DE2364846A1 - Bohrvorrichtung fuer erdbohrungen o. dgl - Google Patents

Description

• Pür diese Anmeldung wird die Priorität aus der britiscnen Patentanmeldung Nr. 60007/72 vom 29. Dezember 1972 beansprucht.
• Bohrvorrichtung für Erdbohrungen o.dgl.
• Die Erfindung bezieht sich auf Bohrvorrichtungen, die zur Herstellung einer Bohrung durch Erdreich oder andere deformierbare Materialien geeignet sind. Eine der Hauptverwendungen für derartige Bohrungen ist das Verlegen von unterirdischen Rohren oder Kabeln.
• Erfindungsgemäß setzt sich eine Bohrvorrichtung zusammen aus einem Hauptkörper, einem Durchdringungskopf, der am Hauptkörper bewegbar gehalten ist, aus einer radialen Ausdehnungseinrichtung, die am Hauptkörper ebenfalls bewegbar gehalten ist, sowie aus einer Betätigungseinrichtung, die bei Gebrauch die Ausdehnungseinrichtung und den Durchdringungskopf selektiv in eine oder aus einer Arbeitsstellung und eine zurückgezogene Stellung innerhalb der Bohrung bewegt und die Vorrichtung zur Weiterführung des Bohrloches vorwärtsbewegt.
• Einem Merkmal der Erfindung zufolge sind zwei Ausdehungsvorrichtungen bzw. Expander vorgesehen, die unabhängig voneinander betätigt werden können.
• Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge ist ein Expander vorgesehen, wobei die Betätigungseinrichtung in Verbindung mit einem Ankerblock und Verlängerungsstäben arbeitet, die lokalisiert werden können, wodurch die Bohrvorrichtung durch die Hauptbohrung hindurch geschoben wird.
• Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung ein ölgetriebenes Strömungsmittelsystem, Welches die Energie abgibt, die erforderlich ist, um die Kolben zum Ausdehnen der radialen Ausdehnungsbauteile zu betätigen und außerdem den Durchdringungskopf und die Betätigungsvorrichtung zu betätigen, um die Bohrvorrichtung zu bewegen.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Verbindungsstelle im Körper vorgesehen, die elektrisch oder mechanisch betätigt werden kann und die Möglichkeit bietet, die Bohrvorrichtung in einer bestimmten Richtung zu steuern.
• Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele gemäß der Zeichnung beschrieben, welche die Erfindung schematisch wiedergibt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels, wobei bestimmte atellurigen des Durchdringungskopees, der Radialexpander und der Treib- oder Kraftmittel wiedergegeben sind, Fig. 2 eine Seitenansicht des Aufbaues der Bohrvorrichtung nach Fig. 1, einschließlich eines Steuerungs- bzw.
• LenkungspunKtes, Fig. 3 einen Schnitt nach die Linie A-A in Fig. 1, welcher die inneren Arbeitsweisen der Radialexpander sowie den Hauptkörper der Bohrvorrichtung beider Ausführungsbeispiele wiedergibt, Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 3, die Fign. 5 und 6 zeigen abgeänderte Anordnungen der Radial-Expanderkonstruktion, während Fig. 7 eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wiedergibt, welches aus nur einem Radialexpander und der Verankerungseinrichtung besteht.
• Die Bohrvorrichtung weist einen Durchdringungskopf 1 auf, der kegelförmig ist und durch eine vorwärtsbewegende Betätigungseinrichtung 3 vorgetrieben wird, welche durch eine expandierende Vorrichtung 2 hindurchverläuft, die von jetzt ab "Radialexpander" genannt wird. Zwischen dem Radialexpander 2 und dem Radialexpander 5 befindet sich eine Zweiwege-Betätigungseinrichtung 4. Ein Kolben 7, der durch eine Öldruckkraft betätigt wird, betätigt die Radialexpander 2. Ein weiterer ähnlicher Mechanismus (nicht dargestellt) betätigt den Radialexpander 5. Eine typische Betätigungs- bzw. Betriebsfolge ist in der folgenden Tabelle aufgeführt.
• Die Buchstaben 0 und R in jeder Spalte der Tabelle beziehen sich jeweils auf den Öffnungs- oder Krafthub und den Schließungs- oder Rückhub jedes Radialexpanders von jedem Segment.
• Tabelle 1 Segmente (2) (3) (4) (5) Zyklus a O R R O b O O R O c R O R O d R R O 0 e O R O 0 f O R O R g O R R R a O R R O b Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Radial-Expandierungsmechanismus drückt ein Kolben 7, der durch eine gewisse Ausführungsform von Öldrucksystem betätigt wird, in Betrieb auf einen Träger- bzw. Balkenabschnitt 9, von denen einige in verschiedenen Intervallen um den Innenumfang eines flexiblen äußeren Rohres 3 angeordnet sind. Die Tangentialbeanspruchungen, die auf die Außenoberfläche des Radialexpanders wirkten, werden durch die starren Rippen 10 getragen, die in einem zentralen Körper 8 der Bohrvorrichtung verschiebbar angeordnet sind. Weitere Anordnungen von Radialexpandern sind in den Fign. 5 und 6 dargestellt. In Fig. 5 ist der Radialexpander aus einem abgedichteten flexiblen Rohr 11 aufgebaut, welches möglicherweise mit pneumatischer Energie aufgeblasen werden kann, um die Radialkräfte auszuüben. Die tatsächlichen Kräfte werden von der flexiben Haut über den Kern durch eine Anzahl vn starren Rippen 12 übertragen, die in Intervallen mit dem flexiblen Rohr oder Schlauch verbunden sind. Diese sind in einem zentralen Kern 8 verschiebbar gelagert. Eine weitere Ausführungsform von Radialexpander ist in Fig. 6 dargestellt, die einen Expander zeigt, der aus verschiedenen Abschnitten aufgebaut ist, wobei eine gewisse Form von entsprechendem Material, wie beispielsweise Plastik, verwendet wird. Der tatsächliche Schub oder Druck jedes Abschnittes,wird an einer starren Rippe getragen, wie bei dem Rohr nach Pig. 5. Die Energie zur Betätigung dieser bewegbaren Kolben 7 und der Betätigungseinrichtungen 3 und 4 kann entweder pneumatisch oder hydraulisch geliefert werden.
• Es hat sich herausgestellt, daß die Radialexpansion der Expanderbauteile die Wirkung des Nasenkegels beim Deformieren und Räumen des Erdbodenmediums unterstützt und dabei mithilft, den Schub zu reduzieren, der erforderlich ist, um den Nasenkegel entlang dem Zutritt der Bohrung zu drücken. Sehr große Einheitsdrücke können durch die Radialexpander gegen das Erdreich hin erzeugt werden, und diese Kräfte bzw. Beanspruchungen helfen nicht nur mit, das Erdreich bei der Bildung des Tunnels oder Durchgangs zu deformieren, sondern sie helfen auch dabei mit, große axiale Reibungsmantelkräfte zu erzeugen, wobei auf diese Weise die inneren Ankerkräfte erzeugt werden, die zum Hineindrücken des Kegels in das Erdreich erforderlich sind.
• Ein Steuerungs- oder tenkverbindungspunkt 6 kann vorgesehen werden, welcher die Möglichkeit bietet, die Bohrvorrichtung auf einem bestimmten Weg zu lenken.
• Es besteht bei dieser Bohrvorrichtung die Möglichkeit, daß, abgesehen davon, daß die Vorrichtung eine starkwandige Bohrung unter entsprechenden Erdbodenbedingungen bildet, sie außerdem auch dazu verwendet werden könnte, einen Tunnel durch Erdbodenbeschaffenheiten hindurchzubohren, wie beispielsweise durch sehr locker gepackten Erdboden, und die Bohrvorriohtung könnte zum Auskleiden des Tunnels dadurch verwendet werden, daß eine geeignete Auskleidung hinter der Vorrichtung hergezogen wird, während diese bohrt. Sie könnte auch dazu verwendet werden, Rohre, Leitungen und Kabel hindurchzuziehen, die unterhalb der Erdoberfläche anzuordnen sind. Eine andere Verwendungsmöglichkeitder Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt, wobei diese Verwendungsmöglichkeit als Stoßbohrung bezeichnet werden kann. Der Vorderabschnitt enthält einen Nasenkegel 1, einen vorderen Radialexpander 2, die in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 3 verwendet werden. Der hintere Abschnitt weist einen Stoßbohrstab 14 mit einer Verbindungsstelle bei 15 auf; wobei Verlängerungsstücke zwischen der Stoßbetätigungseinrichtung 16 und dem Stoßbohrstab 14 hinzugefügt werden können. Mit dem hint-eren Ende der Vorrichtung ist ein leichter Ankerblock 17 verbunden, der im allgemeinen erforderlich ist, um nur kleine Belastungen zu tragen, die notwendig sind, um den vorderen Expander 2 in den durch den Nasenkegel 1 geschaffenen Raum zu bewegen.
• Patentansprüche

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Bohrvorrichtung, insbesondere für Erdbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich zusammensetzt aus einem Hauptkörper, einem Durchdringungskopf, der am Hauptkörper bewegbar gehalten ist, aus Radial-Expandereinrichtungen, die ebenfalls am Hauptkörper bewegbar gehalten sind, sowie aus Betätigungseinrichtungen, die bei Verwendung die Expandereinrichtungen und den Durchdringungskopf selektiv in eine oder aus einer Betriebsstellung und eine zurückgezo-gene Stellung innerhalb der Bohrung bewegen und die Vorrichtung zum Verlängern der Bohrung vorwärtstreiben.
2. 2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialexpandereinrichtungen aus ersten ;nd zweiten Radialexpanderbauteilen bestehen, daß der Hauptkörper aus zwei verschiebbar miteinander verbundenen Teilen besteht und daß der erste Radialexpanderbauteil am einen Körperteil bewegbar gehalten ist und der zweite Radialexpanderbauteil am anderen Körperteil bewegbar gehalten ist.
3. 3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung- bzw. Lenkstelle zwischen den beiden Radialexpandern angeordnet ist.
4. -4. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialexpandereinrichtung aus einem einzelnen Radialexpanderbauteil besteht, der am Hauptkörper-bewegbar gehalten ist, und daß die Betätigungseinrichtung bei Verwendung in Verbindung mit einem Ankerblock und Verlängerungsstäben arbeitet, die so angeordnet sind, daß sie die Vorrichtung zum Verlängern des Bohrloches vorwärtstreiben.
5. 5. Bohrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Radialexpanderbauteil aus einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Segmenten besteht, die an ihren äußersten Enden von einem nachgiebigen rohrförmigen Bauteil umgeben sind, der in Betriebsstellung jedes Radialexpanderbauteils einen Reibungsschluß mit dem umgebenden Erdreich eingeht, um eine Verankerung für die nachfolende Betriebsbewegung des Durchdringungskopfes zu bilden.
6. 6. Bohrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung aus einem strömungsmittelbetätigten Stempel besteht.
7. 7. Bohrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung aus einem ölbetätigten System besteht.
8. 8. Bohrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch betätigte Einrichtung ist.

   L e e r s e i t e