Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zielgenauen Steuerung des Bohrgestänges beim Herstellen von insbe¬ sondere Überlagerungsbohrungen, wobei das den Bohrkopf tragende Bohrgestänge drehend oder drehschlagend von der Bohrmaschine beeinflußt ist.

Bekannt sind mehrere steuerbare BohrSysteme für die Herstellung von Bohrungen, die teilweise drehend mit Unterstützung von Hochdruckspülung oder im Rammbohrver¬ fahren arbeiten. Hierbei ist ein einen Innenkanal auf¬ weisendes Bohrgestänge im Einsatz, das aus einzelnen Abschnitten im Bohrvorschritt entsprechend zusammenge¬ setzt wird. Diese bekannten Bohrsysteme haben jedoch Schwierigkeiten, Hartgestein zu durchortern. Außerdem können Richtungskorrekturen beim Abweichen des Bohr¬ kopfes von der vorgesehenen Richtung nur im ober¬ flächennahen Bereich durchgeführt werden. Ansonsten kann in der Regel nicht einmal überprüft werden, wel¬ chen Weg der Bohrkopf genau genommen hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvor¬ richtung mit einer Richtungskorrekturmöglichkeit zu schaffen, die einfach aufgebaut, leicht zu betätigen und zu überwachen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bohrgestänge von einem Außengstänge umgeben ist, das am Bohrkopf zugeordneten Ende eine das Bohrgestänge umfassende exzentrische Führung aufweist und drehbar ausgebildet ist.

Das Bohrgestänge wird nach wie vor als Innengestänge zur Übertragung von Andruck und Drehmoment verwendet und erbohrt drehend oder drehschlagend den gesamten Bohrdurchmesser. Das Außengestänge dagegen umfaßt das Bohrgestänge und hält bei Bohrungen im standfesten und besonders auch im nicht standfesten Gebirge das er¬ bohrte Bohrloch offen. Gleichzeitig hat dieses Außenge¬ stänge aber die wesentliche Aufgabe, die notwendige Meßtechnik au zunehmen und gleichzeitig auch die Steue¬ rung des Bohrgestänges zu übernehmen. Hierzu ist im vorderen Bereich, d. h. im ersten Rohr des Außenge¬ stänges eine exzentrische Führung vorgesehen, so daß das Innengestänge durch Drehen dieser exzentrischen Führung jeweils in die Lage gebracht werden kann, die notwendig bzw. gewünscht ist. Dies wird einfach dadurch erreicht, daß das Außenrohr entsprechend um den not¬ wendigen Betrag gedreht wird, wodurch sich gleichzeitig auch die exzentrische Führung dreht, die damit das Bohrgestänge in die -neue vorgesehene Lage bringt. Damit kann der gewünschte Bohrlochverlauf hergestellt werden, in dem der bisherige Bohrlochverlauf korrigiert wird. Gleichzeitig wird die genaue Position des Bohrkopfes im

Außenrohr während des Bohrvorganges gemessen, zur Bohr¬ maschine geleitet und auf einem Kontrollgerät mit dem Bohrlochverlauf dargestellt. Durch einen Soll-Ist-Wert- vergleich kann damit der Bohrlochverlauf ständig kon¬ trolliert und korrigiert werden. Hierzu werden jeweils über 360° die Neigung, der Rollwinkel und die Richtung gemessen, wobei die Richtung mit umlaufend ausgerichte¬ ten Magnetometern ermittelt wird.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Außengestänge vom Bohrlochmund aus drehbar ist, so daß auf diese Art und Weise bei ent¬ sprechend festgestellten Soll-Ist-Abweichungen sofort eine Korrektur des Bohrlochverlaufes vom Bohrlochmund aus vorgenommen werden kann, was insbesondere dadurch günstig möglich ist, daß das Außengestänge vom Drehen des Bohrgestänges unbeeinflußt angeordnet ist. Hierzu ist das Außengestänge nicht drehend ausgeführt, so daß das aus dem Bohrlochmund herausragende Ende des Außen¬ gestänges einfach nur gedreht werden muß, um unten im Bereich des Bohrlochtiefsten die notwendige Bohrloch¬ verlaufskorrektur vorzunehmen.

Um die notwendigen Soll-Ist-Wertvergleiche optimal durchführen zu können, ist vorgesehen, daß das erste die Führung aufweisende Rohr des Außengestänges zu¬ gleich als Träger der Meßtechnik dienend ausgebildet ist. Damit ist eine optimale Vermessung des Bohrloch¬ verlaufes sichergestellt, und zwar genau dort, wo auch die Korrekturen eingeleitet bzw. veranlaßt werden.

Die exzentrische Führung ist von einem Ring gebildet, in dem die das Bohrgestänge führende Bohrung und Aus¬ nehmungen zur Bohrkleinförderung eingebracht sind. Die Exzentrizität dieser Bohrung bzw. der gesamten Führung kann je nach Einsatzfall unterschiedlich sein. Um hier einen Austausch gegebenenfalls vornehmen zu können, oder auch um notwendig werdende Reparaturen zu verein¬ fachen, ist vorgesehen, daß die exzentrische Führung als lösbar mit dem Außengestänge verbundener Ring aus¬ gebildet ist. Dieser Ring kann einfach gelöst werden, da er über Halte- und Zentrierschrauben mit dem Außen¬ gestänge verbunden ist. Die Halte- und Zentrier¬ schrauben stellen sicher, daß der Ring auch jeweils in der vorgegebenen Position im Außengestänge fixiert ist und damit eine immer gleiche bzw. genau vorgesehene Position einnimmt, da nur so die einwandfreie Bohrloch¬ verlaufskorrektur vom Bohrlochmund aus vorgenommen wer¬ den kann.

Die Meßtechnik kann optimal am ersten Rohr des Außenge¬ stänges angebracht werden, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, die Meßtechnik im Bereich der Führung in das erste Rohr des Außengestänges integriert, und zwar in einem innenseitig Ausnehmungen aufweisenden Schutz- ring, der in das Rohr eingelassen ist, angeordnet ist. Auf diese Art und Weise kann die Meßtechnik dicht an die exzentrische Führung herangebracht werden, wodurch die Auswertung der jeweiligen Ergebnisse optimiert ist. Gleichzeitig ist die Möglichkeit gegeben, die notwendi¬ gen Teile der Meßtechnik genau dort anzubringen, wo sie optimal benötigt werden, um auch in eventuelle Über- wachungs- und Reparaturmaßnahmen vorzunehmen, da dazu nur der Schutzring entfernt bzw. ausgewechselt werden

muß. Die notwendige Meßtechnik kann dann im Schutzring vormontiert werden, so daß die notwendigen Arbeiten we¬ sentlich vereinfacht sind. Gleichzeitig ist eine genaue Montage gesichert.

Als deutliche Vorteile sind die sicher und zugleich schnell vorzunehmenden Bohrlochverlaufskorrekturen auch bei Überlagerungsbohrungen und ähnlichen Bohrungen, auch außerhalb des oberflächennahen Arbeitsbereiches anzusehen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, zielge¬ naue Bohrungen herzustellen, wobei eine ständige Über¬ wachung des Bohrlochverlaufes möglich ist. Der dafür notwendige Aufwand ist verhältnismäßig gering. Das zielgenaue steuerbare Bohrsystem bringt somit erhebli¬ che betriebliche und kostenmäßige Vorteile.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren wei¬ ter erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 - den im Bohrloch stehenden vorderen Bereich des Bohrgestänges im Längsschnitt und

Figur 2 - eine Vorkopfansicht im geschnittenen Be¬ reich.

Figur 1 zeigt das übliche Bohrgestänge 1, das entweder einen Innenkanal 2 aufweisen kann oder aus Vollmaterial besteht und das vom Außengestänge 3 umfaßt ist. Über das Bohrgestänge 1 wird der notwendige Andruck und das Drehmoment übertragen, wobei der das vordere Ende des Bohrgestänges 1 bildende Bohrkopf hier nicht darge¬ stellt ist.

Das erste Rohr 4 des Außengestänges 3 ist an dem hier nicht dargestellten Bohrkopf zugewandten Ende 5 sowohl mit der Meßtechnik 6 wie mit einer exzentrischen Füh¬ rung 10 ausgerüstet.

Die Meßtechnik 6 ist in einem mit einer Ausnehmung 7 oder mehreren Ausnehmungen versehenen Schutzring 8 un¬ tergebracht, wobei dieser Schutzring 8 in das Außenge¬ stänge 3 eingelassen ist. Das Außengestänge 3 weist hierzu eine entsprechend tiefe Nut auf. Weitere Me߬ technik ist im Bereich 6' untergebracht, wobei die Me߬ technik so ausgebildet ist, daß über 360° die Neigung, der Rollwinkel und die Richtung gemessen werden können. Die Richtung wird dann über die exzentrische Führung 10 beeinflußt.

Die exzentrische Führung 10 besteht aus einem Ring 11, der in Figur 2 wiedergegeben ist, wobei in diesem Ring 11 eine exzentrische Innenbohrung 12 vorgesehen ist, durch die bzw. in der das Bohrgestänge 1 gelagert wird, und Ausnehmungen 16 zur Bohrkleinabförderung vorhanden sind.

Die exzentrische Führung 10 bzw. der Ring 11 sind über Halte- und Zentrierschrauben 13, 14 lösbar mit dem Au¬ ßengestänge 3 verbunden, so daß der Ring 11 ohne Pro¬ bleme ausgewechselt und durch einen anderen ersetzt werden kann, wenn sich dies aus irgendwelchen Gründen als notwendig erweist. Angedeutet ist, daß der Ring 11 zusätzlich über einen Vorsprung 15 hin zum Außenrohr 3 gesichert werden kann.

Figur 2 verdeutlicht die Anordnung des Ringes 11, d. h. zur exzentrischen Führung 10 innerhalb des Außengestän¬ ges 3, wobei das Bohrgestänge 1, das in der exzentri¬ schen Führung 10 bzw. der Innenbohrung 12 geführt ist, ausgezogen- als Rohr und gestrichelt als Vollmaterial wiedergegeben ist.

Das Bohrgestänge 1 und das Außengestänge 3 sind, wie aus Figur 1 entnommen werden kann, lediglich im Rahmen der Führung 10 mit Reibschluß miteinander verbunden. Das Außengestänge 3 dreht sich somit mit dem Bohrge¬ stänge 1 nicht mit, sondern bleibt in der vorgesehenen Stellung stehen, während sich das Bohrgestänge 1 darin dreht. Die Reibung im Bereich der Führung 10 reicht im übrigen nicht aus, um das Außengestänge 3 mitzunehmen. Damit wird das Bohrgestänge 1 durch die Exzentrizität der Führung 10 genau in die Richtung geleitet, die es für einen einwandfreien Bohrlochverlauf braucht.

Wird nun anhand der Meßtechnik ermittelt, daß der Bohr¬ lochverlauf mit dem vorgesehenen nicht mehr überein¬ stimmt, so wird das Außengestänge 3 um einen ent¬ sprechenden Betrag gedreht. Damit verändert das Bohr¬ gestänge 1 automatisch seine Bohrrichtung und der Bohr¬ lochverlauf kann, wie vorgesehen, verändert und korri¬ giert werden. Nachdem das Bohrgestänge 1 seine richtige Richtung wieder eingenommen hat, verbleibt das Außen¬ gestänge 3 in dieser Position, bis eine weitere Kor¬ rektur notwendig werden sollte. Natürlich können durch Drehen des Außengestänges 3 auch kleine Änderungen vor¬ genommen werden, so daß durchaus von einer FeinJus¬ tierung gesprochen werden kann.

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Bezugszeichenliste

1 Bohrgestänge

2 Innenkanal

3 Außengestänge

4 erste Rohr von 3

5 dem Kopf zugewandtes Ende

6 Meßtechnik

7 Ausnehmung

8 Schutzring

10 Führung exzentrisch

11 Ring

12 Innenbohrung exzentrisch

13 Halte- und Zentnerschrauben

14 Halte- und Zentnerschrauben

15 Vorsprung

16 Ausnehmungen zur Bohrkleinab¬ förderung