WO2001059248A1 - Verfahren zum einziehen von rohren in ein bohrloch und einziehbohrkopf zur durchführung dieses verfahrens - Google Patents

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WO2001059248A1
WO2001059248A1 PCT/AT2001/000033 AT0100033W WO0159248A1 WO 2001059248 A1 WO2001059248 A1 WO 2001059248A1 AT 0100033 W AT0100033 W AT 0100033W WO 0159248 A1 WO0159248 A1 WO 0159248A1
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Alois Pichler
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Alois Pichler
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    • E21B10/445—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts percussion type, e.g. for masonry
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/201—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes with helical conveying means
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring

Definitions

  • the invention relates to a method for pulling pipes into a borehole made in particular by means of a horizontal bore in the opposite direction to the production of the borehole, the borehole being enlarged during the pulling-in process by material borehole and the removed material being transported outwards through the pipe by means of a conveying medium counter to the drawing-in direction is as well as a pull-in drill head for performing this method with a housing with at least partially larger cross-section than the borehole, a device for rotationally fixed connection to the drill pipe and a device for attaching the pipe to be drawn in.
  • the borehole is widened after drilling, so that a pipe, such as a product pipe or a protective pipe, in which cables or the like can be retrofitted. can be moved, can be moved.
  • a so-called expanding head is mounted on the drill pipe and traverses the borehole against the drilling direction, widening it accordingly. Without such a widening, drawing in the tube is almost impossible, especially in the case of directed horizontal bores.
  • the expanding heads usually rotate with the drill pipe and cause displacement and stabilization of the soil on the inner walls of the borehole.
  • US Pat. No. 5,553,676 A describes an expansion head with a typical conical shape, which is connected to the drill pipe after the drilling process and compresses and thus enlarges the borehole.
  • US Pat. No. 5,687,805 A shows an expansion head in a pyramidal shape, on the surfaces of which a plurality of openings are provided, through which a liquid can be supplied for lubricating the bore. This enables easier return and easier pulling in of the pipe.
  • the pipe is connected to the rotating expander head and drill pipe via a coupling.
  • a disadvantage of these known expansion heads or methods for expanding boreholes or drawing in pipes is that no material removal takes place during the expansion, but only a displacement of the material.
  • drilling fluids such as bentonite
  • uncontrolled material degradation takes place in the borehole.
  • These methods work in certain soils, e.g. Humus soils, excellent, for coarse-grained soils, e.g. Gravel underground, but hardly.
  • the consequence of this is that the pipe gets stuck and has to be removed or finally pulled in again with enormous expenditure of time and money.
  • the condition of the soil for drilling is unknown, so there is almost always a risk of the pipe getting stuck.
  • EP 578 034 Al describes a method of the type indicated above for threading tubes in a by means Horizontalboh ⁇ tion produced wellbore, wherein the first prepared the pilot hole and then the drill head is replaced with a widening head and the soil peeled off from the expanding head and the Conveying or product pipe is removed, a detergent supporting the promotion can be used.
  • the construction according to this document consists of an expanding head and a separate adapter piece with entry openings for the soil. The soil peeled off by the expanding head is spread over the circumferential or Conveying grooves are removed and passed through openings in the adapter piece into the conveyor or product pipe. Before the removed material is passed on to the adapter piece, it must be conveyed along the circumferential or conveying groove along the jacket of the expander head, friction losses occurring, which can result in considerable delays when the product pipe is drawn into the borehole.
  • the object of the present invention is to provide a method by which the widening of the borehole and thus the drawing in of a pipe can be carried out quickly and reliably.
  • the object of the invention is to provide a pull-in drill head for carrying out this method.
  • the object of the invention is achieved in that the material removed by a pull-in drill head is passed on through the pull-in drill head to the pipe.
  • the method according to the invention can be carried out particularly quickly, which can save valuable time. Gaseous and / or liquid media can be used as the conveying media. This makes horizontal drilling even more attractive compared to other, for example open, designs, if these are possible at all.
  • sewer pipes, cables or the like can quickly be made in practice in a few days without the need for earth movements. be relocated.
  • the pull-in process can be carried out even more quickly and reliably.
  • preparation of the surrounding material means, for example, crushing, cooling, heating, liquefying or the like of the material.
  • the object of the invention is also achieved by a Drill head for performing the method described above with a housing with at least partially larger cross-section than the borehole, an Eir.cardi for rotationally fixed connection to the drill pipe and a device for attaching the pipe to be pulled, in which tools for material removal are arranged on the housing and that Housing has openings in its casing for receiving the removed material, and in which at least one feed line for the conveying medium opens into the interior of the housing.
  • the pull-in drilling head according to the invention brings about controlled material removal in the interior of the borehole and the targeted removal of the same against the pulling-in direction.
  • the pipe can be pulled into the enlarged borehole quickly and easily with a significantly reduced risk of getting stuck.
  • Processing tools for comminuting the material in the housing of the pull-in drilling head are advantageously provided in the housing. This enables unhindered further transport of the material.
  • the tools on the housing and the preparation tools in the housing can consist, for example, of sintered material and can be soldered onto the housing.
  • the housing of the pull-in drilling head has an essentially cylindrical shape.
  • the cylindrical shape results in close contact of the lateral surface of the pull-in drilling head with the inner wall of the borehole, which is why the material passes in a suitable manner through the openings in the casing of the housing into the interior of the drilling head and can be transported away from there through the pipe.
  • the widening and pulling-in process can be facilitated by an at least partially conical shape of the housing of the pull-in drilling head.
  • a pull-in drill head also has improved properties, on the housing of which openings are also arranged on the front end side with respect to the pull-in direction, via which excess material can be removed from the borehole through the housing of the pull-in drill head and the pipe.
  • the openings are slot-shaped and, viewed from the outside in the direction opposite to the direction of conveyance, are oriented in the direction of the center of rotation against the direction of rotation, possibly with an increasing slot width, an improved forced conveying of the removed material into the interior of the pull-in drilling head reached.
  • the maximum slot width is chosen to be as large as the smallest opening in the course of the further transport of the material through the pull-in drilling head. This effectively prevents the openings or passages provided in the pull-in drill head from becoming blocked by excessively large material parts.
  • a conveyor screw arranged in front of the front of the housing causes the material to be positively conveyed in the direction of the drawing-in drill head and thus accelerates and facilitates the expansion and drawing-in process.
  • a screw conveyor is arranged on the housing of the pull-in drilling head, which is set up so that when the pull-in drilling head rotates during operation, the material is transported in the direction of the front side of the housing, a further improvement in the material conveyance towards the inside of the pull-in drilling head can be achieved.
  • the screw conveyor can be manufactured by welding a round steel on the outside of the housing of the pull-in drilling head in a spiral.
  • forced conveying can also take place through a profile with a rectangular cross section, or forced conveying can be achieved through a corresponding groove on the housing surface of the draw-in drilling head.
  • the material that is not immediately picked up via the openings on the end face of the pull-in drill head and is removed and loosened on the outer surface of the pull-in drill head is transported against the conveying direction to the end face of the pull-in drill head, where it passes through the corresponding openings in the casing or on the end face of the pull-in drill head gets into its interior, is softened or processed accordingly and is finally transported through the pipe.
  • a transport hose is arranged inside the pipe to be pulled in and connected to the device for fastening the pipe to be pulled in, the material removed can be removed by the transport hose, thereby protecting the pipe from dirt and damage. As a result, for example, the tube does not need to be cleaned before cables or the like are inserted.
  • Substantially tensioned balancing cable is arranged, which is connected on one side to the device for fastening the tube and on the other side at the open end of the tube to a balancing plate or the like, which has larger dimensions than the inside diameter of the tube.
  • the counter pull rope is preferably made of steel and absorbs the tensile forces when the tube is pulled in. In addition to a crack in the pipe, constriction of the pipe is also effectively prevented.
  • a feed line for a liquid medium is arranged in the tube, which leads to the casing of the housing.
  • the supplied liquid can reduce the friction of the casing of the housing of the pull-in drill head on the inner wall of the borehole.
  • the liquid such as bentonite, is used to build up a hydrostatic pressure and to support the material in the borehole.
  • the feed line for the liquid medium opens into an annular space formed between the rotating casing of the housing and the fixed part of the feed drilling head, the liquid lubricant is optimally distributed and thus effective lubrication and support takes place.
  • the supply line for the liquid medium is connected to a tap which is both opens on the outside of the casing of the housing as well as in the pipe or any transpos hose.
  • the tap can be formed by an appropriately designed pipe section.
  • openings are provided on the drill pipe in front of the pull-in drill head or on the rotationally fixed connection to the drill pipe, through which openings the conveying medium can exit. This lubricates the drilling process and facilitates the removal of the loose material in the direction of the target pit. After the gaseous or liquid medium seeks the path of least resistance, it is directed towards the openings to the drill head and the material is thus transported through the drill head in the direction of the pipe or transport hose.
  • the openings on the drill pipe in front of the single drill head or on the rotationally fixed connection with the drill pipe in the direction of the end face of the pull-in drill head and, if necessary, in the form of nozzles an even better softening and preparation of the removed material can be achieved in front of the pull-in drill head, since the gaseous or liquid conveying medium moves the material in the direction which promotes openings located on the end face of the pull-in drilling head.
  • the orientation in the direction of the end face of the pull-in drill head can be formed, for example, by a cone on the drill string, in that a plurality of openings which are oriented from the drill string in the direction of the end face of the pull-in drill head are provided.
  • the or, in the case of several supply lines, at least one supply line for the conveying medium in the interior of the housing is designed as an injector, which injector points into the tube or the possible transport hose.
  • a screw conveyor is arranged on the injector, which is at most surrounded by a cylindrical screw casing, the targeted material removal can be further improved.
  • the removed material is forced through the casing by the screw conveyor and comminuted accordingly at any recesses in the casing.
  • the injector is designed as a jackhammer, wherein a valve is arranged in the injector, which closes when the delivery medium is introduced, so that the injector is moved in the axial direction, and a hammer weight on the head of the injector and also a spring for returning the injector in If its starting position is provided, material located in the interior of the pull-in drilling head can be further reduced in size, where ⁇ can be further increased by the conveying effect.
  • the housing of the pull-in drilling head is connected to the drill pipe via a planetary gear, it can be achieved that the casing is opposite the drill pipe and the associated pipe rotating test connected devices moved so that the material located inside the pull-in drill head is ground.
  • the housing or the casing of the pull-in drill head must be stored accordingly on the drill pipe and on the rest of the pull-in drill head.
  • the housing is double-walled to form a cavity, in which cavity both the jacket-side and any front-side openings and at least one feed line for the conveying medium open, and that the cavity connects to it ends in the pull-in direction in the pipe or any transport hose.
  • Such a construction is simpler than the variant with an injector.
  • the device for fastening the tube and any transport hose is preferably formed by a swivel arranged in the interior of the housing.
  • the swivel acts as a counter bearing between the rotating drill pipe and the pipe.
  • a protective sleeve with an end that tapers conically against the conveying direction is arranged around the fixed part of the pull-in drilling head connected to the tube.
  • Fig.l and Fig.2 schematically a horizontal drilling process and the subsequent expansion and pulling process
  • 3 shows a known expanding head
  • FIG. 4 shows an embodiment of the pull-in drilling head according to the invention in cross section
  • FIG. 6 shows the dentail area VI of the pull-in drilling head according to FIG. 4 in a modified form in cross section
  • Fig. 7 is a sectional view of a modified embodiment of the pull-in drill head.
  • FIG. 8 shows a view against the conveying direction of the pull-in drilling head according to FIG. 7.
  • Fig.l the principle of a controlled horizontal drilling under a river 1 is shown schematically.
  • a so-called starting pit 2 is assumed and the drilling is carried out with the aid of a drill head 4 attached to a drill pipe 5.
  • An inclined surface, the so-called control surface, and various measuring devices are attached to the drill pipe 5.
  • the rotation of the drill pipe 5 is suspended and the direction is corrected by hydraulically pressing the drill pipe 5 over the control surface by counteracting the soil.
  • a corresponding tunneling machine 3 is arranged in the starting pit 2 and the drilling head 4 is driven in the corresponding direction.
  • FIG. 2 shows the opening or pulling-in operation following the drilling operation, in which an expansion head 7 is mounted on the drill pipe 5.
  • the expansion head 7 generally has a bearing 8, so that the pipe 9 to be drawn in can be drawn into the borehole without rotation. After completing the expanding and pulling-in process, the desired cables or the like can finally be pulled through the tube 9.
  • Figure 3 is an on head 7 according to the prior art shown, which has a generally conical shape and is rotatably connected to the drill string 5.
  • the tube 9 is rotatably connected to the expander head 7 via an already mentioned bearing 8, so that it is not subjected to any rotation which would make it more difficult for the tube 9 to be drawn into the borehole.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the pull-in drill head 10 according to the invention, which is connected to the drill string 5 in a rotationally fixed manner, for example by a screw connection, and to which the pipe 9 is connected via corresponding pipe clamps 11.
  • This embodiment of the invention comprises an essentially cylindrical housing 12 of the pull-in drilling head 10, which is provided at least on its end face with a number of tools, for example in the form of knives 13.
  • openings 14 are preferably provided uniformly distributed over the circumference, through which the removed material of the borehole can get into the interior of the housing 12.
  • reaming tools 43 can be provided for comminuting the material.
  • a gaseous and / or liquid conveying medium is introduced into the pull-in drill head 10 under pressure, where it opens into an injector 16 and exits in the interior of the pipe 9 counter to the pull-in direction.
  • the injector 16 acts like a jet pump. To increase the conveying effect can be on the drill pipe 5 and the associated connecting part of the
  • Retractable drilling head 10 and a screw conveyor 17 can be arranged on the injector 16.
  • openings 18 can be provided in front of the drill head 10 on the drill pipe 5 or on the connection to the pull-in drill head 10, through which the conveying medium can escape and cause the material to soften, which in turn promotes the material transport through the openings 14, 15 in the housing 12 ,
  • the pull-in drilling head 12 is lubricated by liquid medium.
  • the liquid emerging in the injector 16 or the gaseous medium or the mixture causes a negative pressure in the interior of the housing 12, so that the Material removed on the casing of the housing 12 automatically selects the path of least resistance through the openings 14 on the casing of the housing 12 and, if necessary, through the openings 15 on the end face of the housing and is transported away through the pipe 9 by the conveyed medium.
  • a bearing 19 is arranged in the interior of the housing 12.
  • a transport hose 20 can be provided coaxially inside the pipe, through which the removed material together with the conveying medium is transported in the direction of the target pit 6.
  • a pulling rope 21 can be connected to the pulling-in drill head 10, which rope is firmly connected to a pulling plate 22 at the end of the pipe 9.
  • the counter-tension plate 22 has a larger diameter than the tube 9 and thus protects the tube 9 against excessive tensile stresses.
  • an annular space 23 is formed between the rotating housing 12 of the pull-in drilling head 10 and the fixed part connected to the tube 9, through which an lubricant can be supplied.
  • the lubricant can be supplied from the target pit 6 through a corresponding line 24 to the lubrication chamber 23, and is distributed there quickly and evenly over the circumference by the mutual rotary movement of the rotating housing 12 and the fixed part of the pull-in drilling head 10.
  • the lubricant or transport medium supplied from the direction of the target pit 6 can be used both for the lubrication of the pull-in drill head 10 and for the removal of the removed material through the removal hose 20.
  • the liquid medium supplied via line 24 from target pit 6 can be used to clean cavity 27 of pull-in drilling head 10. All that is necessary for this is that a corresponding extension of the line 24 to the cavity 27 of the pull-in drilling head 10 is provided.
  • the variant according to FIG. 5 is a pull-in drill head 10 without an injector 16.
  • the housing 12 of the pull-in drill head 10 has, as is conventional in the case of expanding drill heads, partly conical and partly cylindrical shape and has one on its jacket and possibly also on its end face row of Openings 14, 15 through which the material can get into the interior of the boring head 10.
  • the medium to be conveyed is introduced into the cavity 27 of the double - walled boring head 10 via the drill pipe 5 or a feed line running therein, where it ends at the end in the pipe 9 or the transport hose 20 opens.
  • the controlled removed material of the borehole is introduced through the openings 14, 15 into the cavity 27 of the pull-in drilling head 10 and conveyed through the transport medium into the pipe 9 or the transport hose 20 and ejected in the direction of the target pit 6.
  • a swivel 26 is arranged in the pull-in drill head 10 in a manner known per se.
  • FIG. 6 shows the detail VI from FIG. 4 in a modified form in cross section.
  • the injector 16 connected to the drill pipe 5 is provided on its outside with a screw conveyor 17, which can be produced, for example, by a round steel welded onto the thread.
  • the direction of the thread of the screw conveyor 17 is selected so that when the drill pipe 5 and thus the injector 16 rotate, the material located inside the pull-in drill head 10 is conveyed counter to the conveying direction, that is to say in the direction of the tube 9.
  • the injector 16 provided with the screw conveyor 17 is surrounded by an enclosure 29 which has an essentially cylindrical shape.
  • the casing 29 is connected to the tube 9 in a rotational test.
  • the relative movement of the injector 16 relative to the casing 29 results in a forced conveyance of the material.
  • recesses 30 can be provided on the border 29, as a result of which larger material parts are shredded at the corresponding edges.
  • the gaseous or liquid delivery medium can be introduced via the injector opening 28 to soften and process the material located inside the pull-in drill head.
  • the injector 16 is designed as a pneumatic hammer, so that the material parts that have entered the pull-in drill head 10 through the openings 15 can be further shredded, and thus the conveying of the removed material still can be further facilitated.
  • the injector 16 is axially displaceable via a
  • Neten gear 35 connected to the housing 12.
  • the housing is arranged on the pull-in drill head via bearings 36, for example plain bearings, and is likewise supported on the drill rod 5 via a bearing 37.
  • a corresponding step-up or step-down of the planetary gear 35 ensures that the rotational movement of the housing 12 relative to the drill pipe 5 and the devices connected to it in a rotationally fixed manner, such as the webs 34, takes place more slowly or more quickly.
  • the material located in the cavity 27 of the pull-in drilling head 10 is comminuted like in a mill by the relative movement of the parts.
  • the support of the rotating parts of the retractable drilling head 10 compared to those with the pipe
  • the protective sleeve 24 at the end of the pull-in drill head 10 on the conveying side which is connected to the fixed part, for example to the pipe clamp 11.
  • a bayonet lock or the like is used, for example, for the rapid connection of the protective sleeve 42.
  • the protective sleeve 42 is conically tapered, so that a movement against the conveying direction is possible without hindrance.
  • Preparation tools 43 for comminuting the material can be provided in the interior of the housing 12.
  • the above-mentioned webs 34 and the injector 16 designed as a jackhammer also act as tools for processing the material located in the interior of the pull-in drilling head 10.
  • FIG. 8 shows a view of the pull-in drilling head 10 according to FIG. 7 against the conveying direction.
  • slot-shaped openings 15 are arranged, which are oriented from the outside in the direction of the center of rotation against the direction of rotation X and which have a slot width that increases at most. This will force the removed matrix into the interior of the pull-in drill head

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einziehen von Rohren in ein mittels Horizontalbohrung hergestelltes Bohrloch in entgegengesetzter Richtung der Herstellung, wobei das Bohrloch während des Einziehvorganges durch Materialabtragung vergrössert wird und das abgetragene Material mittels eines Fördermediums entgegen der Einziehrichtung durch das Rohr nach Außen abtransportiert wird. Für möglichst rasches und zuverlässiges Einziehen eines Rohres (9) ist vorgesehen, dass das von einem Einziehbohrkopf (10) abgetragene Material durch den Einziehbohrkopf (10) hindurch zum Rohr (9) weitergeleitet wird. Durch die Zwangsförderung durch den Einziehbohrkopf (10) hindurch werden Reibungsverluste vermieden. Eine Ausführungsform eines zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Einziehbohrkopfes (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (12) Werkzeuge, beispielsweise Messer (13) zur Materialabtragung angeordnet sind und das Gehäuse (12) in seinem Mantel Öffnungen (14) zur Aufnahme des abgetragenen Materials aufweist, und dass zumindest eine Zuleitung für das Fördermedium in das Innere des Gehäuses (12) mündet.

Description

Verfahren zum Einziehen von Rohren in ein Bohrloch und Einziehbohrkopf zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einziehen von Rohren in ein insbesondere mittels Horizontalbohrung hergestelltes Bohrloch in entgegengesetzter Richtung der Herstellung des Bohrloches, wobei das Bohrloch während des Einziehvorganges durch Materialbatragung vergrößert wird und das abgetragene Material mittels eines Fördermediums entgegen der Einziehrichtung durch das Rohr nach außen abtransportiert wird sowie einen Einziehbohrkopf zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Gehäuse mit zumindest teilweise größerem Querschnitt als das Bohrloch, einer Einrichtung zur drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge und einer Einrichtung zur Anbringung des einzuziehenden Rohres .
Horizontalbohrungen in Erdreich oder Stein werden heutzutage dort durchgeführt, wo eine offene Bauweise unmöglich bzw. zu kostspielig wäre. Solche Bohrungen werden insbesondere für Kanalisation und Kabelverlegung durchgeführt. In verbautem Gebiet werden Horizontalbohrung unter Hauptverkehrslinien, Gebäuden und Denkmälern für verschiedenste Anwendungen durchgeführt. Aber auch in unverbautem Gebiet werden derartige Bohrungen z.B. für Entwässerungszwecke oder auch zur Verlegung eines Kabels, beispielsweise unter einem Fluss, angewendet. Die Bohrung erfolgt entweder ungesteuert oder gesteuert durch einen entsprechend ausgerüsteten Bohrkopf. Beispielsweise genügt beim Durchbohren eines dammförmigen Geländes eine ungesteuerte Bohrung in im Wesentlichen horizontaler Richtung. Hingegen ist beim Durchbohren beispielsweise eines Flussbettes eine Richtungsteuerung erforderlich, da sonst der gekrümmte Verlauf unter dem Flussbett nicht realisiert werden kann. Zu diesem Zweck befinden sich im Bohrköpf Mess- und Steuereinrichtungen, welche die Richtung des Bohrkopfes erfassen und diesen bei Abweichung von der geplanten Bohrrichtung entsprechend verstellen, beispielsweise hydraulisch. Je nach Beschaffenheit des Erdreichs fällt das Bohrloch in einem bestimmten Ausmaß wieder in sich zusammen. Besondere Probleme bereitet in dieser Hinsicht sehr grobes Erdreich, wie z.B. Schotter.
Das Bohrloch wird nach erfolgter Bohrung erweitert, so dass ein Rohr, wie zum Beispiel ein Produktrohr oder ein Schutzrohr, in welchem nachträglich Kabel od. dgl . verlegt werden können, eingezogen werden kann. Zu diesem Zweck wird nach dem Bohrvorgang an das Bohrgestänge ein sogenannter Aufweitkopf montiert und entgegen der Bohrrichtung das Bohrloch durchfahren und dieses dadurch entsprechend aufgeweitet. Ohne eine solche Aufweitung ist insbesondere bei gerichteten Horizontalbohrungen ein Einziehen des Rohres nahezu unmöglich. Die Aufweitköpfe rotieren in der Regel mit dem Bohrgestänge mit und bewirken eine Verdrängung und Stabilisierung des Erdreiches an den Innenwänden des Bohrloches. Beispielsweise beschreibt die US 5 553 676 A einen Aufweitkopf mit typischer konischer Form, der nach dem Bohrvorgang mit dem Bohrgestänge verbunden wird und das Bohrloch verdichtet und somit vergrößert.
Die US 5 687 805 A zeigt einen Aufweitkopf in pyramidenförmiger Gestalt, auf dessen Flächen mehrere Öffnungen vorgesehen sind, über die eine Flüssigkeit zur Schmierung der Bohrung zugeführt werden kann. Damit ist eine leichtere Rückführung und ein leichterer Einzug des Rohres möglich. Das Rohr ist über eine Kupplung mit dem rotierenden Aufweitkopf und Bohrgestänge verbunden.
Ein Nachteil dieser bekannten Aufweitköpfe bzw. Verfahren zum Aufweiten von Bohrlöchern oder Einziehen von Rohren besteht darin, dass kein Materialabtrag bei der Aufweitung stattfindet, sondern nur eine Verdrängung des Materials . Bei der Verwendung von Bohrspülmitteln, wie zum Beispiel Bentonit findet durch Ausspülen ein unkontrollierter Materialabbau im Bohrloch statt. Diese Methoden funktionieren in bestimmten Böden, wie z.B. Humusböden, ausgezeichnet, bei grobkörnigen Böden, wie z.B. Schot- teruntergrund, allerdings kaum. Die Folge davon ist, dass das Rohr stecken bleibt und mit enormem Zeit- und Kostenaufwand wieder entfernt bzw. endgültig eingezogen werden muss. Die Beschaffenheit des Bodens bei Bohrungen ist allerdings in den meisten Fällen unbekannt, so dass das Risiko eines Steckenbleibens des Rohres nahezu immer besteht.
Die EP 578 034 AI beschreibt ein Verfahren der oben angegebenen Art zum Einziehen von Rohren in ein mittels Horizontalboh¬ rung hergestelltes Bohrloch, bei dem zuerst die Pilotbohrung hergestellt und anschließend der Bohrkopf durch einen Aufweitkopf ersetzt wird und das Erdreich vom Aufweitkopf abgeschält wird und über das Förder- oder Produktrohr abgefördert wird, wobei ein die Förderung unterstützendes Spülmittel eingesetzt werden kann. Die Konstruktion gemäß diesem Dokument besteht aus einem Aufweitkopf und einem davon getrennten Adapterstück mit Eintrittsöffnungen für das Erdreich. Das vom Aufweitkopf abgeschälte Erdreich wird über an dessen Mantel schraubenförmig verlaufende Umfangs- bw. Fördernuten abgefördert und durch Öffnungen im Adapterstück in das Förder- oder Produktrohr weitergeleitet. Bevor das abgetragene Material in das Adapterstück weitergeleitet wird, muss es über die Umfangs- bzw. Fördernut am Mantel des Aufweitkopfs entlang befördert werden, wobei Reibungsverluste auftreten, durch welche erhebliche Verzögerungen beim Einziehen des Produktrohres in das Bohrloch entstehen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, durch welches die Aufweitung des Bohrloches und damit das Einziehen eines Rohres rasch und zuverlässig durchführbar ist. Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Einziehbohrkopfes zur Durchführung dieses Verfahrens .
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch gelöst, dass das von einem Einziehbohrköpf abgetragene Material durch den Einziehbohrkopf hindurch zum Rohr weitergeleitet wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren findet während des Einzieh- bzw. Aufweitvorganges keine Verdrängung des Materials allein, sondern eine gezielte Abtragung und ein Abtransport über den Innenraum des Einziehbohrkopfes statt, wodurch auch bei groben Untergründen ein gewisser Mindestbohrdurchmesser mit hoher Sicherheit erzeugt werden kann und somit das Rohr sicher und rasch in das Bohrloch eingezogen werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders rasch durchführbar wodurch wertvolle Zeit eingespart werden kann. Als Fördermedien kommen gasförmige und bzw. oder flüssige Medien in Frage. Dadurch werden Horizontalbohrungen noch attraktiver gegenüber anderen, beispielsweise offenen Bauweisen, sofern diese überhaupt möglich sind. So können in der Praxis in wenigen Tagen, ohne notwendige Erdbewegungen, rasch Kanalrohre, Kabel od. dgl . verlegt werden.
Wenn das Fördermedium dem umliegenden Material zu dessen Aufweichung und Aufbereitung vor dem Abtragen zugeführt wird, kann der Einziehvorgang noch rascher und zuverlässiger durchgeführt werden. Unter dem Begriff "Aufbereitung des umliegenden Materials" ist zum Beispiel ein Zerkleinern, Kühlen, Erhitzen, Verflüssigen od. dgl. des Materials zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch einen Einzieh- bohrkopf zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit einem Gehäuse mit zumirdest teilweise größerem Querschnitt als das Bohrloch, einer Eir.richtung zur drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge und einer Einrichtung zur Anbringung des einzuziehenden Rohres gelöst, bei welchem am Gehäuse Werkzeuge zur Materialabtragung angeordnet sind und das Gehäuse in seinem Mantel Öffnungen zur Aufnahme des abgetragenen Materials aufweist, und bei welchem zumindest eine Zuleitung für das Fördermedium in das Innere des Gehäuses mündet. Der erfindungsgemäße Einziehbohrkopf bewirkt eine kontrollierte Materialabtragung im Inneren des Bohrloches und den gezielten Abtransport desselben entgegen der Einziehrichtung. In das vergrößerte Bohrloch kann das Rohr rasch und einfach mit erheblich reduzierter Gefahr eines Steckenbleibens eingezogen werden.
Vorteilhafterweise sind im Gehäuse Aufbereitungswerkzeuge zur Zerkleinerung des Materials im Gehäuse des Einziehbohrkopfes vorgesehen. Dadurch kann ein ungehinderter Weitertransport des Materials gewährleistet werden. Die Werkzeuge am Gehäuse sowie die Aufbereitungswerkzeuge im Gehäuse können beispielsweise aus Sintermaterial bestehen und auf dem Gehäuse aufgelötet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt das Gehäuse des Einziehbohrkopfes im Wesentlichen zylindrische Form. Durch die zylindrische Form resultiert ein enger Kontakt der Mantelfläche des Einziehbohrkopfes mit der Innenwand des Bohrloches, weshalb das Material in geeigneter Weise durch die Öffnungen am Mantel des Gehäuses in das Innere des Bohrkopfes gelangt und von dort durch das Rohr abtransportiert werden kann.
Durch eine zumindest teilweise konische Form des Gehäuses des Einziehbohrkopfes kann der Aufweit- und Einziehvorgang erleichtert werden.
Verbesserte Eigenschaften besitzt auch ein Einziehbohrköpf, an dessen Gehäuse an der in Bezug auf die Einziehrichtung vorderen Stirnseite ebenfalls Öffnungen angeordnet sind, über die überschüssiges Material aus dem Bohrloch durch das Gehäuse des Einziehbohrkopfes und das Rohr abtransportiert werden kann.
Wenn die Öffnungen schlitzförmig und entgegen der Förderrichtung gesehen von außen in Richtung der Drehmittelachse entgegen der Drehrichtung verlaufend orientiert sind, allenfalls mit größer werdender Schlitzbreite, wird eine verbesserte Zwangsförderung des abgetragenen Materials in das Innere des Einziehbohr- köpfes erreicht. Dabei wird die maximale Schlitzbreite so groß gewählt wie es der kleinsten Öffnung im Verlauf des Weitertransports des Materials durch den Einziehbohrkopf entspricht. Dadurch kann eine Verstopfung der im Einziehbohrkopf vorgesehenen Öffnungen oder Durchtritte durch zu große Materialteile wirkungsvoll vermieden werden.
Durch eine vor der Stirnseite des Gehäuses angeordnete Förderschnecke wird eine Zwangsförderung des Materials in Richtung Einziehbohrköpf und somit eine Beschleunigung und Erleichterung des Aufweit- und Einziehvorganges bewirkt.
Wenn am Gehäuse des Einziehbohrkopfes eine Förderschnecke angeordnet ist, welche so eingerichtet ist, dass bei Drehung des Einziehbohrkopfes im Betrieb das Material in Richtung der Stirnseite des Gehäuses transportiert wird, kann eine weitere Verbesserung der Materialförderung in Richtung des Inneren des Einziehbohrkopfes erreicht werden. Die Förderschnecke kann im einfachsten Fall dadurch hergestellt werden, dass ein Rundstahl außen am Gehäuse des Einziehbohrkopfes spiralförmig aufgeschweißt wird. Anstelle eines Rundstahls kann auch eine Zwangsförderung durch ein Profil mit rechteckigem Querschnitt erfolgen oder die Zwangsförderung durch eine entsprechende Nut an der Gehäuseoberfläche des Einziehbohrkopfes erreicht werden. Dadurch wird das nicht sofort über die Öffnungen an der Stirnseite des Einziehbohrkopfes aufgenommene Material, welches an der Außenfläche des Einziehbohrkopfes abgetragen und gelockert wird, entgegen der Förderrichtung zur Stirnseite des Einziehbohrkopfes transportiert, wo es über die entsprechenden Öffnungen am Mantel oder an der Stirnseite des Einziehbohrkopfes in dessen Innenraum gelangt, entsprechend aufgeweicht oder aufbereitet und schließlich über das Rohr hindurch abtransportiert wird.
Wenn im Inneren des einzuziehenden Rohres ein Transportschlauch angeordnet und mit der Einrichtung zur Befestigung des einzuziehenden Rohres verbunden wird, kann die Abführung des abgetragenen Materials durch den Transportschlauch erfolgen, wodurch das Rohr vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt wird. Dadurch braucht beispielsweise das Rohr vor dem Einlegen von Kabeln od. dgl. nicht gereinigt werden.
Zum Schutz des einzuziehenden Rohres vor Zerstörung ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass im Inneren des Rohres und des allfälligen Transportschlauch.es ein im Wesentlichen gespanntes Gegenzugseil angeordnet ist, welches auf seiner einen Seite mit der Einrichtung zur Befestigung des Rohres und auf seiner anderen Seite am offenen Ende des Rohres mit einer Gegenzugplatte od. dgl. verbunden ist, welche größere Abmessungen als der Innendurchmesser des Rohres aufweist. Das Gegenzugseil besteht vorzugsweise aus Stahl und nimmt die Zugkräfte beim Einziehen des Rohres auf. Neben einem Riss des Rohres wird auch ein Einschnüren desselben wirkungsvoll verhindert.
Zur Schmierung des Einziehbohrkopfes ist eine Zuleitung für ein flüssiges Medium im Rohr angeordnet, welche am Mantel des Gehäuses mündet. Durch die zugeführte Flüssigkeit kann die Reibung des Mantels des Gehäuses des Einziehbohrkopfes an der Innenwandung des Bohrloches herabgesetzt werden. Darüber hinaus dient die Flüssigkeit, wie zum Beispiel Bentonit zum Aufbau eines hydrostatischen Druckes und zur Materialabstützung im Bohrloch.
Wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die Zuleitung für das flüssige Medium in einem zwischen dem rotierenden Mantel des Gehäuses und feststehenden Teil des Einzugbohrkopfes gebildeten Ringraum mündet, findet eine optimale Verteilung des flüssigen Schmiermediums und somit eine wirkungsvolle Schmierung und Stützung statt.
Um das über die Zuleitung im Rohr zugeführte flüssige Medium sowohl zur Schmierung des Einziehbohrkopfes als auch zum Transport des durch das Rohr bzw. den allfälligen Transportschlauch einsetzen zu können, ist vorgesehen, dass die Zuleitung für das flüssige Medium mit einem Abzweiger verbunden ist, welcher sowohl außen am Mantel des Gehäuses als auch im Rohr oder allfälligen Transposchlauch mündet. Der Abzweiger kann durch ein entsprechend gestalteten Rohrabschnitt gebildet werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind am Bohrgestänge vor dem Einziehbohrkopf oder an der drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge Öffnungen vorgesehen, durch welche das Fördermedium austreten kann. Dies bewirkt eine Schmierung des Bohrvorganges sowie eine Erleichterung des Abtransportes des losen Materials in Richtung Zielgrube. Nachdem das gasförmige oder flüssige Medium den Weg des geringsten Widerstandes sucht, wird es in Richtung der Öffnungen an den Bohrkopf geleitet und somit das Material durch den Bohrkopf hindurch in Richtung des Rohres oder Transportschlauches transportiert.
Wenn die Öffnungen am Bohrgestänge vor dem Einziebohrkopf oder an der drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge in Richtung der Stirnseite des Einziehbohrkopfes orientiert und allenfalls in Form von Düsen ausgebildet sind, kann eine noch bessere Aufweichung und Aufbereitung des abgetragenen Materials vor dem Einziehbohrköpf erreicht werden, da das gasförmige oder flüssige Fördermedium das Material in Richtung der an der Stirnfläche des Einziehbohrkopfes befindlichen Öffnungen fördert. Die Orientierung in Richtung der Stirnseite des Einziehbohrkopfes kann beispielsweise durch einen Konus am Bohrgestänge gebildet werden, indem mehrere Öffnungen, welche vom Bohrgestänge in Richtung der Stirnseite des Einziehbohrkopfes orientiert sind, vorgesehen sind.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Einziehbohrkopfes ist vorgesehen, dass die bzw. im Fall mehrerer Zuleitungen zumindest eine Zuleitung, für das Fördermedium im Inneren des Gehäuses als Injektor ausgebildet ist, welcher Injektor in das Rohr oder den allfälligen Transportschlauch weist. Dadurch entsteht im Inneren des Einziehbohrkopfes ein Unterdruck, wodurch das abgetragene Material den Weg des geringsten Widerstands durch die Öffnungen am Mantel des Gehäuses in das Innere des Einziehbohrkopfes nimmt und durch das Fördermedium unterstützt weiter durch den Transportschlauch bzw. das Rohr entgegen der Einzugsrichtung des Einziehbohrkopfes abtransportiert wird.
Wenn am Injektor eine Förderschnecke angeordnet ist, welche allenfalls von einer zylinderförmigen Schneckeneinfassung umgeben ist, kann der gezielte Materialabtransport weiter verbessert werden. Das abgetragene Material wird durch die Förderschnecke durch die Einfassung hindurchgezwungen und an allfälligen Ausnehmungen der Einfassung entsprechend zerkleinert.
Wenn der Injektor als Presslufthammer ausgebildet ist, wobei im Injektor ein Ventil angeordnet ist, welches bei Einbringen des Fördermediums schließt, so dass der Injektor in axialer Richtung bewegt wird, und wobei am Kopf des Injektors ein Hammergewicht und weiters eine Feder zur Rückbringung des Injektors in seine Ausgangslage vorgesehen sind, kann im Inneren des Einziehbohrkopfes befindliches Material noch weiter zerkleinert werden, wo¬ durch die Förderwirkung noch weiter erhöht werden kann.
Wenn das Gehäuse des Einziehbohrkopfes über ein Planetengetriebe mit dem Bohrgestänge verbunden ist, kann erreicht werden, dass sich der Mantel gegenüber dem Bohrgestänge und den damit drehtest verbundenen Einrichtungen bewegt, so dass das im Inneren des Einziehbohrkopfes befindliche Material zermahlen wird. Das Gehäuse bzw. der Mantel des Einziehbohrkopfes uss dabei entsprechend am Bohrgestänge und am restlichen Einziehbohrköpf gelagert werden.
Alternativ zu der Ausbildung des Einziehbohrkopfes als Injektor ist vorgesehen, dass das Gehäuse zur Bildung eines Hohlraumes doppelwandig ausgebildet ist, in welchem Hohlraum sowohl die mantelseitigen und allfälligen stirnseitigen Öffnungen als auch zumindest eine Zuleitung für das Fördermedium münden, und dass der Hohlraum an seinem in Bezug auf die Einziehrichtung gelegenen Ende im Rohr oder allfälligen Transportschlauch mündet. Eine derartige Konstruktion ist gegenüber der Variante mit Injektor einfacher aufgebaut.
Bei der oben angegeben Variante ist die Einrichtung zur Befestigung des Rohres und allfälligen Transportschlauches vorzugsweise durch einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Drehwirbel gebildet. Der Drehwirbel wirkt als Gegenlager zwischen dem rotierenden Bohrgestänge und dem Rohr. Dadurch kann in bekannter Weise das Rohr und der allfällige Transportschlauch mit dem Einziehbohrkopf verbunden werden, ohne dass es mit diesem mitrotiert .
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist um den feststehenden, mit dem Rohr verbundenen Teil des Einziehbohrköpfes eine Schutzhülse mit einem entgegen der Förderrichtung konisch zusammenlaufenden Ende angeordnet. Dadurch kann im Falle eines Problems während der Bohrung der Einziehbohrkopf entgegen der Förderrichtung durch das Bohrloch entweder über das Bohrgestänge geschoben oder über das Produktrohr gezogen werden. Durch das konisch zusammenlaufende Ende wird diese Bewegung erleichtert. Um eine rasche und einfache Montage der Schutzhülse auf den Einziehbohrkopf zu ermöglichen, wird diese beispielsweise über einen Bajonettverschluss mit der Schlauchklemme für das Produktrohr od. dgl . verbunden.
Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Darin zeigen:
Fig.l und Fig.2 schematisch einen Horizontalbohrvorgang sowie den nachfolgenden Aufweit- und Einziehvorgang, Fig.3 einen bekannten Aufweitkopf,
Fig.4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einziehbohrkopfes im Querschnitt,
Fig.5 eine Variante des erfindungsgemäßen Einziehbohrköpfs in Querschnitt,
Fig. 6 den Dentailbereich VI des Einziehbohrkopfes gemäß Fig. 4 in abgeänderter Form im Querschnitt,
Fig. 7 ein Schnittbild einer abgeänderten Ausführungsform des Einziehbohrkopfes, und
Fig. 8 eine Ansicht entgegen der Förderrichtung auf den Einziehbohrkopf gemäß Fig. 7.
In Fig.l ist das Prinzip einer gesteuerte Horizontalbohrung unter einem Fluss 1 hindurch schematisch dargestellt. Bei einem derartigen Horizontalbohrvorgang wird von einer sogenannten Startgrube 2 ausgegangen und die Bohrung mit Hilfe eines an einem Bohrgestänge 5 angebrachten Bohrkopf 4 durchgeführt. Am Bohrgestänge 5 ist eine Schrägfläche, die sogenannte Steuerfläche, und diverse Messeinrichtungen angebracht. Um eine Richtungskorrektur vornehmen zu können, wird die Rotation des Bohrgestänges 5 ausgesetzt und durch hydraulisches Vorpressen des Bohrgestänges 5 über die Steuerfläche durch ein Entgegenwirken des Erdreiches die Richtung korrigiert. In der Startgrube 2 wird eine entsprechende Vortriebsmaschine 3 angeordnet, und der Bohrkopf 4 in die entsprechende Richtung vorgetrieben. An jener Stelle, an der der Bohrkopf 4 wieder an die Oberfläche austritt, wird meist eine Zielgrube 6 errichtet, in welcher die Demontage des Bohrkopfes 4 und die Montage eines Auf eitkopfes 7 erfolgen kann. Fig.2 zeigt den auf den Bohrvorgang folgenden Auf eit- oder Einziehvorgang, bei welchem an das Bohrgestänge 5 ein Aufweitkopf 7 montiert wird. Der Aufweitkopf 7 verfügt in der Regel über eine Lager 8, so dass das einzuziehende Rohr 9 ohne Drehung in das Bohrloch eingezogen werden kann. Nach dem Abschluss des Aufweit- und Einziehvorganges können schließlich die gewünschten Kabel od. dgl. durch das Rohr 9 eingezogen werden.
In Fig.3 ist ein Auf eitkopf 7 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, welcher im Allgemeinen konische Form besitzt und drehfest mit dem Bohrgestänge 5 verbunden wird. Über ein bereits angesprochenes Lager 8 wird das Rohr 9 drehbar mit dem Aufweitkopf 7 verbunden, so dass dieses keiner Drehung unterworfen wird, welche das Einziehen des Rohres 9 in das Bohrloch erschweren würde.
Fig.4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einziehbohrkopfes 10, der mit dem Bohrgestänge 5 drehfest beispielsweise durch eine Schraubverbindung verbunden wird, und an den über entsprechende Rohrklemmen 11 das Rohr 9 angeschlossen wird. Diese Ausführungsform der Erfindung umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12 des Einziehbohrkopfes 10, welches zumindest an seiner Stirnseite mit einer Reihe von Werkzeugen, beispielsweise in Form von Messern 13, versehen ist. Am Mantel des Gehäuses 12, wo ebenfalls derartige Schneidwerkzeuge, beispielsweise Messer 13, angeordnet werden können, sind vorzugsweise über den Umfang gleichmäßig verteilt Öffnungen 14 vorgesehen, durch die das abgetragene Material des Bohrloches in das Innere des Gehäuses 12 gelangen kann. Darüber hinaus befinden sich an der Stirnseite des Gehäuses 12 vorteilhafterweise ebenfalls Öffnungen 15. Auch im Inneren des Gehäuses 12 können Auf- bereitsungswerkzeuge 43 zum Zerkleinern des Materials vorgesehen sein.
Über das Bohrgestänge 5 oder eine darin verlaufende Zuleitung wird ein gasförmiges und bzw. oder flüssiges Fördermedium in den Einziehbohrkopf 10 unter Druck eingebracht, wo es in einem Injektor 16 mündet und entgegen der Einzugsrichtung im Inneren des Rohres 9 austritt. Der Injektor 16 wirkt wie eine Strahlpumpe. Zur Erhöhung der Förderwirkung kann am Bohrgestänge 5 sowie an dem damit verbundenen Verbindungsteil des
Einziehbohrkopfes 10 sowie am Injektor 16 eine Förderschnecke 17 angeordnet sein. Darüber hinaus können vor dem Bohrkopf 10 am Bohrgestänge 5 oder an der Verbindung mit dem Einziehbohrkopf 10 Öffnungen 18 vorgesehen sein, durch welche das Fördermedium austreten kann und eine Aufweichung des Materials bewirkt, was wiederum den Materialtransport durch die Öffnungen 14, 15 im Gehäuse 12 fördert. Darüber hinaus erfolgt eine Schmierung des Einzieh- bohrkopfes 12 durch flüssiges Medium. Die im Injektor 16 austretende Flüssigkeit bzw. das gasförmige Medium oder das Gemisch bewirkt im Inneren des Gehäuses 12 einen Unterdruck, so dass das am Mantel des Gehäuses 12 abgetragene Material automatisch den Weg des geringsten Widerstandes durch die Öffnungen 14 am Mantel des Gehäuses 12 und allenfalls durch die Öffnungen 15 an der Stirnseite des Gehäuses wählt und unterstützt durch das Fördermedium durch das Rohr 9 abtransportiert wird. Zur Vermeidung einer drehfesten Verbindung des Bohrkopfs mit dem Rohr 9 ist im Inneren des Gehäuses 12 ein Lager 19 angeordnet. Um das Rohr 9 vor Verschmutzung zu schützen, kann im Inneren desselben koaxial ein Transportschlauch 20 vorgesehen werden, durch welches das abgetragene Material zusammen mit dem Fördermedium in Richtung Zielgrube 6 abtransportiert wird. Um das Rohr 9 beim Einziehen vor Zerstörung durch zu hohe Zugbeanspruchungen zu schützen, kann mit dem Einziehbohrköpf 10 ein Gegenzugsseil 21 verbunden werden, welches am Ende des Rohres 9 mit einer Gegenzugplatte 22 fest verbunden wird. Die Gegenzugplatte 22 weist größeren Durchmesser als das Rohr 9 auf und schützt somit das Rohr 9 vor zu hohen Zugbeanspruchungen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zwischen dem rotierenden Gehäuse 12 des Einziehbohrkopfes 10 und dem feststehenden, mit dem Rohr 9 verbundenen Teil ein ringförmiger Raum 23 gebildet, durch welche die Zuführung eines Schmiermittels erfolgen kann. Das Schmiermittel kann von der Zielgrube 6 aus durch eine entsprechende Leitung 24 dem Schmierraum 23 zugeführt werden, und wird dort durch die gegenseitige Drehbewegung des rotierenden Gehäuses 12 und des feststehenden Teils des Einziehbohrkopfes 10 rasch und gleichmäßig über den Umfang verteilt. Durch Anordnung einer entsprechend geformten Abzweigung 25 kann das von Richtung der Zielgrube 6 aus zugeführte Schmier- bzw. Transportmedium sowohl zur Schmierung des Einziehbohrkopfes 10 als auch zum Abtransport des abgetragenen Materials durch den Abtransportschlauch 20 verwendet werden. Darüber hinaus kann das über die Leitung 24 von der Zielgrube 6 aus zugeführte flüssige Medium zum Reinigen des Hohlraums 27 des Einziehbohrkopfes 10 verwendet werden. Dazu ist lediglich notwendig, dass eine entsprechende Verlängerung der Leitung 24 zum Hohlraum 27 des Einziehbohrkopfes 10 vorgesehen wird.
Bei der Variante gemäß Fig.5 handelt es sich um einen Einziehbohrkopf 10 ohne Injektor 16. Das Gehäuse 12 des Einzieh- bohrkopfs 10 weist wie herkömmlich Aufweitbohrköpfe teilweise konische und teilweise zylindrische Form auf und besitzt an seinem Mantel und evtl. auch an seiner Stirnseite eine Reihe von Öffnungen 14, 15, durch welche das Material ins Innere des Einziehbohrkopfs 10 gelangen kann.. Das Fördermedium wird über das Bohrgestänge 5 oder eine darin verlaufende Zuleitung in den Hohlraum 27 des doppelwandig ausgeführten Einziehbohrkopfs 10 eingebracht, wo es an desse Ende im Rohr 9 bzw. dem Transportschlauch 20 mündet. Das kontrolliert abgetragene Material des Bohrloches wird über die Öffnungen 14, 15 in den Hohlraum 27 des Einziehbohrkopfs 10 eingebracht und durch das Transportmedium in das Rohr 9 oder den Transportschlauch 20 befördert und in Richtung Zielgrube 6 ausgestoßen. Zur Befestigung des Rohres 9 ist in an sich bekannter Weise im Einziehbohrköpf 10 ein Drehwirbel 26 angeordnet .
Fig. 6 zeigt das Detail VI aus Fig. 4 in abgeänderter Form im Querschnitt. Dabei ist der mit dem Bohrgestänge 5 verbundene Injektor 16 an seiner Außenseite mit einer Förderschnecke 17 versehen, welche beispielsweise durch einen gewindeartig aufgeschweißten Rundstahl hergestellt werden kann. Die Richtung des Gewindes der Förderschnecke 17 ist so gewählt, dass bei Rotation des Bohrgestänges 5 und damit des Injektors 16 eine Förderung des im Inneren des Einziehbohrkopfes 10 befindlichen Materials entgegen der Förderrichtung, also in Richtung des Rohres 9, stattfindet. Zur Erzielung einer Zwangsförderung des Materials in Richtung des Rohres 9 ist der mit der Förderschnecke 17 versehene Injektor 16 von einer Einfassung 29 umgeben, welche im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. Die Einfassung 29 ist mit dem Rohr 9 drehtest verbunden. Somit ergibt sich durch die Relativbewegung des Injektors 16 gegenüber der Einfassung 29 eine Zwangsförderung des Materials. Zusätzlich können an der Einfassung 29 Ausnehmungen 30 vorgesehen sein, wodurch größere Materialteile an den entsprechenden Kanten zerkleinert werden. Über die Injektoröffnung 28 kann das gasförmige oder flüssige Fördermedium zur Aufweichung und Aufbereitung des im Inneren des Einziehbohrkopfes befindlichen Materials eingebracht werden.
Fig. 7 zeigt eine geänderte Ausführungsform des Einziehbohrkopfes 10 im Querschnitt, bei der der Injektor 16 als Press- lufthammer ausgebildet ist, so dass die über die Öffnungen 15 in den Einziehbohrkopf 10 gelangten Materialteile weiter zerkleinert werden können und somit die Förderung des abgetragenen Materials noch weiter erleichtert werden kann. Zu diesem Zweck ist am Ende des Bohrgestänges 5 der Injektor 16 axial verschiebbar über eine
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netengetriebe 35 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Das Gehäuse ist am Einziehbohrkopf über Lager 36, beispielsweise Gleitlager, angeordnet und ebenso über ein Lager 37 am Bohrgestänge 5 abgestützt. Durch eine entsprechende Über- oder Untersetzung des Planetengetriebes 35 wird erreicht, dass die Drehbewegung des Gehäuses 12 gegenüber dem Bohrgestänge 5 und den damit drehfest verbundenen Einrichtungen, wie den Stegen 34, langsamer oder schneller erfolgt. Dadurch wird im Hohlraum 27 des Einziehbohrkopfes 10 befindliches Material wie bei einer Mühle durch die Relativbewegung der Teile gegeneinander zerkleinert. Die Abstützung der rotierenden Teile des Einziehbohrkopfes 10 gegenüber den mit dem Rohr
9 verbundenen feststehenden Teilen geschieht über entsprechende Lager 19. Als weitere Besonderheit des dargestellten Einziehbohrkopfes 10 ist die Schutzhülse 24 am förderseitigen Ende des Einziehbohrkopfes 10 zu nennen, welche mit dem feststehenden Teil, beispielsweise mit der Rohrklemme 11, verbunden ist. Zur raschen Verbindung der Schutzhülse 42 dient beispielsweise ein Bajonettverschluss od. dgl. Am auslaufseitigen Ende ist die Schutzhülse 42 konisch verjüngend ausgebildet, so dass eine Bewegung entgegen der Förderrichtung ungehindert möglich ist. Im Inneren des Gehäuses 12 können Aufbereitungswerkzeuge 43 zum Zerkleinern des Materials vorgesehen sein. Dabei wirken auch die oben genannten Stege 34 sowie der als Presslufthammer ausgebildete Injektor 16 als Werkzeuge zur Aufbereitung des im Inneren des Einziehbohrkopfes 10 befindlichen Materials.
Fig. 8 zeigt eine Ansicht des Einziehbohrkopfes 10 gemäß Fig. 7 entgegen der Förderrichtung. An der Stirnseite des Einziehbohrkopfes 10 sind schlitzförmige Öffnungen 15 angeordnet, welche von außen in Richtung der Drehmittelachse entgegen der Drehrichtung X verlaufend orientiert sind und allenfalls größer werdende Schlitzbreite aufweisen. Dadurch wird eine Zwangsförderung des abgetragenen Matriais ins Innere des Einziehbohrkopfes
10 erreicht. Zwischen den Öffnungen 15 sind entsprechende Messer od. dgl. angeordnet (nicht dargestellt).
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen nur beispielhafte Konstruktionen des erfindungsgemäßen Bohrkopfes, welche im Rahmen der Erfindung beliebig abgeändert werden können.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Einziehen von Rohren in ein insbesondere mittels Horizontalbohrung hergestelltes Bohrloch in entgegengesetzter Richtung der Herstellung des Bohrloches, wobei das Bohrloch während des Einziehvorganges durch Materialabtragung vergrößert wird und das abgetragene Material mittels eines Fördermediums entgegen der Einziehrichtung durch das Rohr nach außen abtransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das von einem Einziehbohrköpf abgetragene Material durch den Einziehbohrköpf hindurch zum Rohr weitergeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermedium dem umliegenden Material zu dessen Aufweichung und Aufbereitung vor dem Abtragen zugeführt wird.
3. Einziehbohrkopf zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Gehäuse (12) mit zumindest teilweise größerem Querschnitt als das Bohrloch, einer Einrichtung zur drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge (5) und einer Einrichtung zur Anbringung des einzuziehenden Rohres (9) , dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (12) Werkzeuge zur Materialabtragung angeordnet sind und das Gehäuse (12) in seinem Mantel Öffnungen (14) zur Aufnahme des abgetragenen Materials aufweist, und dass zumindest eine Zuleitung für das Fördermedium in das Innere des Gehäuses (12) mündet.
4. Einziehbohrkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (12) Aufbereitungswerkzeuge (43) zum Zerkleinern des abgetragenen Materials im Gehäuse (12) vorgesehen sind.
5. Einziehbohrköpf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) im Wesentlichen zylindrische Form besitzt .
6. Einziehbohrköpf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) zumindest teilweise konische Form besitzt.
7. Einziehbohrköpf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass an der in Bezug auf die Einziehrichtung vorderen Stirnseite des Gehäuses (12) Öffnungen (15) angeordnet sind.
8. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (15) schlitzförmig und entgegen der Förderrichtung gesehen von außen in Richtung der Drehmittelachse entgegen der Drehrichtung verlaufend orientiert sind.
9. Einziehbohrköpf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnungen 15 in Richtung der Drehmittelachse größer werdende Schlitzbreite aufweisen.
10. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Stirnseite des Gehäuses (12) eine Förderschnecke (17) angeordnet ist.
11. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (12) eine Förderschnecke (31) angeordnet ist, welche so eingerichtet ist, dass bei Drehung des Einziehbohrkopfes im Betrieb das Material in Richtung der Stirnseite des Gehäuses (12) transportiert wird.
12. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Rohres (9) ein Transportschlauch (20) angeordnet und mit der Einrichtung zur Befestigung des einzuziehenden Rohres (9) verbunden ist.
13. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Rohres (9) und des allfälligen Transportschlauchs (20) ein im Wesentlichen gespanntes Gegenzugseil (21) angeordnet ist, welches auf seiner einen Seite mit der Einrichtung zur Befestigung des Rohres (9) und auf seiner anderen Seite am offenen Ende des Rohres (9) mit einer Gegenzugplatte (22) od. dgl. verbunden ist, welche größere Abmessungen als der Innendurchmesser des Rohres (9) aufweist.
14. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung (24) für ein flüssiges Medium im Rohr (9) angeordnet ist, welche Zuleitung (24) am Mantel des Gehäuses (12) mündet.
15. Einziehbohrkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (24) für das flüssige Medium in einem zwischen dem rotierenden Mantel des Gehäuses (12) und feststehenden Teil des Einziehbohrkopfes gebildeten Ringraum (23) mündet.
16. Einziehbohrköpf nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (24) für das flüssige Medium mit einem Abzweiger (25) verbunden ist, welcher sowohl am Mantel des Gehäuses (12) als auch im Rohr (9) oder allfälligen Transportschlauch (20) mündet.
17. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Bohrgestänge (5) vor dem Einziehbohrkopf oder an der drehfesten Verbindung mit dem Bohrgestänge (5) Öffnungen (18) vorgesehen sind, durch welche das Fördermedium austreten kann.
18. Einziehbohrköpf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (18) in Richtung der Stirnseite des Einziehbohrkopfes orientiert sind.
19. Einziehbohrkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (18) in Form von Düsen (33) ausgebildet sind.
20. Einziehbohrköpf nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. im Fall mehrerer Zuleitungen zumindest eine Zuleitung, für das Fördermedium im Inneren des Gehäuses (12) als Injektor (16) ausgebildet ist, welcher Injektor (16) in das Rohr (9) oder den allfälligen Transportschlauch (20) weist.
21. Einziehbohrköpf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass am Injektor (16) eine Förderschnecke (17) angeordnet ist, welche allenfalls von einer zylinderförmigen Einfassung (29) mit Ausnehmungen (30) umgeben ist.
22. Einziehbohrköpf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Förderschnecke umgebene Injektor von einer zy- linderförmigen Einfassung (29) umgeben ist.
23. Einziehbohrkopf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung (29) Ausnehmungen (30) aufweist.
24. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (16) als Presslufthammer ausgebildet ist, wobei im Injektor (16) ein Ventil (38 ) angeordnet ist, welches bei Einbringen des Fördermediums schließt, so dass der Injektor (16) in axialer Richtung bewegt wird, und wobei am Kopf des Injektors (16) ein Hammergewicht (39) und weiters eine Feder (40) zur Rückbringung des Injektors (16) in seine Ausgangslage vorgesehen sind.
25. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) über ein Planetengetriebe (35) mit dem Bohrgestänge (5) verbunden ist.
26. Einziehbohrköpf nach einem der Ansprüche 3 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) zur Bildung eines Hohlraumes (27) doppelwandig ausgebildet ist, in welchem Hohlraum (27) sowohl die mantelseitigen und allfälligen stirnseitigen Öffnungen (14, 15) als auch zumindest eine Zuleitung für das Fördermedium münden, und dass der Hohlraum (27) an seinem in Bezug auf die Einziehrichtung gelegenen Ende im Rohr (9) oder allfälligen Transportschlauch (20) mündet.
27. Einziehbohrköpf nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Befestigung des Rohres (9) und allfälligen Transportschlauches (20) durch einen im Inneren des Gehäuses (12) angeordneten Drehwirbel (26) gebildet ist.
28. Einziehbohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass um den feststehenden, mit dem Rohr (9) ver¬ bundenen Teil eine Schutzhülse (42) mit einem entgegen der För¬ derrichtung konisch zusammenlaufenden Ende angeordnet ist.
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