would have to be done on a from the main line relatively far laterally offset position. The Setting up the drill would either be on the opposite Take place on the street side and thus block a complete street side, or - there the resulting cross distance is usually not sufficient is likely - in the property opposite in the house to be connected. This would mean that with a z. B. 2 t heavy drill in a garden plot would have to drive in. The resulting Destruction and restoration work already leave for cost reasons discard this method, although in practice this does not include the necessary approval from the property owner would be obtained.

Hinzu ist es aus US 4,630,967 sowie aus GB 2 276 895 bereits bekannt, von einem vertikalen Startschacht aus das Bohrloch direkt in der gewünschten Tiefe und Richtung zu beginnen von einem in den vertikalen Startschacht eingebrachten Bohrturm aus.In addition, it is already known from US 4,630,967 and from GB 2 276 895 by a vertical starting shaft from the borehole directly to the desired depth and direction to start from one placed in the vertical launch shaft Derrick.

Das Bohrgestänge wird durch Ansetzen von Bohrstangen ans hintere Ende des Bohrgestänges im Startschacht verlängert, und dadurch die Bohrung vorwärts getrieben.The drill pipe is attached to the rear end of the drill pipe The drill pipe in the start shaft is extended, and thereby the drilling forward driven.

Zu diesem Zweck zeigt GB 2 276 895 A1 ein Magazin, bei der die einzelnen Bohrstangen in zwei parallel laufenden Gurten übereinander aufgenommen sind und mittels der Gurte jede einzelne Bohrstange auf Höhe der Bohrachse abgesenkt und dort vom Bohrantrieb aufgenommen werden kann.For this purpose GB 2 276 895 A1 shows a magazine in which the individual Boring bars are accommodated one above the other in two parallel belts and by means of the straps each individual boring bar at the level of the drilling axis lowered and can be picked up by the drill drive.

Bei US 4,630,967 werden die einzelnen Bohrstangen aus einem oberirdischen Magazin mittels Kran einzeln auf die Bohrachse abgesenkt und vom Bohrantrieb aufgenommen. In US 4,630,967, the individual boring bars are made from an above-ground one Magazine lowered individually onto the drilling axis by means of a crane and from the drilling drive added.

Letzteres ermöglicht jedoch keine vollkommene Automatisierung des Bohrvortriebs einschließlich Bohrstangenwechsel. Vor allem jedoch wird der Bohrantrieb in einer Zweitfunktion gleichzeitig als Wechslerantrieb verwendet.However, the latter does not allow complete automation of the drilling operation including boring bar change. But above all, the drill drive used as changer drive in a second function.

III. Darstellung der ErfindungIII. Presentation of the invention a) Technische Aufgabea) Technical task

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, um derartige im wesentlichen horizontale Bohrlöcher und darin zu verlegende Leitungen mit geringstmöglicher Beschädigung der Oberfläche, insbesondere nur einer relativ kleinen Öffnung in der Bodenoberfläche, vorzugsweise im Bereich des Anschlusses zwischen Hauptstrang und abzweigender Leitung, herstellen zu können und der Bohrstangenwechsel unabhängig von der Methode des Bohrvortriebs realisiert und automatisch durchgeführt werden kann.It is therefore the object according to the invention, a method and a To provide apparatus for such substantially horizontal holes and cables to be laid therein with the least possible damage to the surface, especially only a relatively small opening in the floor surface, preferably in the area of the connection between the main branch and the branch Cable to be able to manufacture and the boring bar change independent of the method of boring and realized automatically can.

b) Lösung der Aufgabeb) solving the problem

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous embodiments result from the subclaims.

Durch das Einbringen eines vertikalen Startschachtes im Bereich des anzuschließenden Hauptstranges werden zwei Probleme gleichzeitig gelöst:By inserting a vertical starting shaft in the area of the main line to be connected, two problems are solved simultaneously:

Einerseits wird hier Freiraum geschaffen für die nach Verlegen der Hausanschlußleitung manuell durchzuführende Verbindung von Hauptstrang und Hausanschlußleitung. Der Startschacht wird dabei entweder konventionell mittels eines Baggers ausgehoben, oder mit einem speziellen Verfahren mittels Ausspülen senkrecht in die Tiefe getrieben, was deshalb sinnvoll ist, weil der Startschacht sich bis etwas unterhalb der anzuschließenden Hauptstranges erstrecken muß. Bei mechanischem Ausheben des Startschachtes mit Baggerschaufel etc. kann dabei dieser Hauptstrang leicht beschädigt werden, oder es muß umständlich und langsam ab einer gewissen Tiefe von Hand ausgeschachtet werden.On the one hand, space is created here for those who have relocated House connection line manual connection of main line and Service line. The starting shaft is either conventional excavated, or using a special method Rinsing driven vertically into the depth, which makes sense because the Starting shaft to a little below the main line to be connected must extend. When mechanically lifting the starting shaft with Excavator shovel etc. can easily damage this main strand, or it has to be laborious and slow by hand from a certain depth be excavated.

Dies ist angesichts eines Querschnittes des Startschachtes an der Oberfläche und auch im Erdboden von ca. 70 x 40 cm in der Horizontalen, einer Tiefe von jedoch 1 m bis 1,50 m nur schwierig zu realisieren.This is in view of a cross section of the starting shaft on the surface and also in the ground of approx. 70 x 40 cm in the horizontal, but a depth of 1 m to 1.50 m difficult to achieve.

Das zweite zu lösende Problem besteht im unmittelbar benachbarten Verlauf des anzuschließenden Hauptstranges und der einzubringenden Hauptanschlußleitung quer zueinander, also ein Anbringen der Hauptanschlußleitung unmittelbar über oder unterhalb des Hauptstranges, um die beiden Leitungen anschließend mit Hilfe eines passenden T-Stückes oder anderen Adapters auf einfache Art und Weise und ohne Längenüberbrückung miteinander verbinden zu können.The second problem to be solved is the immediately adjacent course of the main line to be connected and the main connecting line to be inserted transversely to each other, that is, an attachment of the main connection line directly above or below the main line to connect the two lines Using a suitable T-piece or other adapter in a simple way and To be able to connect with each other without bridging the length.

Wenn von einem offenen Startschacht aus, durch welchen der Hauptstrang hindurchverläuft, die Bohrung begonnen wird, kann das Bohrloch unmittelbar, also nur Millimeter, oberhalb oder unterhalb des Hauptstranges quer abstrebend begonnen werden, und zwar vorzugsweise von der dem Hauptstrang gegenüberliegenden Seite des Startschachtes aus.If from an open starting shaft, through which the main line runs through, the drilling is started, the borehole can immediately only a few millimeters, striving transversely above or below the main line be started, preferably from the main strand opposite side of the starting shaft.

Das Arbeiten von einem Startschacht aus ermöglicht es weiterhin, die Leitung in einer im wesentlichen geraden Verbindungslinie zwischen dem Abzweigungspunkt vom Hauptstrang und dem Endpunkt der Hausanschlußleitung im Gebäude herzustellen. Vom Startschacht aus kann also bereits in dieser Richtung, in der Regel einer horizontalen Richtung, der Vortrieb begonnen werden, so daß während der Bohrung nur sehr geringe Richtungsbeeinflussungen notwendig sind. Dies ermöglicht es, ein Bohrgestänge zu verwenden, welches relativ starr ist.Working from a starting shaft still allows the line in a substantially straight line connecting the branch point from the main line and the end point of the house connection line in the building manufacture. From the starting shaft you can already move in this direction Usually a horizontal direction, the propulsion should be started so that very little directional interference is required during drilling. This makes it possible to use a drill pipe that is relatively rigid.

Dies wiederum gibt die Möglichkeit, das Bohrgestänge auch aus sehr kurzen, miteinander zu verschraubenden Bohrstangen herzustellen:This in turn enables the drill pipe to be made from very short, To manufacture boring bars to be screwed together:

Eine einzelne Bohrstange ist nur in ihrem mittleren Bereich, also nicht im Bereich ihrer stirnseitigen Verschraubungen mit den beiden benachbarten Bohrstangen, flexibel. Die Verschraubung selbst darf keinesfalls spielbehaftet sein, da hierdurch die Richtungssteuerbarkeit des gesamten Bohrgestänges zunichtegemacht würde. Da im Bereich der spielfreien Verschraubung selbst ein aus Rohren bestehendes Bohrgestänge sehr viel steifer ist als in dem mittleren Bereich der einzelnen Bohrstangen, ist das Bohrgestänge im Bereich seiner Verschraubungen als kaum seitenbeweglich zu betrachten.A single boring bar is only in its central area, i.e. not in the area their front screw connections with the two neighboring boring bars, flexible. The screw connection itself must under no circumstances be free of play as this will result the directional controllability of the entire drill pipe would be destroyed. Because in the area of the backlash-free screw connection even a pipe Drill pipe is much stiffer than in the middle area of the individual Boring bars, the drill pipe is in the area of its screw connections as hardly to look sideways.

Entsprechend ist ein Bohrgestänge, welches sich aus Bohrstangen zusammensetzt, deren am Anfangs- und Endbereich vorhandene Verschraubungen ca. 20-25 % der Gesamtlänge jeder Bohrstange ausmachen, als insgesamt wenig elastisch in Querrichtung anzusehen.Corresponding is a drill pipe, which consists of drill rods composed of those that exist at the start and end area Make up approx. 20-25% of the total length of each boring bar, to be regarded as overall not very elastic in the transverse direction.

Da im vorgenannten Fall nur eine sehr geringe Seitenauslenkung der Bohrung notwendig ist, kann das Bohrgestänge also aus sehr vielen einzelnen, sehr kurzen Bohrstangen zusammengesetzt werden. Dies ermöglicht es, von einem Startschacht aus, dessen Querschnitt in der Tiefe nicht größer ist als der vorgegebene kleine Querschnitt in der Bodenoberfläche, einen horizontalen Bohrungsfortschritt mit einem Bohrgestänge zu erzielen, dessen einzelne Bohrstangen in der Richtung der Bohrachse an das hintere Ende des vorhandenen Bohrgestänges angesetzt werden. Dadurch müssen die einzelnen Bohrstangen deutlich kürzer sein als die in der Horizontalen gemessene Länge des Querschnittes des Startschachtes. Since in the aforementioned case only a very small lateral deflection of the bore is necessary, the drill pipe can therefore consist of very many individual, very short Boring bars are assembled. This enables one Starting shaft, the cross section of which is no greater than that in depth given small cross section in the floor surface, a horizontal Achieve drilling progress with a drill string, the individual Boring bars in the direction of the drilling axis to the rear end of the existing drill pipe can be applied. As a result, the individual Boring bars must be significantly shorter than the length measured in the horizontal the cross section of the starting shaft.

Weiterhin ist es nicht sinnvoll, bei Arbeiten von einem derartigen Startschacht aus die Bohrung voranzutreiben durch Ausspülen mittels unter Hochdruck vom Bohrkopf aus in den Boden eingebrachten Wassers. Dieses Wasser würde sich an der Rückseite des Bohrgestänges, also im Startschacht, sammeln, und die anschließenden Arbeiten zur Verbindung von Hauptstrang und Hausanschlußleitung unmöglich machen, ohne vorher das gesamte Wasser abzupumpen etc.Furthermore, it does not make sense to work from such a starting shaft to advance the hole by rinsing with high pressure from Drill head made of water brought into the ground. This water would collect at the back of the drill pipe, i.e. in the starting shaft, and the subsequent work on the connection of the main line and Make house connection line impossible without first all the water pump down etc.

Durch die Verwendung eines sehr stabilen Bohrgestänges, insbesondere durch Bohrstangen aus Vollmaterial oder zumindest aus Rohren mit sehr großer Wanddicke, ist es möglich, die Bohrung primär, insbesondere ausschließlich, durch Vorwärtspressen des Bohrgestänges zu erstellen. Dies ist besonders für Arbeiten von einem Startschacht aus geeignet, da sich der Bohrantrieb, welcher das Bohrgestänge vorwärtspressen muß, gut an der gegenüberliegenden Wand des Startschachtes abstützen kann.By using a very stable drill pipe, especially by Boring bars made of solid material or at least of very large tubes Wall thickness, it is possible to drill the hole primarily, especially exclusively, by pressing the drill pipe forward. This is especially for Working from a starting shaft is suitable because the drill drive, which the drill pipe must press forward, well on the opposite wall can support the starting shaft.

Ein Rotieren des Bohrgestänges, um das Bodenmaterial vor dem Bohrkopf abzuschaben bzw. aufzulockern, ist dabei nur in Ausnahmefällen sinnvoll. Ein Drehen des Bohrgestänges um weniger als 360° muß jedoch möglich sein, da über eine an der Spitze des Bohrgestänges vorhandene, asymmetrische Schräge und deren Winkellage bezüglich der Bohrachse die Richtung der Bohrvorschubes gesteuert wird.Rotating the drill string around the soil material in front of the drill head scraping or loosening up makes sense only in exceptional cases. On However, turning the drill pipe by less than 360 ° must be possible because via an asymmetrical bevel at the top of the drill pipe and their angular position with respect to the drilling axis, the direction of the drilling feed is controlled.

Durch das Ansetzen der Bohrstange in Richtung der Bohrachse, welche im wesentlichen horizontal verläuft, ist es weiterhin möglich, die neu hinzuzufügenden bzw. zu entnehmenden Bohrstangen bereits in dieser horizontalen Lage von einem Vorratsmagazin aus in den Startschacht einzubringen bzw. zu entfernen. Dadurch werden Schwierigkeiten aufgrund Richtungsänderung der Bohrstangen bei der Zuführung wie Verklemmen etc. weitestgehend vermieden.By placing the boring bar in the direction of the drilling axis, which in the runs essentially horizontally, it is still possible to make the new Boring bars to be added or removed already in this horizontal position from a storage magazine into the starting shaft bring in or remove. This creates difficulties due to Change of direction of the boring bars during feeding such as jamming etc. largely avoided.

Mittels eines Bohrstangenwechslers, der über einen eigenen Wechslermotor verfügt, werden die hinzuzufügenden Bohrstangen jeweils auf das hintere Ende des Bohrgestänges aufgeschraubt. Vorzugsweise erfolgt vorher bereits mit Hilfe des Wechslermotors und des daran befestigten Gewindestutzens auch die Aufnahme aus dem höherliegenden Bohrstangenmagazin.Using a boring bar changer, which has its own changer motor , the boring bars to be added are each on the rear end of the drill pipe screwed on. It is preferably done beforehand with the help of the changer motor and the threaded connector attached to it Shot from the higher boring bar magazine.

Der Bohrantrieb selbst, der - wie vorher beschrieben - primär oder ausschließlich ein Vorwärtspressen in Richtung der Bohrachse vornimmt, ist im Startschacht parallel zur Bohrachse längs hin- und herverschiebbar, und zwar wenigstens um die Länge einer einzelnen Bohrstange. Vorzugsweise verfährt der Bohrantrieb zwischen einer vorgeschobenen Position, die unmittelbar am Beginn des Bohrloches im Startschacht liegt, und einer zurückgezogenen Position, die in der Nähe der an der gegenüberliegenden Wandung angeordneten Bohrstangenwechseleinrichtung angeordnet ist, hin und her.The drill drive itself, which - as previously described - primarily or exclusively pressing forward in the direction of the drilling axis is in the starting shaft Can be pushed back and forth parallel to the drilling axis, at least around the length of a single boring bar. The drill drive preferably moves between an advanced position immediately at the beginning of the Drill hole in the starting shaft, and a retracted position in the Close to those arranged on the opposite wall Boring bar changing device is arranged back and forth.

Sowohl der Bohrstangenwechsler als auch der Bohrantrieb sind vorzugsweise innerhalb eines Bohrturmes angeordnet, welcher aus einem Gitterwerk aus Metallrohren besteht und vorzugsweise an seinen Umfangswänden mit Platten gegen ein Hereinfallen von Erdreich in den Startschacht verkleidet ist. Dieser Bohrturm wird im Ganzen, beispielsweise mittels einer Handwinde, von oben her in den Startschacht abgesenkt. Da sich der Startschacht und auch der Bohrturm während des Einbringens der Bohrung bis unterhalb des durch den Startschacht verlaufenden Hauptstranges erstreckt, sind im Bohrturm und dessen Wandungen auf der Seite des Hauptstranges entsprechende, von unten im Bohrturm her offene, Aussparungen vorzusehen.Both the boring bar changer and the boring drive are preferred arranged within a derrick, which consists of a latticework There is metal pipes and preferably on its peripheral walls with plates is covered against falling earth into the starting shaft. This The drilling rig is whole, for example by means of a hand winch, from above lowered into the starting shaft. Since the starting shaft and also the derrick while drilling the hole to below that through the start shaft extending main strand are in the derrick and its walls corresponding on the side of the main line, from below in the derrick open, recesses.

Vorzugsweise wird dabei der Startschacht so eingebracht, daß sich der an zuschließende Hauptstrang unter dem Bohrstangenwechsler befindet, während sich der wesentlich mehr Raum beanspruchende Bohrantrieb zwischen dem Hauptstrang und der gegenüberliegenden Wandung des Startschachtes, in welche die Bohrung einzubringen ist, befindet. Dabei kann sich das Gehäuse des Bohrantriebes bis unterhalb der Unterkante des Hauptstranges erstrecken.The starting shaft is preferably introduced in such a way that the locking main strand is located under the boring bar changer while the much more space-consuming drill drive between the Main line and the opposite wall of the starting shaft, in which is to be drilled. The housing of the Extend the drill drive to below the lower edge of the main strand.

Das Bohrstangenmagazin besteht in einer vertikalen oder schrägen Rutsche, in welcher die Bohrstangen übereinander liegen. In der untersten Position ist die Rutsche stirnseitig offen zur Entnahme der untersten Bohrstange aus dem Magazin. In dieser Entnahmeposition befindet sich die Bohrstange im wesentlichen vertikal über der Bohrachse, und kann daher von dem vertikal gegenüber dem Bohrturm verfahrbaren Bohrstangenwechsler entnommen werden:The boring bar magazine consists of a vertical or inclined slide, in which the boring bars are on top of each other. In the lowest position is the Open on the face to remove the bottom boring bar from the Magazine. The boring bar is in this removal position substantially vertically above the drilling axis, and can therefore be vertical from that Removable boring bar changer opposite the derrick become:

Hierzu wird der Wechselschlitten, auf dem sich auch der Wechslermotor befindet, bis auf die Höhe der Entnahmeposition angehoben, der auf der Motorachse des Wechslermotors befindliche Gewindestutzen eine vorbestimmte Zeitdauer lang in die der Entnahmeposition des Bohrstangenmagazins befindliche Bohrstange eingeschraubt (wobei die Bohrstange durch die darauflastenden anderen Bohrstangen oder ein zusätzliches Gewicht am Mitdrehen gehindert wird) und durch Verfahren des Wechslermotors mit Gewindestutzen entlang dem Wechslerschlitten in horizontaler Richtung aus dem Magazin entnommen. Nach dem Absenken bis auf die Bohrachse wird durch Drehung in Gegenrichtung und Vorwärtsschieben des Wechslermotors mit der Bohrstange diese Bohrstange auf das hintere Ende des in der Bohrung befindlichen Bohrgestänges aufgeschraubt. Das Bohrstangenmagazin endet vorzugsweise im Bohrturm unterhalb der Bodenoberfläche, beginnt aber oberhalb der Bodenoberfläche und kann dabei zusätzlich schräg aus dem Gestänge des Bohrturmes herausragen, für eine leichtere Beschickung von Hand mit zusätzlichen Bohrstangen.For this purpose, the interchangeable slide, on which the changer motor is located, raised to the level of the removal position on the motor axis of the Changer motor located threaded connector for a predetermined period of time in the boring bar located at the removal position of the boring bar magazine screwed in (with the boring bar passing through the others Boring bars or an additional weight is prevented from turning) and by moving the changer motor with threaded connector along the Changer carriage removed from the magazine in the horizontal direction. To lowering down to the drilling axis is done by turning in the opposite direction and Push the changer motor forward with the boring bar on this boring bar screwed on the rear end of the drill pipe located in the hole. The boring bar magazine preferably ends in the drilling rig below Soil surface, but begins above the soil surface and can also protrude diagonally from the rig of the derrick for one easier loading by hand with additional boring bars.

Der Bohrturm selbst wird innerhalb des Startschachtes durch horizontal wirkende hydraulische Klemmzylinder verklemmt, um nicht nur hortizontal, sondern auch vertikal die einmal definiert eingenommene Position für das Einbringen der Bohrung auch zu halten.The drilling rig itself will be operated horizontally within the launch shaft hydraulic clamping cylinders clamped to not only hortizontally, but also vertically the position once defined for the introduction of the Keep hole too.

c) Ausführungsbeispielec) working examples

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1:
das erfindungsgemäße Bohrgerät in der Seitenansicht,
Fig. 2:
das Gerät gemäß Fig. 1 von vorne in Blickrichtung der Bohrachse, und
Fig. 3:
das Gerät in der Aufsicht von oben.
An embodiment according to the invention is described in more detail below by way of example with reference to the figures. Show it:
Fig. 1:
the drill according to the invention in side view,
Fig. 2:
1 from the front in the direction of view of the drilling axis, and
Fig. 3:
the device from above.

Bei den Figuren 1 und 2 zeigen die Figuren 1a bzw. 2a jeweils den unteren, im Startschacht 2, befindlichen Teil der Vorrichtung, während die Figuren 1b bzw. 2b den oberen, teilweise über die Bodenoberfläche 5 hinausragenden Teil zeigen.In Figures 1 and 2, Figures 1a and 2a each show the lower, in Starting shaft 2, part of the device located, while Figures 1b and 2b show the upper part which partially protrudes from the floor surface 5.

Die Elemente des Bohrgerätes sind dabei innerhalb eines aus Metallprofilen gefertigten Bohrturmes 11 untergebracht, dessen Außenflächen vorzugsweise - in den Zeichnungen nicht dargestellt - mit Metallplatten beplankt sind, um nach dem Absenken des Bohrturmes 11 in den Startschacht 2 ein Hereinfallen von Bodenmaterial in den Bohrturm 11 zu verhindern.The elements of the drill are within one made of metal profiles manufactured derrick 11, the outer surfaces preferably - in the drawings are not shown - are covered with metal plates, according to the Lowering the derrick 11 into the starting shaft 2 from falling in To prevent soil material in the derrick 11.

Der Bohrturm 11 wird beispielsweise mittels einer - in den Zeichnungen nicht dargestellten - Handwinde in den Startschacht 2 abgesenkt, und kann zu diesem Zweck etwa in einem über dem Startschacht abgestellten Hilfsrahmen mit Hilfe von Führungsrollen, Gleitbahnen etc. vertikal geführt werden.The drilling rig 11 is, for example, not - in the drawings shown - hand winch lowered into the starting shaft 2, and can to this Purpose, for example, in a subframe parked above the starting shaft are guided vertically by guide rollers, slideways etc.

Im unteren Teil der Fig. 1a ist horizontal verlaufend die Bohrachse 3 und das in der linken Seitenwand eingebrachte Bohrloch 1 zu erkennen. In dieses Bohrloch 1 soll später eine Stichleitung eingezogen werden, welche mit dem hierzu quer durch den unteren Teil des Startschachtes 2 verlaufenden Hauptstrang 8 einer Versorgungsleitung mit Hilfe einer Muffe etc. verbunden werden kann.In the lower part of Fig. 1a is the drilling axis 3 and the in the borehole 1 introduced into the left side wall. In this borehole 1 a branch line is later to be pulled in, which crosswise with the through the lower part of the starting shaft 2 main strand 8 one Supply line can be connected using a sleeve, etc.

Zu diesem Zweck verläuft das Bohrloch 3 und damit die spätere Anschlußleitung knapp oberhalb des Hauptstranges 8 von dem zwei mögliche unterschiedliche Größen in Fig. 1a dargestellt sind. Der Bohrturm 11 weist im Bereich des Hauptstranges 8 von unten her offene Aussparungen in seinen Seitenwänden auf, um mit seiner Unterkante bis unterhalb des Hauptstranges 8 abgesenkt werden zu können.For this purpose, the borehole 3 and thus the subsequent connecting line runs just above the main line 8 of which two possible different ones Sizes are shown in Fig. 1a. The derrick 11 has in the area of Main strand 8 open recesses in its side walls from below, to be lowered with its lower edge to below the main strand 8 can.

Die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind alle am bzw. innerhalb des Bohrturmes 11 untergebracht:The essential elements of the device according to the invention are all on or housed within derrick 11:

Zum einen der Bohrantrieb 9, welcher das Bohrgestänge nach links in Richtung der Bohrachse 3 vorwärtspreßt bzw. beim Herausnehmen des Bohrgestänges aus dem Bohrloch 3 das Bohrgestänge 6 wieder zurückzieht, weiter der sich vertikal erstreckende Bohrstangenwechsler 12, welcher das im Bohrloch 3 befindliche Bohrgestänge 6 durch Ansetzen von zusätzlichen Bohrstangen 7 an dessen hinteren Ende schrittweise verlängert bzw. beim Zurückziehen des Bohrgestänges 6 schrittweise verkürzt sowie das Bohrstangenmagazin 19, in welchem die am Bohrgestänge 6 anzusetzenden Bohrstangen 7 bevorratet werden bzw. die Schrägrutsche 24, in welche die vom Bohrgestänge 6 abgenommenen Bohrstangen hineinfallen und seitlich aus dem Bohrturm 7 oberhalb der Bodenoberfläche 5 herausrutschen, um dort vom Bedienpersonal gereinigt, auf Beschädigungen überprüft und für erneute Verwendung eingefettet zu werden.First, the drill drive 9, which the drill pipe to the left in the direction the drilling axis 3 presses forward or when removing the drill pipe the borehole 3 pulls back the drill string 6, which continues vertically extending drill rod changer 12, which is located in the borehole 3 Drill pipe 6 by attaching additional drill rods 7 to the latter gradually extending the rear end or when pulling back the drill pipe 6 gradually shortened and the boring bar magazine 19, in which the am Drill rods 6 to be attached boring bars 7 or the Inclined slide 24 into which those removed from the drill pipe 6 Drop boring bars and laterally out of derrick 7 above the Slip out floor surface 5 to be cleaned there by the operating personnel Damage checked and greased for reuse.

Auf der Bohrachse 3 ist aus Übersichtlichkeitsgründen in den Figuren 1 und 2 kein Bohrgestänge eingezeichnet, jedoch in Fig. 3. Dabei ist zu erkennen, daß sich das Bohrgestänge 6 aus hintereinander gesetzten, stirnseitig miteinander verschraubten Bohrstangen 7 zusammensetzt, wie eine davon auch in Fig. 1a, aufgeschraubt auf den Gewindestutzen 34 des Wechslermotors 13, dargestellt ist.For reasons of clarity, there is no one on the drilling axis 3 in FIGS. 1 and 2 Drawn drill pipe, but in Fig. 3. It can be seen that the Drill rods 6 made of one behind the other screwed boring bars 7, like one of them in Fig. 1a, screwed onto the threaded connector 34 of the changer motor 13.

Jede Gewindestange 7 weist dabei an ihrem Außenumfang eine Ringnut 18 auf.Each threaded rod 7 has an annular groove 18 on its outer circumference.

Wie in Fig. 1a zu erkennen, bewegt sich der Bohrstangenwechsler 12 im wesentlichen vertikal oberhalb des Hauptstranges 8. Die mittels des Bohrstangenwechslers 12 transportierte Bohrstange 7d bewegt sich dabei innerhalb einer im wesentlichen vertikalen Transportschneise 10. Der Bohrantrieb 9 ist auf der Bohrachse 3 entlang von Führungen 29 mit Hilfe von Hydraulikkolben 30 verschiebbar. Zum Vorwärtspressen des Bohrgestänges 6 und damit zum Vorwärtstreiben der Bohrung ergreift der Bohrantrieb 9 die hinterste, noch im Bereich des Bohrturmes 11 positionierte Bohrstange 7 des Bohrgestänges 6, und der gesamte Bohrantrieb 9 wird über die in Fig. 1a dargestellte Position hinaus nach links verschoben. Der Bohrantrieb 9 bewegt sich damit zwischen der in Fig. 1a linken Wand des Startschachtes 2 und dem Hauptstrang 8, welche nahe der gegenüberliegenden Schachtwand angeordnet ist, hin und her.As can be seen in Fig. 1a, the boring bar changer 12 moves in essentially vertically above the main strand 8. The means of Boring bar changer 12 transported boring bar 7d moves within a substantially vertical transport path 10. The drill drive 9 is on the drilling axis 3 along guides 29 with the aid of hydraulic pistons 30 slidable. For pressing the drill pipe 6 forward and thus for Driving the bore forward, the drill drive 9 grips the rearmost, still in Area of the derrick 11 positioned drill rod 7 of the drill string 6, and the entire drill drive 9 is beyond the position shown in Fig. 1a shifted to the left. The drill drive 9 thus moves between the in Fig. 1a left wall of the starting shaft 2 and the main line 8, which near the opposite shaft wall is arranged back and forth.

Der Bohrantrieb 9 kann neben einer Axialbewegung in Richtung der Bohrachse 3 das Bohrgestänge auch zusätzlich drehen, und zwar sowohl während der Linearbewegung oder auch separat. Zu diesem Zweck ist die das Bohrgestänge haltende Drehbacke 33 des Bohrantriebes 9 gegenüber dessen Gehäuse 35 koaxial zur Bohrachse 3 drehbar bzw. schwenkbar. Dies dient der Richtungssteuerung im Zusammenwirken mit einer an der Spitze des Bohrgestänges asymmetrisch angeordneten Schräge.In addition to an axial movement in the direction of the drilling axis 3, the drilling drive 9 can also rotate the drill pipe additionally, both during the Linear movement or separately. For this purpose it is the drill pipe holding rotary jaw 33 of the drill drive 9 relative to its housing 35 coaxial to the drilling axis 3 rotatable or pivotable. This serves the Direction control in conjunction with one at the top of the Drill pipe asymmetrically arranged slope.

Weiterhin weist der Bohrantrieb einen vor der Drehbacke 33 angeordnete Losbrechbacke 32 auf, welche das Bohrgestänge drehfest gegenüber dem Gehäuse 35 des Bohrantriebes halten kann.Furthermore, the drilling drive has one arranged in front of the rotary jaw 33 Breakaway jaw 32, which rotates the drill string relative to the Housing 35 of the drill drive can hold.

Eine weitere Klemmbacke 21 ist in unmittelbarer Nähe des Bohrloches 3 bezüglich des Bohrgestänges 6 fest am Bohrturm 11 angeordnet. Auch diese Klemmbacke 21 besteht - wie besser anhand Fig. 2a zu erkennen, aus zwei quer gegen das Bohrgestänge gerichteten einzelnen Backen, die jeweils, oder gemeinsam mittels eines Hydraulikzylinders 21', welcher mit seinem einen Ende fest gegenüber dem Bohrturm 11 gelagert ist, betrieben werden.Another jaw 21 is in the immediate vicinity of borehole 3 with respect to the drill pipe 6 fixedly arranged on the derrick 11. This too Clamping jaw 21 consists - as can be seen better from FIG. 2a - of two across individual jaws directed against the drill pipe, each, or together by means of a hydraulic cylinder 21 ', which has one end is fixedly mounted in relation to the derrick 11, operated.

Am unteren Ende des Bohrturmes 11, noch unterhalb des Bohrantriebes 9 und des Hauptstranges 8, sind in Richtung der Bohrachse 3 verlaufende Klemmzylinder 22a, 22b am Bohrturm 11 fest angeordnet, welche am freien Ende ihrer Kolbenstange eine Preßplatte 25 aufweisen. Da in diesem Bereich der Bohrturm 11 keine Außenbeplankung aufweist, wird durch Ausfahren der notfalls in der Regel hydraulisch betriebenen Kolbenstangen dieser Klemmzylinder 22 deren Preßplatten 25 gegen die Wand des Startschachtes 2 gepreßt und damit der Bohrturm 11 gegen die gegenüberliegende Wandung des Startschachtes 2. Damit wird der gesamte Bohrturm 11 im Startschacht 2 fixiert, was für die Fluchtung der durch den Bohrantrieb 9 bezüglich des Bohrturmes 11 definierten Bohrachse 3 gegenüber dem begonnenen Bohrloch 1 wichtig ist.At the lower end of the drilling rig 11, still below the drilling drive 9 and of the main strand 8 are 3 extending in the direction of the drilling axis Clamping cylinders 22a, 22b fixedly arranged on the derrick 11, which at the free end their piston rod have a press plate 25. Because in this area the Drilling rig 11 has no external cladding, is by extending the emergency as a rule hydraulically operated piston rods of these clamping cylinders 22 the press plates 25 pressed against the wall of the starting shaft 2 and thus the derrick 11 against the opposite wall of the starting shaft 2. So that the entire derrick 11 is fixed in the start shaft 2, which for the Alignment of those defined by the drill drive 9 with respect to the derrick 11 Drilling axis 3 compared to the started borehole 1 is important.

Auf der vom Bohrantrieb 9 gegenüberliegenden Seite im Startschacht 2 ist der Bohrstangenwechsler 12 oberhalb des Hauptstranges 8 angeordnet. Der Bohrstangenwechsler 12 besteht dabei im wesentlichen aus einem Wechslermotor 13 mit einem Gewindestutzen 34, der vorzugsweise direkt auf der Abtriebswelle des Wechslermotors 13 angeordnet ist. Dieser Gewindestutzen 13 ist mit einem passenden Gewinde ausgestattet, um auf das auf die hintere Stirnseite der Bohrstangen 7 angeordnete Gewinde zum Verbinden der einzelnen Bohrstangen miteinander aufgeschraubt werden zu können. Wie in Fig. 1a ersichtlich, handelt es sich dabei vorzugsweise um ein entlang einer Kegelfläche aufgebrachtes Außengewinde an der Bohrstange 7, wobei vorzugsweise eine runde Gewindeform verwendet wird, um Beschädigungen weitestgehend zu vermeiden. Entsprechend weist der Gewindestutzen 34 ein hierzu konträres Innengewinde auf, und der Wechslermotor 13 ist mit seiner Rotationsachse parallel zur Bohrachse 3 des Bohrantriebes 9 orientiert. Der Wechslermotor 13 kann dabei sowohl in Richtung der Bohrachse 3 als auch quer hierzu, vertikal entlang des Bohrturmes 11, bewegt werden:On the opposite side of the drill drive 9 in the starting shaft 2 is the Boring bar changer 12 arranged above the main strand 8. The Boring bar changer 12 consists essentially of one Changer motor 13 with a threaded connector 34, which is preferably directly on the Output shaft of the changer motor 13 is arranged. This threaded connector 13 is equipped with a suitable thread to attach to the rear End face of the boring bars 7 arranged threads for connecting the individual To be able to screw boring bars together. As in Fig. 1a can be seen, it is preferably a along a conical surface applied external thread on the boring bar 7, preferably a Round thread shape is used to prevent damage as much as possible avoid. Accordingly, the threaded connector 34 has a contrary to this Internal thread, and the changer motor 13 is with its axis of rotation oriented parallel to the drilling axis 3 of the drilling drive 9. The changer motor 13 can be both vertically in the direction of the drilling axis 3 and transversely thereto along the derrick 11:

Zu diesem Zweck ist der Wechslermotor 13 auf einem Motorrahmen 16 befestigt. Der Motorrahmen 16 ist mittels Rollen 36, die an ihrem Außenumfang eine Ringnut aufweisen, entlang von zwei vorzugsweise vertikal beabstandeten, vorzugsweise Rundstangen als Motorrahmenführungen 17 entlang der Bohrachse 3 verfahrbar. Die Motorrahmenführungen 17 sind dabei wiederum auf einem Wechslerschlitten 14 befestigt, welcher mittels vorzugsweise analog ausgebildeter Rollen 39 in vertikaler Richtung entlang von stangenförmigen Schlittenführungen 15 verfahrbar ist, welche in Richtung der Bohrachse 3 beabstandet im Bohrturm 11, in der Nähe der von dem Bohrantrieb 9 gegenüberliegenden Stirnseite, angeordnet sind. For this purpose, the changer motor 13 is attached to a motor frame 16. The motor frame 16 is by means of rollers 36, the one on its outer circumference Have an annular groove, along two preferably vertically spaced preferably round bars as motor frame guides 17 along the drilling axis 3 movable. The motor frame guides 17 are in turn on one Changer 14 attached, which is preferably formed by means of analog Rollers 39 in the vertical direction along rod-shaped slide guides 15 is movable, which is spaced in the direction of the drilling axis 3 in the drilling rig 11, in the vicinity of the end face opposite the drilling drive 9, are arranged.

Der Wechslermotor 13 kann mit Hilfe des Wechslerschlittens 14 in vertikaler Richtung so verfahren werden, daß er mit seiner Rotationsachse in der untersten Position mit der Bohrachse 3 fluchtet, und in seiner obersten Position - wie am besten in Fig. 2b zu erkennen - mit einem im oberen Bereich des Bohrturmes 11 angeordneten Greifer 23, der wiederum mittels eines - vorzugsweise doppelt wirkenden - Hydraulikzylinders 23' betätigt wird. Zwischen diesen beiden Endpositionen, vorzugsweise noch unterhalb des Niveaus der Bodenoberfläche 5, jedenfalls oberhalb der Bohrachse 3, befindet sich auf dem Bewegungsweg des Wechslermotors 13 die Entnahmeposition eines Magazins 19 für neue, am Bohrgestänge 6 anzusetzende Bohrstangen 7a, 7b, 7c. Dieses Magazin 19 besteht im wesentlichen aus einer hohlprofilartigen Umfassung 20, welche schräg ansteigend bis maximal vertikal angeordnet ist, und in welche die Bohrstangen 7 von oben her eingefüllt werden.The changer motor 13 can be moved vertically with the help of the changer carriage 14 Direction so that it is with its axis of rotation in the lowest Position aligned with the drilling axis 3, and in its uppermost position - as on best seen in Fig. 2b - with one in the upper area of the derrick 11th arranged gripper 23, which in turn by means of - preferably twice acting - hydraulic cylinder 23 'is actuated. Between these two End positions, preferably still below the level of the floor surface 5, in any case above the drilling axis 3, is on the path of movement of the Changer motor 13 the removal position of a magazine 19 for new, on Drill rods 6 bores 7a, 7b, 7c to be attached. This magazine 19 consists essentially of a hollow profile-like enclosure 20, which is oblique is arranged rising up to a maximum vertical, and into which the boring bars 7 be filled in from above.

An ihrem unteren Ende weist die Umfassung 20 einen Anschlag für die unterste Bohrstange 7a auf und die Umfassung 20 ist auf der dem Wechslermotor 13 zugewandten Stirnseite der untersten Bohrstange 7a offen.At its lower end, the enclosure 20 has a stop for the bottom Boring bar 7a and the enclosure 20 is on the changer motor 13th facing end face of the bottom boring bar 7a open.

Das Magazin 19 ragt dabei vorzugsweise bis über das Niveau der Bodenoberfläche 5 auf und erstreckt sich dabei bzw. seitlich aus dem Bohrturm 11 heraus, um vom Bedienpersonal leichter mit Bohrstangen 7 gefüllt werden zu können.The magazine 19 preferably projects above the level of the Soil surface 5 and extends or laterally from the derrick 11 out to be easier to fill with boring bars 7 by the operating personnel can.

Wenn sich der Wechslermotor 13 fluchtend zu der in der Entnahmeposition im Magazin 19 aufgenommenen Bohrstange 7a befindet, kann der Wechslermotor 13 durch Längsbewegung entlang seiner Rotationsachse und gleichzeitige Drehung des Gewindestutzens 34 auf die Bohrstange 7a geschraubt werden. Diese wird dabei am Mitdrehen gehindert durch das Gewicht der auf ihr lastenden, darüber liegenden Bohrstangen sowie ggf. eines zusätzlich in dem Magazin 19 abgelegten Gewichtes 42. Durch Zurückfahren des Wechslermotors 13 zusammen mit der Bohrstange 7a entlang der Rotationsachse des Wechslermotors 13 wird die Bohrstange 7a aus dem Magazin 19 entnommen und kann an das Bohrgestänge 6 angefügt werden. If the changer motor 13 is aligned with the in the removal position in Magazine 19 recorded boring bar 7a, the changer motor 13 by longitudinal movement along its axis of rotation and simultaneous Rotation of the threaded connector 34 are screwed onto the boring bar 7a. This is prevented from rotating due to the weight of the boring bars lying above it and, if necessary, an additional one in magazine 19 stored weight 42. By reversing the changer motor 13 together with the boring bar 7a along the axis of rotation of the Changer motor 13, the boring bar 7a is removed from the magazine 19 and can be added to the drill pipe 6.

Oberhalb des unteren Endes des Magazins 19 ist im vertikalen Bewegungsweg der mittels des Bohrstangenwechslers 12 transportierten Bohrstangen unterhalb des Greifers 23 eine Schrägrutsche 24 so angeordnet, daß deren hochliegendes Ende noch unterhalb des Greifers 23 liegt. Ein mittels des Bohrstangenwechslers 12 nach oben in den Greifer 23 hinein beförderte Bohrstange 7 drückt dabei die Schrägrutsche 24, welche um eine Schwenkachse aus diesem Bewegungsweg herausgeklappt werden kann, zur Seite. Anschließend kippt die Schrägrutsche 24 aufgrund der Schwerkraft in die in Fig. 2b dargestellte Funktionslage zurück. In dieser Funktionslage fallen zunächst vom Greifer 23 gehaltene Bohrstangen 7k nach dem Loslassen in die Schrägrutsche 24 hinein und rollen entlang dieser Schrägrutsche seitlich aus dem Bohrturm 11 heraus, wo sie vom Bedienungspersonal für die Reinigung und Weiterbearbeitung entgegengenommen werden.Above the lower end of the magazine 19 is in the vertical path of movement the boring bars transported by means of the boring bar changer 12 below of the gripper 23 an inclined slide 24 arranged so that its high End is still below the gripper 23. One using the boring bar changer 12 upwards into the gripper 23 bored rod 7 presses the Inclined slide 24, which is about a pivot axis from this path of movement can be folded out to the side. Then the inclined slide 24 tilts due to gravity back into the functional position shown in Fig. 2b. In In this functional position, boring bars 7k held by the gripper 23 initially fall after releasing into the inclined slide 24 and rolling along this Inclined slide laterally out of the derrick 11, where it from Operating personnel for cleaning and further processing be accepted.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben.The function of the device according to the invention is described below with reference to Figures described.

Es wird von einer bereits begonnenen Bohrung ausgegangen, die weiter vorangetrieben werden soll.It is assumed that the well has already started drilling and will continue to be advanced.

In diesem Fall fährt der Wechslerschlitten 14 des Bohrstangenwechslers 12 nach oben zur Entnahme einer neuen Bohrstange 7a aus dem Magazin 19. Dabei befindet sich der Motorrahmen 16 mit dem Wechslermotor 13 in der horizontal am weitesten vom Bohrloch zurückgezogenen Position, also am rechten Rand des Startschachtes 2 in Fig. 1a.In this case, the changer slide 14 of the boring bar changer 12 follows above for removing a new boring bar 7a from the magazine 19 is the motor frame 16 with the changer motor 13 in the horizontal on furthest away from the borehole, i.e. on the right edge of the Starting shaft 2 in Fig. 1a.

Der Wechslerschlitten 14 wird dabei entlang der Führungen 15 soweit nach oben gefahren, bis der Gewindestutzen 34, welcher mit dem Wechslermotor 13 drehgekoppelt ist, mit dem Gewinde der untersten, in der Entnahmeposition des Magazins 19 befindlichen, Bohrstange 7a fluchtet. Dann wird der Gewindestutzen 34 auf seiner Rotationsachse nach links, also nach vorne, gegen diese Bohrstange 7a gefahren und vom Wechslermotor 13 drehend angetrieben, so daß der Gewindestutzen 34 mit der Bohrstange 7a verschraubt wird. Dieses Aufschrauben wird durch einen Zeitschalter, welcher mit dem Wechslermotor 13 gekoppelt ist, auf eine bestimmte Zeitdauer von einigen Sekunden begrenzt.The changer slide 14 is up along the guides 15 driven until the threaded connector 34, which with the changer motor 13th is rotationally coupled, with the thread of the lowest, in the removal position of the Magazine 19 located, boring bar 7a is aligned. Then the threaded connector 34 on its axis of rotation to the left, i.e. forward, against it Boring bar 7a driven and driven by the changer motor 13 so that the threaded connector 34 is screwed to the boring bar 7a. This It is screwed on by a timer which is connected to the changer motor 13 is limited to a certain period of a few seconds.

Um ein Greifen der Gewinde des Gewindestutzens 34 und der Bohrstange 7a zu ermöglichen, muß ein Druck in axialer Richtung vorhanden sein. Zu diesem Zweck wird der Gewindestutzen 34 mit dem Wechslermotor 13 horizontal axial verfahren, indem der Motorrahmen 16 gegenüber dem Wechslerschlitten 14 in Richtung der Bohrachse 3 entlang der Motorrahmenführungen 17a, 17b verfahren wird. Dies geschieht mit Hilfe eines am Wechslerschlitten 14 befestigten Hydraulikkolbens 37, welcher den Motorrahmen 16 horizontal verschiebt.To grip the threads of the threaded connector 34 and the boring bar 7a allow, there must be pressure in the axial direction. To this end the threaded connector 34 is moved axially horizontally with the changer motor 13, by the motor frame 16 relative to the changer slide 14 in the direction of Drilling axis 3 is moved along the motor frame guides 17a, 17b. This happens with the help of a hydraulic piston attached to the changer slide 14 37, which moves the motor frame 16 horizontally.

Da das Aus- und Einfahren dieses Hydraulikkolbens 37 nicht so genau steuerbar ist, wie es dem Axialfortschritt beim Einschrauben eines Gewindes mit definierter Drehzahl entspricht, ist zwischen dem Hydraulikkolben 37 und dem dadurch bewegten Motorrahmen 16 wenigstens eine Feder 38, vorzugsweise für beide Bewegungsrichtungen jeweils eine Feder 38a, 38b zwischengeschaltet, um hier den notwendigen Längenausgleich in Richtung der Bohrachse 3 zu gewährleisten.Since the extension and retraction of this hydraulic piston 37 is not so precisely controllable is how it defines the axial progress when screwing in a thread Speed corresponds to, is between the hydraulic piston 37 and thereby moved motor frame 16 at least one spring 38, preferably for both Movement directions each have a spring 38a, 38b interposed to here to ensure the necessary length compensation in the direction of the drilling axis 3.

Um weiterhin Fluchtungsfehler zwischen der Rotationsachse des Gewindestutzens 34 und der im Magazin befindlichen Bohrstange 7a auszugleichen, ist der Gewindestutzen 34 vorzugsweise fest auf der Abtriebswelle des - hydraulischen oder elektrischen - Wechslermotors 13 angeordnet, dieser Wechslermotor 13 jedoch nicht fest gegenüber dem Motorrahmen 16 angeordnet, sondern mit Hilfe von Gummilagern beweglich, wodurch die Rotationsachse des Wechslermotors 13 gegenüber dem Motorrahmen 16 sowohl einen leichten Querversatz als auch eine Winkeländerung vollziehen kann.To continue misalignment between the axis of rotation of the Threaded connector 34 and the boring bar 7a located in the magazine to compensate, the threaded connector 34 is preferably fixed on the output shaft the - hydraulic or electric - changer motor 13 arranged, this Changer motor 13, however, not arranged fixedly with respect to the motor frame 16, but movable with the help of rubber bearings, whereby the axis of rotation of the Changer motor 13 compared to the motor frame 16 both a light Cross offset as well as an angle change can take place.

Die beschriebenen Ausgleichsfunktionen sind nicht nur für das Entnehmen einer Bohrstange aus dem Magazin 19, sondern vor allem auch für das Ansetzen bzw. Entnehmen einer Bohrstange auf der Bohrachse an bzw. vom Bohrgestänge 6 notwendig. The compensation functions described are not only for removing one Boring bar from magazine 19, but above all for attaching or Removing a boring bar on the drilling axis on or from the drill pipe 6 necessary.

Anschließend wird der Motorrahmen 16 gegenüber dem Wechslerschlitten 14 wiederum in Richtung der Bohrachse 3 zurückverfahren, wodurch die Bohrstange 7a, die nun auf dem Gewindestutzen 34 sitzt, aus dem Magazin 19 entnommen wird. Durch vertikales Herabfahren des Wechslerschlittens 14 entlang der Führungen 15 wird diese Bohrstange 7a - die in Fig. 1a in dieser Transportstellung als Bohrstange 7d eingezeichnet ist - nach unten verfahren bis auf die Bohrachse 3.The motor frame 16 is then opposite the changer slide 14 again move back in the direction of the drilling axis 3, whereby the boring bar 7a, which now sits on the threaded connector 34, removed from the magazine 19 becomes. By moving the changer slide 14 vertically along the Guides 15 this boring bar 7a - that in Fig. 1a in this transport position is drawn as boring bar 7d - move down to the drilling axis Third

Durch Vorwärtsfahren des Motorrahmens 16 gegenüber dem Wechslerschlitten 14 in Fig. 1a nach links wird das vordere stirnseitige Ende 27 dieser Bohrstange mit dem hinteren Ende der letzten Bohrstange eines bereits im Bohrloch befindlichen Bohrgestänges 6 - wie in Fig. 3 eingezeichnet - in Kontakt gebracht. Durch die gleichzeitige Drehung des Wechslermotors 13 wird diese neue Bohrstange auf das Bohrgestänge hinten aufgeschraubt und das Bohrgestänge 6 dadurch verlängert.By moving the motor frame 16 forward relative to the changer slide 14 in Fig. 1a to the left, the front end 27 of this boring bar with the back end of the last boring bar one already in the borehole located drill pipe 6 - as shown in Fig. 3 - brought into contact. The simultaneous rotation of the changer motor 13 makes this new Screw the boring bar onto the drill pipe at the rear and drill pipe 6 thereby extended.

Das Aufschrauben wird solange vollzogen, bis ein mit dem Wechslermotor 13 gekoppelter Drehmomentsensor ein ausreichend starkes Drehmoment beim Verschrauben meldet. Während des Verschraubens ist die bisherige letzte Bohrstange des Bohrgestänges 6 mittels der Drehbacke 33 des Bohrantriebes 9, welcher sich dabei in einer relativ weit nach links vorgeschobenen Position befindet, drehfest geklemmt.The screwing is carried out until one with the changer motor 13th coupled torque sensor a sufficiently strong torque when Screwing reports. The previous one is during screwing Boring bar of the drill pipe 6 by means of the rotary jaw 33 of the drilling drive 9, which is in a relatively advanced position to the left located, non-rotatably clamped.

Nach dem Ende der Drehung des Wechslermotors 13 wird diese Drehbacke 33 gelöst und der Bohrantrieb 9 - siehe Fig. 1a und Fig. 3 - nach rechts entlang seiner zwei Führungen 29 soweit zurückverfahren, daß die Drehbacke 33 im Bereich der letzten neu angesetzten Bohrstange 7 liegt, und von der Drehbacke 33 geklemmt werden kann, um den Gewindestutzen 34 des Bohrstangenwechslers 12 durch Rückwärtsdrehung des Wechslermotors 13 von der neu angesetzten Bohrstange 7 zu lösen.After the end of the rotation of the changer motor 13, this rotary jaw 33 loosened and the drill drive 9 - see Fig. 1a and Fig. 3 - along to the right retract its two guides 29 so far that the rotary jaw 33 in Area of the last newly installed boring bar 7 is, and from the rotary jaw 33 can be clamped to the threaded connector 34 of the Boring bar changer 12 by rotating the changer motor 13 backwards to release the newly attached boring bar 7.

Während dieses Lösens der Klemmbacke 33 und Zurückverfahrens des Bohrantriebes 9 wird das Bohrgestänge 6 in der bisherigen Lage, sowohl axial als auch hinsichtlich der Drehlage - bezüglich des Bohrloches 1 gehalten, indem die nahe am Bohrloch am Bohrturm 11 befestigte Klemmbacke 21 das Bohrgestänge 6 klemmt. Beim Abschrauben des Gewindestutzens 34 wird der Motorrahmen 16 gegenüber dem Wechslerschlitten 14 wiederum horizontal mittels des Hydraulikkolbens 37 nach hinten verfahren.During this loosening of the jaw 33 and retracting the Drill drive 9, the drill string 6 in the previous position, both axially also with respect to the rotational position - with respect to the borehole 1 by the Clamping jaw 21 fastened the drill pipe close to the borehole on drilling rig 11 6 is stuck. When unscrewing the threaded connector 34, the motor frame 16 compared to the changer slide 14 again horizontally by means of the Move hydraulic piston 37 to the rear.

Nun kann - nach Lösen der Klemmbacke 21 - durch Vorwärtsfahren des gesamten Bohrantriebes 9 das Bohrgestänge 6 um die Länge der neuen Bohrstange 7 vorwärtsgepreßt werden, indem der gesamte Bohrantrieb 9 mit Hilfe seiner vorzugsweise beidseits angeordneten Hydraulikkolben 30 gegenüber dem Bohrturm 11 entlang seiner Führungen 29 vorwärtsgeschoben wird, was mit einer Kraft von etwa 2 t geschieht. Für die Richtungssteuerung wird das Bohrgestänge vor dem Vorwärtspressen oder gleichzeitig unter Umständen mittels der Drehbacke 33 des Bohrantriebes 9 etwas um die Bohrachse 3 gedreht. Vor, während oder nach dem Vorwärtsschieben des Bohrantriebes 9 wird der gesamte Bohrstangenwechsler 12 wiederum nach oben verfahren, um die nächste Bohrstange 7 aus dem Magazin 19 zu holen. Durch die vielfache Wiederholung dieses Vorganges wird das Bohrgestänge 6 auf die gewünschte Länge ausgebaut und damit das Bohrloch 1 bis zum Zielpunkt gesteuert vorwärtsgetrieben.Now - after loosening the jaw 21 - by moving the entire drill drive 9, the drill string 6 by the length of the new one Boring bar 7 are pressed forward by using the entire drill drive 9 its hydraulic pistons 30, preferably arranged on both sides, opposite the Drilling rig 11 is pushed forward along its guides 29, which with a Force of about 2 t happens. The drill pipe is used for directional control before pressing forward or at the same time under certain circumstances using the The rotary jaw 33 of the drill drive 9 is rotated somewhat about the drill axis 3. In front, during or after pushing the drill drive 9 the whole Move boring bar changer 12 up again to the next one Get boring bar 7 from the magazine 19. Through the multiple repetition this process, the drill pipe 6 is expanded to the desired length and thus drove borehole 1 to the target point in a controlled manner.

Insbesondere wenn das Bohrgestänge 6 vom Bohrantrieb 9 lediglich mittels Kraftschluß sowohl für die Axialbewegung, als auch für die Drehbewegung gehalten wird, kann es vorkommen, daß unerwünschterweise das Bohrgestänge 6 gegenüber der Klemmbacke 33 des Bohrantriebes 9, oder auch gegenüber dem am Bohrturm 11 befestigten Klemmbacke 21 durchrutscht.In particular if the drill string 6 from the drill drive 9 is only by means of Non-positive connection for the axial movement as well as for the rotary movement is held, it may happen that the drill string 6 compared to the jaw 33 of the drill drive 9, or also against the attached to the derrick 11 jaw 21 slips.

Um dies zu bemerken, und anschließend auch die Soll-Lage zwischen Bohrantrieb 9 und dem Bohrgestänge 6 wieder einnehmen zu können, sind am Bohrantrieb 9, vorzugsweise an dessen Gehäuse 35, wenigstens ein Sensor 28, vorzugsweise jedoch drei Sensoren 28a, 28b, 28c angeordnet. Diese vorzugsweise als Indukivsensoren ausgebildete Sensoren 28 stellen die axiale Relativlage zu der im Bereich des Bohrantriebes 9 befindlichen Bohrstange 7 fest, indem der eine Sensor 28a reagiert, wenn ihm die Ringnut 18 dieser Bohrstange 7 genau gegenüber liegt. Falls das Bohrgestänge 6 in Richtung der Bohrachse 3 gegenüber dem Bohrantrieb 9 durchrutscht, verläßt die Ringnut 18 den Bereich dieses Sensors 28a, und dieser gibt ein Fehlersignal ab.To notice this, and then the target position between Drill drive 9 and the drill pipe 6 can be taken again on Drill drive 9, preferably on its housing 35, at least one sensor 28, however, preferably three sensors 28a, 28b, 28c are arranged. This Sensors 28, preferably designed as inductive sensors, provide the axial Relative position to the boring bar 7 located in the area of the drill drive 9, in that one sensor 28a reacts when the annular groove 18 of this boring bar 7 is exactly opposite. If the drill pipe 6 in the direction of the drill axis 3 slips relative to the drill drive 9, the annular groove 18 leaves the area of this sensor 28a, and this emits an error signal.

Da auf beiden Seiten in Richtung der Bohrachse 3 benachbart die beiden anderen Sensoren 28b, 28c angeordnet sind, muß die Ringnut 18 einen der beiden Sensoren 28b, 28c überlaufen haben, welcher ein entsprechendes Signal produziert hat. Dadurch ist die Verschieberichtung des Bohrgestänges 6 gegenüber dem Bohrantrieb 9 bekannt und - vorzugsweise nach Fixierung des Bohrgestänges 6 im Bohrloch 1 mittels der fest am Bohrturm angeordneten Klemmbacke 21 - wird der Bohrantrieb 9 wieder so in Richtung der Bohrachse 3 verfahren, daß der Sensor 28a der Ringnut 18 gegenüberliegt, also die Soll-Lage wieder eingenommen wird.Since the other two are adjacent on both sides in the direction of the drilling axis 3 Sensors 28b, 28c are arranged, the annular groove 18 must be one of the two Sensors 28b, 28c have overflowed, which has a corresponding signal has produced. As a result, the direction of displacement of the drill string 6 known to the drill drive 9 and - preferably after fixing the Drill pipe 6 in the borehole 1 by means of the fixed on the derrick Clamping jaw 21 - the drilling drive 9 is again in the direction of the drilling axis 3 move that the sensor 28a is opposite the annular groove 18, that is, the target position is taken again.

Das Entnehmen des Bohrgestänges 6 aus dem Bohrloch 1 durch Zurückziehen - wobei in der Regel gleichzeitig die gewünschte Leitung durch Befestigung am vorderen Ende des Bohrgestänges 6 in das Bohrloch 1 eingezogen wird - geht wie folgt vor sich:Removing the drill pipe 6 from the borehole 1 by pulling it back - usually at the same time the desired line by attaching to front end of the drill string 6 is drawn into the hole 1 - how follows before:

Zunächst ist am Bohrantrieb 9 ein nicht dargestellter Abstreifer, meist bestehend aus einer oder mehreren Gummilippen oder einer Gummitülle, vorgesehen, um das aus dem Bohrloch 1 zurückgezogene Bohrgestänge 6 grob zu reinigen.First of all, a wiper (not shown) is usually present on the drill drive 9 from one or more rubber lips or a rubber grommet, provided to roughly clean the drill pipe 6 withdrawn from the borehole 1.

Bei Beginn des Rückzugsvorganges hält die Klemmbacke 33 des Bohrantriebes 9 die hinterste Bohrstange des Bohrgestänges 6, wobei sich der Bohrantrieb 9 in der gegen das Bohrloch 1 vorgeschobenen Position am linken Rand des Startschachtes 1 in Fig. 1a, befindet.At the start of the retraction process, the jaw 33 of the drill drive 9 holds the rearmost drill rod of the drill pipe 6, the drill drive 9 in the position advanced against borehole 1 on the left edge of the Starting shaft 1 in Fig. 1a, is located.

Von dieser Position aus wird der Bohrantrieb 9 nach rechts um die Länge einer Bohrstange 7 zurückgezogen, dann das Bohrgestänge 6 im Bohrloch 1 fixiert, indem die am Bohrturm 11 angeordnete Klemmbacke 21 die nun vorletzte oder eine weiter vorne liegende Bohrstange des Bohrgestänges 6 fixiert. From this position, the drill drive 9 is moved to the right by the length of one The boring bar 7 is withdrawn, then the drill pipe 6 is fixed in the borehole 1. by the clamping jaw 21 arranged on the drilling tower 11 which is next to last or a boring bar of the drill pipe 6 lying further forward is fixed.

Dann wird die vorletzte Bohrstange des Bohrgestänges 6 von der Losbrechbacke 32 geklemmt. Anschließend wird der Gewindestutzen 34 - bei dieser Bauweise zusammen mit dem Wechslermotor 13 - in fluchtende Lage mit der Bohrachse 3 gebracht und dann mittels der vorbeschriebenen Mittel auf das hintere Ende des Bohrgestänges 6 aufgeschraubt, indem der Gewindestutzen 34 vorwärts, also in der Regel im Uhrzeigersinn, gedreht und gleichzeitig durch die vorbeschriebenen Mittel nach vorne gegen das hintere Ende verfahren wird, bis eine ausreichend feste Verschraubung zwischen dem Gewindestutzen 34 des Bohrstangenwechslers 12 und der letzten Bohrstange 6 gegeben ist, was insbesondere durch Drehmomentüberwachung bei diesem Aufschrauben kontrolliert wird. Nun wird die Drehbacke 33 um die Bohrachse 3 um etwa ½ Umdrehung nach links, also in Öffnungsrichtung des Gewindes, gedreht, wodurch die Gewindeverschraubung zwischen der letzten und der vorletzten Bohrstange des Bohrgestänges 6 aufgebrochen wird.Then the penultimate boring bar of the drill pipe 6 from the breakaway jaw 32 clamped. Then the threaded connector 34 - with this design together with the changer motor 13 - in alignment with the drilling axis 3 brought and then on the rear end of the Screwed drill pipe 6 by the threaded connector 34 forward, so in usually clockwise, rotated and at the same time by the above Move forward toward the back end until one is sufficient fixed screw connection between the threaded connector 34 des Boring bar changer 12 and the last boring bar 6 is given what especially by torque monitoring when screwing on is checked. Now the rotary jaw 33 is about ½ about the drilling axis 3 Turn to the left, i.e. in the opening direction of the thread, whereby the threaded connection between the last and the penultimate boring bar of the drill pipe 6 is broken.

Nun entläßt die Drehbacke 33 des Bohrantriebes 9 diese letzte Bohrstange 7 und fährt gegen das Bohrloch 1 nach vorne, um die nunmehr letzte Bohrstange des Bohrgestänges 6 zu ergreifen und wiederum soweit aus dem Bohrloch heraus zurückzuziehen, daß sie wie vorbeschrieben vom Bohrgestänge 6 entfernt werden kann. Gleichzeitig oder anschließend wird die aufgebrochene Verschraubung durch den Gewindestutzen 34 und Wechslermotor 13 zusammen mit der darauf befindlichen ursprünglich letzten Gewindestange durch Drehen des Gewindes in Rückwärtsrichtung (Linksdrehen) und gleichzeitig im Verfahren des Bohrstangenwechslers nach hinten, vom Bohrgestänge weg, vollständig gelöst. Vorher oder gleichzeitig wird die auf dem Gewindestutzen 34 befindliche Bohrstange durch Hochfahren des Wechslerschlittens 14 und eventuell gleichzeitiges Nachlinksverfahren des Motorrahmens 16 gegenüber dem Wechslerschlitten 14 - in den Greifbereich des Greifers 23 im oberen Bereich des Bohrturmes 11 gebracht. Zu diesem Zweck muß das Magazin 19 aus dem vertikalen Bewegungsweg der Bohrstange herausgenommen werden durch Hochziehen oder Wegklappen des Magazins 19 gegenüber dem Bohrturm 11. Weiterhin drückt die so transportierte Bohrstange vor Erreichen des Greifers 23 die schwenkbar gelagerte Schrägrutsche 24 aus ihrem Bewegungsweg zur Seite. Now the rotary jaw 33 of the drill drive 9 releases this last drill rod 7 and drives forward against borehole 1 to the now last boring bar of the To seize drill pipe 6 and again as far out of the borehole withdraw that they are removed from the drill string 6 as previously described can. At the same time or subsequently, the broken screw connection through the threaded connector 34 and changer motor 13 together with that on it originally located last threaded rod by turning the thread in Reverse direction (turning to the left) and at the same time in the process of Boring bar changer to the rear, away from the drill pipe, completely loosened. Before or at the same time, the one located on the threaded connector 34 Boring bar by raising the changer slide 14 and possibly simultaneous left-hand movement of the motor frame 16 compared to the Changer carriage 14 - in the gripping area of the gripper 23 in the upper area of the Drilling rig 11 brought. For this purpose, the magazine 19 from the vertical movement path of the boring bar can be taken out by Pull up or fold away the magazine 19 in relation to the derrick 11. Furthermore, the boring bar transported in this way presses before reaching the gripper 23 the pivoted inclined slide 24 out of its path of movement to the side.

Nach dem Schließen des Greifers 23 mit Hilfe dessen Kolben 23' wird die Bohrstange 7k wie in Fig. 2b ersichtlich vom Greifer 23 gehalten, und der Gewindestutzen 34 kann durch Rückwärtsdrehen des Wechslermotors 13 und gleichzeitige Rückwärtsverfahrung des Motorrahmens 16 gegenüber dem Schlitten 14 gelöst werden.After closing the gripper 23 with the help of its piston 23 ' Boring bar 7k as shown in Fig. 2b held by the gripper 23, and the Threaded connector 34 can by rotating the changer motor 13 and simultaneous backward movement of the motor frame 16 compared to the Carriage 14 to be solved.

Durch Öffnen des Greifers 23 fällt diese Bohrstange 7k in die inzwischen aufgrund der Schwerkraft in die in Fig. 2b zurückgefallene Schrägrutsche 24 und rollt entlang dieser Schrägrutsche seitlich aus dem Bohrturm 11 heraus für die weitere Behandlung durch das Bedienungspersonal.By opening the gripper 23 this boring bar 7k falls into the meantime the force of gravity in the inclined chute 24 which has fallen back in FIG. 2b and rolls along this inclined slide laterally out of derrick 11 for the further Treatment by the operating personnel.

Gleichzeitig oder anschließend wird der Bohrstangenwechsler 12 nach unten verfahren zum Entnehmen der nächsten Bohrstange vom Bohrgestänge 6.Simultaneously or subsequently, the boring bar changer 12 moves downwards Procedure for removing the next boring bar from the drill pipe 6.

Claims (11)

  1. Apparatus for producing a long, substantially horizontal bore-hole from a preset starting point situated at a depth, having a drilling drive (9) and a drill string (6) comprising a plurality of drilling rods (7), wherein
    the apparatus comprises a drilling tower (11) of which at least part can be lowered into a vertical starting pit (2) in the ground,
    the individual drilling rods (7a, 7b, 7c) for the drill string (6) are shorter than the greater, longitudinal dimension of the free horizontal cross-section (4') inside the drilling tower (11),
    the apparatus has a drilling-rod changer (12),
    characterised in that
    the drilling-rod changer (12) comprises a changer motor (13) which is arranged in a fixed position on a motor frame (16), the motor frame (16) being displaceable on motor-frame guides (17), along the substantially horizontal drilling axis (3), relative to a changer slide (14), and
    the changer slide (14) is displaceable on substantially vertical slide guides (15) relative to the drilling tower (11) to enable it to move the changer motor (13) to and fro between the drilling axis (3) and a magazine (19) for drilling rods (7).
  2. Apparatus according to claim 1, characterised in that the drilling rods (7a, 7b, 7c) each have, in the same axial position, depressions projecting radially inwards from the outer circumference, and in particular a circumferential annular groove (18).
  3. Apparatus according to either of the foregoing apparatus claims, characterised in that
    the drilling drive (9) comprises a sensor (28) for checking the desired position of the drilling rod (7) held by the drilling drive, and thus of the drill string (6), relative to the drilling drive (9) in the axial direction, and
    the sensors (28) respond to the recesses or annular groove (18) in the drilling rod (7).
  4. Apparatus according to one of the foregoing apparatus claims, characterised in that the changer motor (13) is hydraulically driven.
  5. Apparatus according to one of the foregoing apparatus claims, characterised in that the motor frame (16), together with the changer motor (13), is displaceable relative to the changer slide (14) by means of at least one hydraulic piston (37), the hydraulic piston (37) engaging with the motor frame (16) by means of at least one spring (38) arranged there between as a length compensator.
  6. Apparatus according to claim 5, characterised in that, in the transverse direction, the motor-frame guides (17) for the displacement of the motor frame (16) relative to the changer slide (14) are arranged on one side, at a considerable spacing from the drilling axis (3).
  7. Apparatus according to one of the foregoing apparatus claims, characterised in that the changer motor (13) has a timed switching device for the fitting or detaching of an additional drilling rod (7) to or from the drill string (6).
  8. Apparatus according to one of the foregoing apparatus claims, characterised in that a clamping jaw (21) for fixing the drill string (6) in the axial direction is arranged in a fixed position on the drilling tower (11) directly against the bore-hole (1).
  9. Apparatus according to one of the foregoing apparatus claims, characterised in that the drilling tower (11) has, preferably below the drilling axis (3), at least one clamping cylinder (22) which extends in the direction of the drilling axis (3), by which the drilling tower (11) can be clamped in place in the starting pit (2).
  10. Apparatus according to one of the foregoing apparatus claims, characterised in that there is arranged in the region of the drilling-rod changer, at the top end of the displacement travel of the latter's changer slide (14), a holding unit, particularly in the form of a downwardly open gripper (23), to hold the drilling rod (7) while the threaded connector (34) of the changer motor (13) is being unscrewed, to allow the drilling rod (7) to be put aside after it has been removed.
  11. Apparatus according to claim 10, characterised in that the gripper (23) is arranged above a pivotable inclined chute (24), which chute (24) can be pivoted about an axis in such a way that a drilling rod (7) which is brought up from below by means of the drilling rod changer (12) is able to pivot the chute (24) out of the path of movement of the said drilling rod (7) between the drilling axis (3) and the gripper (23) arranged there above.
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