NL1015947C2 - Inrichting voor het gericht boren. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het gericht boren.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het gericht boren met 5 a) een boorkop, welke aan een boorstangenstelsel be vestigd is, b) een voortstuwinrichting voor het opbrengen van een axiale voortstuwkracht op het boorstangenstelsel, c) een transportinrichting voor de toevoer van een 10 spoelmedium naar de boorkop door een kanaal in het boorstangenstelsel.

Het gericht boren, in de engelse spraak "directional drilling"genoemd, vormt sinds meer dan tien jaar een goedkoop en weinig gecompliceerd alternatief voor de gebruikelijke werkwijze van 15 het leggen van leidingen en buizen in open bouw. Bij gericht boren wordt een speciale boorkop met een stuurstuk voor het tot stand brengen van een pilotboring toegepast. Het stuurstuk wordt hetzij door een tot de axiale richting schuin kopvlak van de boorkop of door een in axiale richting onder een kleine hoek (onder 5°) afgebogen ge- 20 leidingslichaam achter de boorkop gevormd. Door het schuine vlak of de afbuiging van het geleidingslichaam verloopt de met de boorkop tot stand gebrachte boring langs een cirkellijn met grote krommingsstraal. De orde van grootte van de krommingsstraal ligt boven 10 m, bij lange boringen boven 100 m. Het de boorkop dragende boorstangenstelsel kan 25 tijdens het vooruitbewegen om de langsas worden gedraaid. Op deze wijze kan de oriëntering van het schuine vlak van de boorkop resp. van de afbuiging van het geleidingsstuk en daarmede het krommingsvlak worden veranderd. Door het veranderen van het krommingsvlak wordt het verloop van de boring gestuurd.

30 De pilotboorkop omvat gebruikelijk een magneetsonde waarmede op ieder tijdstip exact de positie van de boorkop kan worden vastgesteld. Bij boordieptes van minder dan 15 m kunnen passieve sondes worden toegepast waarvan de positie via een bewakingssysteem op het grondoppervlak wordt gevolgd. Bij grotere boordieptes zijn actieve 35 sondes noodzakelijk, die via een in het boorstangenstelsel verlopende elektrische aansluitleiding van stroom worden voorzien en via deze 1015947 2 leiding signalen met het bewakingssysteem op het grondoppervlak kunnen uitwisselen. Met behulp van de sonde is de positie van de boorkop op ieder tijdstip bekend, zodat door draaiing van de boorkop om zijn as het boringsverloop exact kan worden gestuurd.

5 Daar het instellen en handhaven van een bepaalde draaihoek van het boorstangenstelsel voor de sturing van het boringverloop noodzakelijk is is het in het algemeen niet mogelijk via het boor-stangenstelsel draaibewegingen op de boorkop ter verhoging van het boorvermogen op te brengen. De afvoer van materiaal bij het tot stand 10 brengen van de pilotboring vindt hoofdzakelijk plaats met behulp van een spoelvloei stof waaraan een slib vormend toevoegsel, in het bijzonder bentoniet, wordt bijgemengd. De spoel vloeistof treedt met hoge druk (in de orde van grootte van 100 bar) uit uit spoelmondstukken van de boorkop. Ter verhoging van het afvoervermogen kan de boorkop met 15 behulp van een turbine-achtige aandrijving, ook slibmotor of mudmotor genoemd, door de spoel vloeistof in draaiing worden gebracht, in het bijzonder indien een ingebogen of afgebogen stuurelement achter de boorkop voor de sturing wordt toegepast. De spoel vloeistof brengt niet slechts de materiaal afvoer tot stand, maar bewerkstelligt door de 20 bijgemengde bentoniet ook een afsteuning van de tot stand gebrachte pilotboring evenals een smering van het boorstangenstelsel. Met water vermengd bentoniet heeft een pasta-achtige, gel achtige consistentie en vermindert vandaar de wrijving van het achter de boorkop in de pilot— boring aanwezige boorstangenstelsel.

25 De axiale vooruitbeweging van de boorkop wordt alleen door een bij het intredegat van de boorkop in de grond aanwezige voortstuw-machine, welke een drukkracht op het boorstangenstelsel uitoefent, opgewekt. Ondanks de spoelvloeistof (ook steunvloeistof genoemd) in de pilotboring bestaat in het bijzonder bij langere boringen (boven 30 100 m) een aanzienlijke wrijving aan het boorstangenstelsel. Via het boorstangenstelsel laat zich vandaar slechts een begrensde axiale druk op de boorkop overbrengen. Een boren door fijn slaan, bijvoorbeeld van stenen met behulp van boorpunten aan de boorkop, die met axiale druk tegen het af te voeren materiaal aanliggen en dit materiaal op grond 35 van de bewegingen van de boorkop afbreken is in verband met de begrensde via het boorstangenstelsel over te brengen axiale druk slechts 1015947 3 beperkt mogelijk. Zelfs bij boorkoppen met draaiaandrijving vindt het afbreken van materiaal hoofdzakelijk door het onder hoge druk toevoeren van de spoel vloeistof plaats en slechts ^beperkt door de mechanische werking van boorpunten, bijvoorbeeld van een rolbeitel.

5 Bij het tot stand brengen van de pilotboringen is het zodoende in het algemeen met starre boorkoppen onmogelijk en bij toepassing van rolbeitels zeer moeilijk hardere materialen, in het bijzonder rotsen en grintgebieden te doordringen.

Na het tot stand brengen van de pilotboring wordt de uit 10 het uittredegat van de boring uitgetreden boorkop van het boorstangen-stelsel verwijderd. In het algemeen is een verruiming van de borings-diameter noodzakelijk. Hiervoor wordt aan het boorstangenstelsel een verruimingsboor aangebracht, welke met het boorstangenstelsel door de pilotboring wordt getrokken met behulp van de voortstuwinrichting en 15 daarbij een vergroting van de diameter bewerkstelligt. Ook aan de verruimingsboor wordt via het kanaal in het boorstangenstelsel onder hoge druk de spoel vloei stof of steunvloei stof, welke het grootste deel van het afbreken van materiaal bewerkstelligt, toegevoerd. Bij de verruimingsboring wordt aanvullend de boorkop in het algemeen via het 20 boorstangenstelsel in draaibeweging gebracht. In het algemeen is aan de achterzijde van de verruimingsboorkop een steunbuis aangebracht, welke de boring met verwijde diameter afsteunt. De steunbuis kan ook door de daadwerkelijk te leggen buis worden gevormd. De steunbuis wordt passief door de boring getrokken op grond van de door de voort-25 stuwinrichting in het boorstangenstelsel ingeleide kracht.

Opgave van de uitvinding is het een inrichting voor het gericht boren te verschaffen, welke een verhoogd afbreken van materiaal evenals een boren door harde materialen mogelijk maakt.

Deze opgave wordt volgens de uitvinding daardoor opgelost, 30 dat tussen boorstangenstelsel en boorkop een huis is aangebracht, welke een opneemorgaan voor een axiaal beweeglijke zuiger en een zuigeraandrijving voor het tot stand brengen van op de boorkop werkende slagen van de zuiger bezit, waarbij een verbindingsorgaan een axiale beweging tussen de boorkop en het boorstangenstelsel mogelijk 35 maakt en waarbij het kanaal voor het spoelmedium tenminste tegenover de kopvlakken van de zuiger is afgedicht.

1015947 4

Met het begrip "boorkop" wordt het bouwdeel aangeduid, dat met een axiaal kopvlak tegen het af te breken materiaal aanligt. Door de axiaal beweeglijke zuiger in het huis worden axiale slagen opgewekt op de boorkop, welke een kortstondige stijging van de oppervlaktedruk 5 tussen de boorkop en het af te breken materiaal bewerkstelligen.

De ook bij gebruikelijke boorkoppen voor het gericht boren aanwezige tanden en punten op de boorkop brengen tengevolge van een slag een verhoogd af breken van materiaal in het bijzonder van hard materiaal voort. Door het slagwerk laat het nuttig effect van het 10 afbreken van materiaal zich aanzienlijk verhogen. Daarbij is van belang, dat tussen het de axiale kracht overbrengend boorstangen-stelsel en de boorkop een verbindingsorgaan is aangebracht, dat axiale bewegingen tussen de boorkop en het boorstangenstelsel mogelijk maakt. Zou een dergelijk verbindingsorgaan ontbreken, dan zouden de slagen 15 niet slechts in het kopvlak van de boorkop ingeleid worden, maar ook in het aan de boorkop bevestigde boorstangenstelsel. Hierdoor zou enerzijds de voor het afbreken van materiaal te benutten slagenergie aanzienlijk verminderd worden, daar het vaak meerdere honderd meters lange stangenstelsel gemeenschappelijk met de boorkop zou moeten 20 worden versneld. Anderzijds wordt het risico van de beschadiging van het boorstangenstelsel verhoogd.

Tenslotte moet in ogenschouw worden genomen, dat het kanaal voor het spoelmedium tenminste van de kopvlakken van de zuiger wordt gescheiden. Een de zuiger aan de kopzijde omspoelend spoelmedium, in 25 het bijzonder een steunvloeistof, bestaande uit met water vermengd bentoniet zou een snelle axiale beweging van de zuiger verhinderen. Bij het tot stand brengen van de pilotboring, waarbij zich slechts aan een zijde van de boorkop een boorstangenstelsel aansluit, kan de spoelvloeistof uitsluitend axiaal door dit boorstangenstelsel naar de 30 boorkop worden getransporteerd. In dat geval moeten bijzondere maat regelen worden getroffen, welke de intrede van de spoelvloeistof in de aan de kopvlakken van de zuiger grenzende ruimtes vermijden. Aan het omtreksvlak kan de zuiger eventueel door de spoelvloeistof worden omspoeld, daar de hier aanwezige spoelvloeistof de axiale beweging van 35 de zuiger niet afremt. Zo kan bijvoorbeeld de vloeistof daartoe worden toegepast de zuiger aan zijn omtreksvlak in een draaibeweging te 1015947 5 brengen. Het is echter ook moge!ijk bijvoorbeeld door aanbrengen van een of meerdere afzonderlijke boringen voor de spoelvloeistof in het huis het spoel vloei stofkanaal geheel van het opneemorgaan van de zuiger te scheiden. Tenslotte kan door de zuiger een buis verlopen, 5 welke de spoelvloeistof naar de boorkop transporteert.

Een dergelijk toevoer van de spoelvloeistof door het huis voor het slagwerk heen is bij de vervaardiging van de pilotboring noodzakelijk. Indien daarentegen de verruimingsboring tot stand wordt gebracht waarbij de verruimingsboorkop via het boorstangenstelsel door 10 het pilot-boorgat wordt getrokken, moet het slagwerk aan de tegenover het boorstangenstelsel liggende zijde worden aangebracht. In dat geval kan ook de aandrijving voor de zuiger door de steunbuis plaatsvinden. Alternatief zou de steunvl oei stof kunnen worden toegevoerd door de steunbuis en de aandrijving door het boorstangenstelsel, bijvoorbeeld 15 met een aandrijffluïdum gevoed worden, ofschoon deze oplossing in de praktijk zeer duur is.

Boorhamers voor het vervaardigen van diepe gaten, welke in een huis een axiaal beweeglijke zuiger bezitten, die op een draaivast maar axiaal beweeglijk in het huis vastgehouden beitel -de boorkop-20 werkt, zijn uit de stand van de techniek bekend, bijvoorbeeld uit de Europese octrooiaanvrage EP-0 096 639 Al. Er bestond echter een aanzienlijk vooroordeel tegen een soortgelijke uitvoering van een inrichting voor het gericht boren, in het bijzonder op grond van de noodzakelijkheid van de toevoer van de spoel- en steunvloei stof door 25 het boorstangenstelsel. De bekende boorhamers voor diepe gaten worden ingezet bij rechte boringen, bij welke het boorstangenstelsel een kanaal voor de toevoer van spoellucht bezit. De spoellucht heeft zelfs bij hoge druk een bijzonder lage viscositeit en hindert vandaar niet de vrije beweging van de axiaal beweeglijke zuiger. Het kan in tegen-30 deel uitstekend als aandrijfmediurn voor de zuiger worden ingezet.

Bij gericht boren bestaat het spoelmedium uit de steun-vloeistof met water en een hoog aandeel aan bentoniet. Dit slibachtige medium hindert de vrije axiale beweging van de zuiger aanzienlijk en schijnt zo het met succes inzetten van een slagwerk in de weg te 35 staan. Verder schijnt geen noodzaak voor een slagwerk te bestaan, daar 1015947 6 het afbreken van materiaal in hoofdzaak door het spoelmedium plaatsvond.

Eerst de onderhavige uitvinding, welke de noodzakelijke scheiding van de loodrecht op de axiale beweging staande kopvlakken 5 van de zuiger van het spoelmedium voorstelt en de zwaktes van de werkwijze van gericht boren bij hardere materialen onderkent, schaft het vooroordeel tegen een slagwerk bij inrichtingen voor gericht boren af. Een slagwerk voor een verruimingsboor met aan weerszijden aangebrachte stangen/buizen heeft geen voorbeeld in de stand van de 10 techniek.

Zoals reeds vermeld is een aandrijving van de zuiger in het onderhavige geval met het spoelmedium op grond van de gel achtige, pasta-achtige consistentie van het spoelmedium moeilijk. Een succesvol oplossingsvoorstel zou daarin kunnen bestaan dat het spoelmedium het 15 omtreksvlak van de zuiger in axiale richting omstroomt en daarbij aan het omtreksvlak aangebrachte geleidingsribben, welke als schoepen van een loopwiel van een turbine werken, een draaibeweging van de zuiger veroorzaken. De zuiger kan met een contactvlak op een hellingvlak van het opneemorgaan in het huis draaien, waarbij het hellingvlak zich 20 enerzijds in omtreksrichting en anderzijds schuin op het radiale vlak van het huis uitstrekt. Zo wordt de in een draaiing aangedreven zuiger axiaal van de boorkop weggeschoven. Het aan de achterzijde gelegen kopvlak van de zuiger steunt zich af tegen een veerelement (bijvoorbeeld stalen veer of verend werkend gaskussen), zodat aan het einde 25 van het hellingvlak de zuiger door de veerkracht naar voren in richting van de boorkop wordt gedreven. Een dergelijk slagwerk lijkt op bekende slaginrichtingen voor slagboormachines, die aangeduid worden als palwerk of boorratel.

Alternatief kan de steunvloeistof geheel ver gehouden 30 worden van de zuiger. In dat geval is een andere aandrijving voor de slagbewegingen van de zuiger noodzakelijk. In het bijzonder bij een boorkop met een actieve sonde, welke een verzorging met stroom via een verzorgingskabel vereist is een elektrische zuigeraandrijving van voordeel. Hierbij kan de zuiger als anker en het de zuiger omgevende 35 huis als stator van een elektromotor worden uitgevoerd, waarbij de zuiger zich weer via een palwerk in axiale richting afsteunt. De 1015947 7 zuiger wordt elektrisch voor draai bewegingen aangedreven, welke met behulp van het pal werk en de aan de achterzijde gelegen veer omgezet worden in slagbewegingen. Door een elektrische aandrijving kan het slagwerk onafhankelijk van de toevoer van de spoel vloeistof in werking 5 gesteld worden. Bij een doorboren van zachte aardlagen kan het afbreken van materiaal uitsluitend door het spoelmedium bewerkstelligd worden. Zodra hardere aardlagen worden bereikt kan de slagaandrijving worden geactiveerd. Indien tegenover het boorstangenstelsel liggend een tweede stangenstelsel of buis aan de boorkop bevestigd is kan door 10 een van de stangenstel sel de spoel vloeistof en door de ander het aandrijfvermogen voor het slagwerk worden toegevoerd.

Ook verdere aandrijfmogelijkheden voor de zuiger (bijvoorbeeld hydraulisch of pneumatische aandrijvingen) zijn denkbaar.

Tijdens het tot stand brengen van de pilotboring moet de 15 boorkop een sonde voor de positiebepaling van de boorkop bezitten. Het is van belang, dat de sonde niet door de slagen van de zuiger kan worden beschadigd. Op grond hiervan is de sonde bij voorkeur in het huis achter het opneemorgaan voor de zuiger aangebracht.

Het verbindingsorgaan voor het mogelijk maken van de axiale 20 beweging tussen boorkop en boorstangenstelsel wordt overeenkomend met de van boorhamers voor diepe gaten bekende uitvoering tot stand gebracht door een stervormig meeneemprofiel aan een met de boorkop verbonden schacht, welke axiaal verschuifbaar in een stervormige uitsparing met een aantal zich axiaal uitstrekkende groeven in het 25 huis is vastgehouden. Op deze wijze ontstaat een in omtreksrichting vormsluitende verbinding, welke draai bewegingen van het huis betrouwbaar op de boorkop overbrengt. In axiale richting is een vrije beweeglijkheid van de boorkop ten opzichte van het huis gewaarborgd, welke bij voorkeur door eindaanslagen begrensd is. Tijdens het boren is voor 30 het volledig overbrengen van de slagenergie van de hamer op de bodem van de boring een axiale verschuifweg van de boorkop over enige centimeters voldoende.

Een dergelijk verbindingsorgaan is zowel voor het tot stand brengen van de pilotboring bij welke het boorstangenstelsel een 35 drukkracht op de boorkop uitoefent, als ook bij het tot stand brengen van de verruimingsboring, bij welke het boorstangenstelsel aan de ff 0 1 5 9 4 7 8 verruimingsboorkop trekt, met voordeel toepasbaar. De slagen van de zuiger ondersteunen de voortstuwbeweging van het boorstangenstelsel en bewerkstelligen kleine verschuivingen van de boorkop in richting van zijn vrijloop ten opzichte van het boorstangenstelsel.

5 Indien een tweede boorstangenstelsel of buis door de boorkop passief door het boorgat getrokken of geschoven wordt is het noodzakelijk een elastisch vervormbaar dempingselement voor de demping van de axiale krachten tussen boorkop en dit passief bewogen boorstangenstel sel aan te brengen. In dat geval trekt of schuift de 10 boorkop het boorstangenstelsel in richting van de voortstuwing. De slagen van de zuiger werken in dezelfde richting, zodat een ongedempt contact tussen boorkop en het getrokken of geschoven boorstangen-stelsel tot direct inleiden van de zuigerslagen in dit boorstangen-stelsel zou leiden.

15 Het de zuiger bezittende huis van de inrichting volgens de uitvinding kan gelijktijdig het stuurelement voor het sturen van de voortstuwrichting van de boorkop vormen. In dat geval is dit huis in lengterichting gekromd of afgebogen uit te voeren.

Indien de boorkop zelf als stuurkop met schuin vlak is 20 uitgevoerd kan het huis recht zijn. Zoals hierboven vermeld kan ook de inrichting volgens de uitvinding met een bij voorkeur door het spoel-medium aangedreven draaiaandrijving voor de boorkop zelf zijn uitgerust. Een dergelijke draaiende boorkop is in het algemeen met een gekromd huis als stuurelement uitgerust en leidt in verbinding met het 25 slagwerk volgens de uitvinding tot een volwaardige draai/slagboor, welke bij een gericht boren een wezenlijke vernieuwing vormt en aanzienlijke vermogensopvoeren tot gevolg heeft.

Hierna worden meerdere uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen 30 beschreven. De tekeningen tonen in:

Figuur 1 een schematische weergave van een inrichting voor het uitvoeren van het gericht boren,

Figuur 2 een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding in 1angsdoorsnede, 35 Figuur 3 een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding in 1angsdoorsnede, 1015947 9

Figuur 4 een derde uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding voor het tot stand brengen van een verruimingsboring in langsdoorsnede met getrokken boorkop, 5 Figuur 5 een vierde uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding voor het tot stand brengen van een verruimde boring in langsdoorsnede met geschoven boorkop.

In figuur 1 is de werkingswijze van het gericht boren te 10 onderkennen. Met een voortstuwmachine 1 wordt voor het tot stand brengen van een pilotboring een boorkop 2 met behulp van een boor- stangenstelsel 3 onder een hoek in de grond ingedreven. In de nabij heid van de boorkop 2 is een gebruikelijke magnetische sonde 4 aangebracht, welke het mogelijk maakt via een navigatiesysteem en een 15 bewakingseenheid telkens de nauwkeurige positie van de boorkop 2 vast te stellen. De voortstuwmachine 1 bezit een draaiinrichting waarmede het boorstangenstelsel 3 om zijn langsas gedraaid en in een bepaalde hoekstand vastgezet kan worden. Op deze wijze kan het vlak van de krommingsstraal van de tot stand gebrachte boring in willekeurige 20 richtingen onder een hoek geplaatst worden. De boring kan zodoende vergaand evenwijdig aan het aardoppervlak in willekeurige richtingen worden geleid. In het bijzonder kan de boring -zoals in figuur 1 te onderkennen- met een grote krommingsstraal vanaf een intrede-opening in de grond tot aan een uittrede-opening worden geleid, zodat zonder 25 een open bouw hindernissen, zoals gebouwen, waterlopen of verkeers- oppervlakken kunnen worden overwonnen.

Een pomp- en mengeenheid 5 voor een steunvloei stof, welke uit een mengsel uit bentoniet en water bestaat, is met het boorstangenstelsel 3 verbonden. De steunvloei stof wordt onder hoge druk 30 aan het boorstangenstelsel 3 toegevoerd en treedt uit uit spoelmond-stukken in de boorkop 2.

Na het gereed maken van de pilotboring wordt de boorkop 2, welke uit de uittrede-opening van de boring is uitgetreden, van het boorstangenstelsel 3 verwijderd. Aansluitend wordt in het algemeen een 35 verruimingsboorkop bevestigd aan het boorstangenstelsel 3, welke met het boorstangenstelsel 3 weer door de pilotboring wordt getrokken.

1015947 10

Daarbij wordt een aan de tegenover het boorstangenstelsel liggende zijde bevestigd stangenstelsel of steunbuis door het verruimde boorgat getrokken. Naar behoefte kan door verdere verruimingsboorkoppen, die door het boorstangenstelsel met behulp van de voortstuwmachine 1 5 afwisselend door de boring geschoven en getrokken worden, de borings-diameter verder worden vergroot.

Zowel bij de weergegeven boorkop 2 als ook bij een in figuur 1 niet weergegeven verruimingsboorkop wordt het wezenlijke aandeel van het afbreken van materiaal tijdens de boring door het uit 10 de spoel mondstukken van de boorkop 2 uittredende medium bewerkstelligd.

De figuren 2 tot 5 tonen drie verschillende uitvoeringsvormen van boorkoppen volgens de uitvinding. In figuur 2 is het voorste einde van het boorstangenstelsel 3 uit figuur 1 met een als 15 stuurschoen uitgevoerde boorkop 2 weergegeven. Het voorste kopvlak 6 van de boorkop 2 is tot de radiale richting van de tot stand te brengen boring hellend. Bij wijze van voorbeeld zijn twee uittrede-mondstukken 7, 8 weergegeven voor de spoelvloeistof, welke aan de boorkop 2 wordt toegevoerd door een axiaal kanaal 9 in het boor-20 stangenstelsel 3. Het uit het uittredemondstuk 8 uittredende medium stroomt langs een groef 19 in het oppervlak van de boorkop 2 en verdeelt zich aansluitend in het boorgat. Meerdere uittredemondstukken 7, 8 zijn verdeeld op de omtrek van de boorkop 2. Het kopvlak 5 van de boorkop 2 bezit verder geharde boorpunten 10.

25 De slaginrichting volgens de uitvinding is tussen het boorstangenstelsel 3 en de boorkop 2 ingevoegd. Deze bestaat uit een cilindervormig huis 11 waarin in een opneemorgaan 12 een axiaal beweeglijke zuiger 13 is opgenomen. Het achterste einde van het huis 11 is via een boutverbinding 14 verbonden met het boorstangenstelsel 30 3. In directe nabijheid van de boutverbinding 14 is aan het boor stangenstelsel 3 de magneetsonde 4 aangebracht.

De axiaal beweeglijke zuiger 13 slaat op een aan de boorkop 2 bevestigde en in het huis 11 instekende schacht 15, waardoorheen eveneens het kanaal 9 voor de steunvloei stof verloopt. Tussen de 35 boutverbinding 14 aan het huis 11 en de schacht 15 wordt het kanaal 9 gevormd door een buis 16, welke ten opzichte van het opneemorgaan 12 1015947 11 voor de zuiger 13 afgedicht is. De buis 16 is in de axiale boring in het huis 11 en in de axiale boring in de boorkop 2 afgedicht door afdichtringen. Op deze wijze wordt gewaarborgd, dat de steunvloeistof niet in het opneemorgaan 12 voor de zuiger 13 binnendringt en diens 5 axiale beweging niet hindert. In de boorkop 2 is de buis 16 axiaal verschuifbaar opgenomen, zodat de slagen van de zuiger 13 tot een axiale beweging van de zuiger 13 kunnen leiden. De in het huis 11 axiaal verschuifbaar opgenomen zuiger 13 bezit een doorgangsboring, waardoorheen de buis 16 zich bij voorkeur aanrakingsvrij uitstrekt. Zo 10 kan geen wrijving op de boorwand de axiale beweging van de zuiger 13 afremmen.

De aandrijving voor de zuiger 13 kan op willekeurige wijze worden uitgevoerd en is in de bijgevoegde tekeningen niet weergegeven. Bij voorkeur is aan de tegenover de boorkop 2 liggende zijde van de 15 zuiger 13 een veerelement aangebracht. De naar de boorkop 2 toege keerde kopzijde van de zuiger 13 steunt zich af op in omtreksrichting verlopende heilingsvlakken. De zuiger wordt door een aandrijving in een draaibeweging gebracht, zodat deze via de heilingvlakken glijdend zich van de schacht 15 van de boorkop 2 verwijdert en bij het einde 20 van de heilingvlakken op grond van de axiaal werkende veerkracht naar de schacht 15 toebeweegt.

De schacht 15 bezit een meeneemprofiel 17, dat in doorsnede een stervormige of tandkransvormige contour bezit en in aan de inwendige omtrek van het huis stervormig aangebrachte groeven 25 ingrijpt. Op deze wijze is de boorkop 2 draaivast en over een zekere axiale afstand beweeglijk met het huis 11 verbonden.

De figuur 3 toont een met de figuur 2 overeenkomende weergave, waarbij het huis 1Γ in axiale richting over de hoek a geknikt is. De hoek 0! bedraagt in het onderhavige geval ongeveer 3°. 30 De boorkop 2’ is rotatiesymmetrisch uitgevoerd en bezit -op soortgelijke wijze als de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm- uittrede-mondstukken 7’, 8’ voor de steunvloeistof. Verdere overeenkomstige bouwdelen zijn voorzien van dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 3.

35 In het bijzonder kan hier de rotatiesymmetrische boorkop V

via een (niet weergegeven) rotatie-aandrijfinrichting in draaibeweging 1015947 12 worden gebracht. Hetzij kan daartoe de boorkop 2’ draaibaar aan de schacht 15 zijn bevestigd of de schacht 15 draaibaar binnen het huis 1Γ zijn vastgehouden.

Verdere uitvoeringsvormen van de uitvinding tonen de 5 figuren 4 en 5. Hier zijn aan het met de voortstuwmachine verbonden boorstangenstelsel 3 verruimingsboorkoppen 2” en 2’” bevestigd, die met behulp van het boorstangenstelsel 3 enerzijds door het boorgat getrokken en anderzijds geschoven worden. Daar de verruimingsboorkoppen 2” en 2’” door de reeds tot stand gebrachte pilotboring 10 worden bewogen en zodoende niet meer moeten worden gestuurd zijn zij rotatiesymmetrisch uitgevoerd en kunnen tijdens het boren via een draaiaandrijving van de voortstuwmachine en het boorstangenstelsel 3 in draaiing worden gebracht.

De boorkop 2” uit figuur 4 is hier een verruimingsboor, 15 die de pilotboring opboort op een grotere diameter. Ook aan de ver-ruimingsboorkop 2” wordt via het kanaal 9 in het boorstangenstel sel 3 een spoelmedium (steunvloeistof) toegevoerd, dat via uittredemond-stukken 7, 8 en kanalen 19 in de boring wordt geleid.

Bij de door het boorstangenstelsel 3 getrokken verruimings-20 boorkop 2” bevindt het huis 11” met het slagwerk zich op de tegen over het boorstangenstel sel 3 liggende zijde van de boorkop 2”. Op het huis 11” sluit zich een verder stangenstelsel of een steunbuis 20 aan. Dit stangenstelsel of buis 20 dient voor het steunen van de verwijde boring en kan bijvoorbeeld een elektrische kabel voor de 25 aandrijving van de zuiger 13 van het slagwerk bezitten. Alternatief zal via dit stangenstelsel een medium voor de zuigeraandrijving worden toegevoerd. Ook het stangenstelsel 20 is via een meeneemprofiel 18 axiaal beweeglijk met de boorkop 2” verbonden. Daar het stangenstelsel 20 passief door de boorkop 2” wordt getrokken en de trek-30 beweging overeenkomt met de slagbeweging van de zuiger 13 is een elastisch dempingselement 21 aangebracht, dat de axiale bewegingen tussen de boorkop 2” en het stangenstelsel 20 dempt. Het dempingselement 21 draagt de voor het doortrekken van het stangenstelsel 20 noodzakelijke trekkracht over. Bij een stootsgewijze versnelling van 35 de boorkop 2” is een relatieve beweging tussen de boorkop 2” en het Ü0 1 5 94 7 13 stangenstelsel 20 mogelijk, zodat de slagen niet op het stangenstelsel 20 worden overgedragen.

Op soortgelijke wijze functioneert het slagwerk bij de verruimingsboorkop 2’” uit figuur 5, welke als tweede verruimingstrap 5 na het doortrekken van de boorkop 2” met behulp van de voortstuw-machine en van het boorstangenstelsel 3 door het boorgat wordt geschoven. De passieve buis of stangenstelsel 20 steunt zich ten opzichte van het huis 11’” af tegen een dempingselement 21’ door welke het in voortstuwrichting door de boring wordt geschoven. Hier is 10 het huis 11”’ met het slagwerk in boorrichting voor de boorkop 2”’ aangebracht en brengt de trekkrachten op de boorkop 2’” over.

Bij de beschouwing van de tekeningfiguren 2 tot 4 is in rekening te nemen, dat het hier om principiële schetsen gaat welke de belangrijkste functionele elementen van de uitvinding moeten aangeven. 15 Er zijn geen voor functie geschikte en monteerbare inrichtingen weergegeven. In het bijzonder is de slagaandrijving voor de zuiger willekeurig uit alle bekende aandrijfvarianten uit te kiezen en vandaar niet weergegeven. Verder ontbreken koppelingselementen, in het bijzonder voor de draai ontkoppeling tussen de verruimingsboorkoppen en 20 de passieve buizen of stangenstelsels. Dergelijke bouwelementen kunnen echter door de vakman zonder meer op grond van de aangegeven werkingswijzen voor ieder afzonderlijk geval tot stand gebracht worden.

1015947

Claims (21)

1. Inrichting voor het gericht boren met a) een boorkop (2, 2’, 2”, 2”’) welke bevestigd is 5 aan een boorstangenstelsel (3), b) een voortstuwinrichting (1) voor het opbrengen van een axiale voortstuwkracht op het boorstangenstelsel (3), c) een transportinrichting (5) voor de toevoer van een 10 spoelmedium aan de boorkop (2, 2’, 2”, 2”’) door een kanaal (9) in het boorstangenstelsel (3), met het kenmerk, dat aan de boorkop (2, 2’, 2”, 2”’) een huis (11, 1Γ, 11”, 1Γ”) is aangebracht, dat een opneemorgaan voor een axiaal beweeglijke zuiger (13) en een zuigeraandrijving voor de 15 opwekking van op de boorkop (2, 2’, 2”, 2”’) werkende slagen van de zuiger (13) bezit, waarbij een verbindingsorgaan (17) een axiale beweging tussen de boorkop (2, 2’, 2”, 2’”) en het boorstangenstelsel (3) mogelijk maakt en waarbij het kanaal (9) voor het spoelmedium tenminste ten opzichte van de kopvlakken van de zuiger (13) is 20 afgedicht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het kanaal voor het spoelmedium in het huis naast het opneemorgaan voor de zuiger is aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een 25 door de zuiger (13) verlopende buis (16) het kanaal voor het spoelmedium vormt.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de boorkop (2”, 2”’) een ringvormig werkvlak voor het verruimen van een pilotboring bezit en dat het huis (11”, 11”’) met 30 het opneemorgaan en de aandrijving voor de zuiger (13) op de tegenover het boorstangenstelsel (3) met het kanaal (9) voor het spoelmedium liggende zijde van de boorkop (2”, 2”’) is aangebracht.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat zich op het huis (11”, 1Γ) een steunbuis (20) aansluit. 1015947

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de steunbuis (20) via een verbindingsorgaan (18) axiaal beweeglijk met de boorkop (2”, 2’”) verbonden is.

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat 5 de aandrijving voor de zuiger (13) door de steunbuis (20) wordt gevoed.

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een fluïdumaandrijving de axiale slagbewegingen van de zuiger (13) tot stand brengt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het aandrijffluïdum voor de zuiger (13) door het spoelmedium wordt gevormd .

10. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat een elektrische aandrijving de axiale slagbewegingen van 15 de zuiger (13) tot stand brengt.

11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aandrijving de zuiger (13) in een draaibeweging brengt, waarbij de zuiger (13) en het opneemorgaan tegen elkaar aanliggende contactvlakken bezitten van welke tenminste een een in 20 omtreksrichting en hellend tot het radiale vlak van het huis verlopend gedeelte en een zich daarop aansluitend, in hoofdzaak axiaal verlopend gedeelte bezit en waarbij de tegenover de contactvlakken liggende kopzijde van de zuiger (13) zich tegen een veerelement afsteunt.

12. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk, dat aan de boorkop een bij voorkeur magnetische sonde (4) is toegevoegd, die in het huis (11) of het boorstangenstelsel (3) in voortstuwrichting achter het opneemorgaan voor de zuiger (13) is aangebracht.

13. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 30 kenmerk, dat het verbindingsorgaan (17, 18) tenminste een axiaal verlopende groef, waarin een uitsteeksel ingrijpt, omvat.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat groef en uitsteeksel enerzijds aan het huis (11) en anderzijds aan de boorkop (2, 2’, 2”, 2’”) zijn aangebracht. 1015947

15. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat groef en uitsteeksel enerzijds aan het huis en anderzijds aan het boor-stangenstelsel (3) resp. steunbuis (20) zijn aangebracht.

16. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 5 kenmerk, dat het verbindingsorgaan (18) een elastisch vervormbaar dempingselement (21, 2Γ) voor het dempen van de axiale krachten tussen boorkop (2”, 2’”) en stangenstelsel (20) bezit.

17. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de langsas van het huis (Γ) gekromd of onder een hoek 10 verloopt.

18. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de boorkop (2) als stuurkop met een schuin op de axiale richting verlopend vlak is uitgevoerd.

19. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met 15 het kenmerk, dat deze een draai aandrijving voor de boorkop (25) omvat, welke bij voorkeur door het spoelmedium wordt aangedreven.

20. Toepassing van een inrichting met a) een boorkop (2, 2’, 2”, 2’”) welke bevestigd is aan een boorstangenstelsel (3), 20 b) een voortstuwinrichting (1) voor het opbrengen van een axiale voortstuwkracht op het boorstangenstel sel (3), c) een transportinrichting (5) voor de toevoer van een spoelmedium aan de boorkop (2, 2’, 2”, 2’”) door 25 een kanaal (9) in het boorstangenstelsel (3), en d) een aan de boorkop (2, 2’, 2”, 2’”) aangebracht huis (11, 1Γ, 11”, 1Γ”), dat een opneemorgaan voor een axiaal beweeglijke zuiger (13) en een zuigeraandrijving voor de opwekking van op de boor- 30 kop werkende slagen van de zuiger (13) bezit voor het gericht boren.

21. Toepassing van een inrichting met a) een aan een boorstangenstelsel (3) bevestigde boorkop (2”, 2”’), welke een ringvormig werkvlak 35 bezit, 10159*2 b) een tegenover het boorstangenstelsel (3) liggende aan de boorkop (2”, 2’”) bevestigde steunbuis (20), c) een voortstuwinrichting (1) voor het opbrengen van 5 een axiale voortstuwkracht op het boorstangen stelsel (3), d) een transportinrichting (5) voor de toevoer van een spoelmedium aan de boorkop (2”, 2”’) door een kanaal (9) in het boorstangenstelsel (3), 10 e) een aan de boorkop (2”, 2’”) aangebracht huis (11), dat een opneemorgaan voor een axiaal beweeglijke zuiger (13) en een zuigeraandrijving voor de opwekking van op de boorkop (2”, 2’”) werkende slagen van de zuiger (13) bezit, 15 voor het verruimen van een pilotboring. 1015947