DE69835669T2

DE69835669T2 - Richtungsbohrgerät

Info

Publication number: DE69835669T2
Application number: DE69835669T
Authority: DE
Inventors: Gregory Donald Takapuna WEST
Original assignee: Flexidrill Ltd
Current assignee: Flexidrill Ltd
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2018-05-09
Also published as: AU765817B2; EP0980461B1; EP0980461A2; CN1264452A; DE69835669D1; ATE337466T1; AU7556698A; EP0980461A4; CN100360762C; WO1998050667A8; WO1998050667A2; ES2271997T3; WO1998050667A3

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Richtungsbohrgerät, insbesondere aber nicht ausschließlich ein Richtungsbohrgerät, welches in einem begrenzten Raum verwendet oder an Orten, die sich nahe an Hindernissen wie Zäunen, Häusern, Gebäuden, usw. befinden, eingesetzt werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, Richtungsbohrgeräte bereitzustellen, welche ein Richtungsbohren mittels eines Bohrkopfes vorsehen, der ein angewinkeltes Schneid- oder Bohrgerät daran aufweist, wobei das angewinkelte Gerät in Bezug auf seine Orientierung um die Achse des Bohrers überwachbar ist. Eine Richtungsänderung des Bohrers wird durch Einstellen oder Verhindern der Drehung der Bohrspitze, wenn sich das angewinkelte Gerät in einer gewünschten Orientierung befindet, und dann Vorwärtsschieben des Bohrers erreicht, so dass das angewinkelte Gerät bewirkt, dass der Bohrer von seiner augenblicklichen Bahn abweicht. Das Bohren kann dann wieder begonnen werden, wenn der Bohrkopf in die gewünschte neue Richtung vorwärts geschoben wurde.
Richtungsbohren (auch als Ausbohren (boring), Achsschubbohren (thrusting) und Horizontalbohren bezeichnet) ist eine Technologie, welche es gestattet, Versorgungseinrichtungen wie Stromleitungen, Schächte, Wasserrohre, Gasleitungen, Drainagerohre usw. unterirdisch anzuordnen, ohne dass es erforderlich ist, die Bodenfläche aufzureißen, wie es bei den Aufriss- und Abdeckverfahren erforderlich ist. Der Bohrer erhält seine Richtungsfähigkeit durch die Verwendung eines angewin kelten Steuerblatts auf dem Bohrkopf. Unmittelbar hinter dem Bohrkopf befindet sich ein Messwertgeber (Sonde), welcher Informationen an eine Bedienperson auf der Erdoberfläche weiterleitet. Solche Informationen können umfassen, wie tief sich der Bohrkopf befindet, die Richtung, in welche der Bohrer zeigt sowie die Orientierung des Bohrkopfes, wie zum Beispiel den Winkel, unter dem er nach oben oder nach unten zeigt.
Solche Geräte sind normalerweise sperrig und nehmen Mittel auf, den Bohrkopf zu drehen und vorwärts zu schieben oder voranzutreiben und auch, ihn zu drehen. Es ist auch bekannt, Mittel vorzusehen, den Bohrer zu verlängern. Beispielsweise werden Stangen ineinander geschraubt, um den Bohrer mit einer zusätzlichen Länge zu versehen. Der Energiebedarf solch eines Geräts ist ziemlich hoch, und weil diese Geräte die Kraftquellen aufnehmen, sind die Geräte groß. Dies schränkt die Anwendbarkeit des Geräts ein, weil es für ein Bohren, das im wesentlichen horizontal oder parallel zum Erdboden durchzuführen ist, üblich ist, dass es in einem Abstand unterhalb des Erdbodens ausgeführt wird. Da das oben erwähnte Gerät auf Bodenhöhe ruhen muss, muss der Bohrer von der Erdoberfläche derart unter einem Winkel eingebracht werden, dass er bei der erforderten Tiefe flach wird. Die zuvor erwähnten Bohrer sind natürlich zu einem gewissen Grad flexibel. Die Flexibilität ist jedoch eingeschränkt. Daher gibt der Winkel, unter dem der Bohrer in den Boden eindringt, vor, dass das Bohrgerät in einem zurückgesetzten Abstand von dem Punkt angeordnet werden muss, an welchem das waagerechte Bohren beginnt. Dies ist offensichtlich lästig und kann in einigen Fällen das Bohren einschränken. Es kann in anderen Fällen bedeuten, dass in das benachbarte Land eingedrungen werden muss und, weil die endgültige Länge des Bohrers, die von solch einem Gerät verwen det werden kann, eingeschränkt ist, kann die Länge eines nutzbringenden Bohrens etwas eingeschränkt sein.
Die Druckschrift EP-A-0223575 beschreibt ein Bohrgerät, das an einem Ausleger für eine eingeschränkte Drehbewegung relativ zu dem Ausleger anbringbar ist.
Das Patent US 5,226,488 beschreibt ein Richtungsbohrgerät, in welchem ein Bohrer auf einem Revolverkopf auf einem Fahrzeuggestell angebracht ist, so dass der Bohrer azimutal gedreht und nach unten gekippt werden kann, um den Bohrer schräg in den Erdboden zu starten.
Das Patent US 5,709,276 beschreibt ein Richtungsbohrgerät, um einen Richtungsbohrer in einer Anzahl verschiedener azimutaler Richtungen unter Verwendung einer einzelnen Startgrube schräg in den Erdboden zu starten.
Die deutsche Patentschrift DE 197 32 532 beschreibt ein Richtungsbohrgerät, in welchem ein Richtungsbohrer von einem Fahrzeug schräg in den Erdboden gestartet wird, wobei der Bohrer mit einer Drehung vorangetrieben wird, um sich entlang eines geraden Pfades vorwärts zu bewegen, und wobei der Bohrer ohne Drehung, sondern mit einer Schwingung des Bohrstranges vorangetrieben wird, um die Bohrrichtung zu ändern.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einem Bohrgerät gemäß dem Patentanspruch 1.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um den Ort des Richtungsbohrkopfes zu überwachen, und diese Mittel sind vorgesehen, die Orientierung des Richtungsbohrkopfes (und damit die Richtung der Vorwärtsbewegung, wenn keine Drehung vorliegt) zu überwachen.
Vorzugsweise ist die Antriebsmaschine ein Bagger oder ein mechanischer Trockenbagger.
Vorzugsweise wird das Richtungsbohrgerät von der Antriebsmaschine angetrieben, höchst bevorzugt durch Kraft, die über hydraulische Mittel übertragen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann allgemein gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung aus einem Richtungsbohrgerät gemäß dem Patentanspruch 9 besteht.
Vorzugsweise wird das Richtungsbohrgerät mit Kraft von einer Antriebsmaschine wie einem Bagger oder einem mechanischen Trockenbagger versorgt.
Vorzugsweise ist das Richtungsbohrgerät in gelenkig an der Antriebsmaschine angebracht.
Vorzugsweise sind die Mittel vorgesehen, die Orientierung und damit die Vorwärtsrichtung zu überwachen, wenn der Richtungsbohrkopf nicht gedreht wird.
In erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind Betätigungsmittel vorgesehen, so dass es einem Benutzer ermöglicht ist, die Seitenneigung des Bohrgeräts einzustellen.
In alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind Betätigungsmittel an oder neben den Mitteln zum Drehen des verlängerbaren Bohrers angebracht, wobei die Betätigungsmittel so orientiert sind, dass bei Betätigung ein Schub in der Vorwärtsrichtung bereitgestellt wird, das heißt in der Richtung zum Bohrkopf hin; und zweite Betätigungsmittel vorgesehen sind, welche an dem verlängerbaren Bohrer anbringbar sind, und in der Lage sind, einen Vorwärtsschub auf den verlängerbaren Bohrer bereitzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf in der folgenden Weise vorangetrieben wird, wobei erste und zweite Betätigungsmittel in einem nicht-betätigten Zustand angeordnet werden; die Betätigungsmittel dann in einen Zustand der Betätigung gebracht werden; danach die zweiten Betätigungsmittel in einen Zustand der Betätigung gebracht werden, danach die Betätigungsmittel wieder in einen Zustand der Nicht-Betätigung gebracht werden.
Vorzugsweise umfassen die Betätigungsmittel ein Paar von Betätigungsvorrichtungen, die im wesentlichen parallel zueinander sind.
Vorzugsweise umfassen die Betätigungsmittel und die zweiten Betätigungsmittel einen hydraulischen Kolben.
Vorzugsweise umfassen die zweiten Betätigungsmittel Mittel, um wahlweise den Bohrer zu halten und dabei mit Schub vorwärts zu treiben.
Dem Fachmann auf dem Gebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht, werden sich viele Änderungen der Konstruktion und breit gefächerte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung anbieten, ohne von dem Gebiet der Erfindung abzuweichen wie sie in den abgehängten Ansprüchen definiert ist. Die Offenbarungen und die Beschreibungen hierin sind nur zur Erläuterung und es ist nicht beabsichtigt, dass sie in irgendeinem Sinne einschränkend sein sollen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte beispielhafte erfindungsgemäße Formen werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin
1 ein Richtungsbohrgerät gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt, das Richtungsbohrgerät gelenkig an der Antriebsmaschine oder einer anderen Kraftquelle 2 angebracht ist, solch eine Gelenkverbindung mittels einer Gelenkanordnung 3 erreicht werden kann, geeignete Gelenkanordnungen dem Fachmann auf dem Gebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht, offensichtlich sein werden, die vorliegende Erfindung das Vorantreiben einer Bohrstange 7 in eine gewünschte Richtung bereitstellt, der Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik (der "Stand der Technik" wird kurz beschrieben) ist, dass die nutzbringende Länge 5 der Bohrstange 7 größer als die aus dem Stand der Technik ist, weil es leichter ist, das Bohren auf der erforderten Höhe zu beginnen, das Vorsehen einer relativ kleinen Öffnung oder "Startgrube" 4 es dem Gerät 1 gestattet, an oder nahe der gewünschten Bohrtiefe angeordnet zu werden;
2 eine Anordnung aus dem Stand der Technik zeigt, in welcher die Bohrstange 7 von einem Gerät 10 vorangetrieben wird, solch ein Gerät eine Kraftquelle und ein Mittel zum Drehen und Wechseln der Richtung der Bohrstange 7 zusammen aufnimmt, solch ein Gerät offensichtlich sperrig ist und der Winkel 11, unter welchem der Bohrer in den Erdboden eindringen soll, die nutzbringende Länge 5 der Bohrstange 7 einschränkt;
3 einen Bohrkopf 20 zeigt, wie beispielsweise einen Bohrkopf, der in der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist, solche Bohrköpfe auf dem Gebiet bekannt sind, auf welches sich die Erfindung bezieht, und die Hauptfunktion solch eines Bohrkopfes ist, dass er sich im wesentlichen auf gerade Weise vorwärts bewegt, wenn er in der richtigen Richtung gedreht wird, jedoch der Bohrkopf 20 seine Richtung entlang der mit 23 bezeichneten Richtung ändert, wenn die Drehung des Bohrkopfes 20 angehalten wird und der Bohrkopf selbst in die mit 22 bezeichnete Richtung vorangeschoben wird, weil der Bohrkopf 20 ein angewinkeltes Schneidblatt 21 an seiner schneidenden Oberfläche aufweist, danach eine Drehung des Bohrkopfes begonnen wird, wobei sich das Bohren in der neuen Richtung fortsetzt, solche bekannten Bohrköpfe Mittel aufnehmen, durch welche eine Bedienperson oder ein Benutzer die Orientierung des angewinkelten Blattes 21 festlegen kann, die Orientierung selbstverständlich durch Drehen des Bohrkopfes 20 abgewandelt werden kann. Sobald sich der Bohrkopf 20 in der gewünschten Orientierung befindet, kann er vorangetrieben werden, so dass sich die Richtung des Bohrers ändert;
4 ein Richtungsbohrgerät gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Das Gerät nimmt Mittel 30 zum Drehen des verlängerbaren Bohrers und Bohrkopfes 7 und 20 auf, und das Gerät nimmt auch Mittel auf, um den verlängerbaren Bohrer und Bohrkopf voranzutreiben, so dass die Richtung des Richtungsbohrkopfes abgewandelt werden kann; das Mittel zum Drehen der Bohrstange 7 kann ein Mittel umfassen, um die Außenseite der Bohrstange 7 zu greifen und diese zu drehen. Das Mittel zum Vorantreiben der Bohrstange 7 kann Mittel umfassen, die gelenkig angebracht sind, um den Bohrer vorwärts zu schieben, wobei vorzugsweise ein Mittel verwendet wird, um die Außenseite der Bohrstange 7 zu greifen, welches an dem Mittel zum Drehen des Bohrers 30 vorgesehen ist;
5 eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Form zeigt, worin Betätigungsteile vorgesehen sind, um die Stabilität des in Gebrauch befindlichen Bohrgerätes 1 zu erhöhen, diese bevorzugte Form der Vorrichtung an der Antriebsmaschine oder dem Bagger mittels eines Schnell-Pass-Becher-Verschlusses 54 angebracht ist, ein Lager 57 vorgesehen ist, um eine 360° ± 80 Drehung des Bohrgerätes 1 zu ermöglichen, ein Betätigungsteil 56 vorgesehen ist, um die Seitenneigung des Bohrgerätes 1 zu ermöglichen; die Stabilisatoren 50, 51 und 52 sind ausfahrbar. Wenn die Betätigungsteile, beispielsweise hydraulische Betätigungsteile, ausgefahren werden, fahren die Stabilisatoren 50, 51 und 52 aus und drücken gegen die inneren Oberflächen der Öffnung oder der Startgrube 4, oder sie können gegen ein Baggerblatt, eine Wand oder eine andere geeignete Oberfläche oder ein anderes geeignetes Gerät ausgefahren werden. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Stabilität gewährleistet, welche eine größere Genauigkeit beim Bohren ermöglicht. In erfindungsgemäßen Formen können die Stabilisatoren einfach flache Platten umfassen, sie können jedoch mit einer Textur versehen sein, um einen zusätzlichen Griff bereitzustellen, oder sie können in bevorzugten erfindungsgemäßen Formen eine Reihe von beispielsweise drei Dornen aufweisen, um den "Biss" der Stabilisatoren zu vergrößern;
6 eine hintere Ansicht eines Richtungsbohrgerätes 1 entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt;
7 eine weitere hintere Ansicht des Richtungsbohrgerätes 1 entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt;
8 eine Draufsicht eines Richtungsbohrgerätes 1 entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt;
9 eine Seitenansicht eines Richtungsbohrgerätes 1 einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt;
10 eine perspektivische Ansicht eines Richtungsbohrgerätes entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt, wobei das Richtungsbohrgerät ein Bohrgerät 1 umfasst, das mittels eines gelenkig angebrachten Arms an einer Antriebsmaschine 2 befestigt ist;
11 eine teilweise perspektivische Ansicht des Richtungsbohrgeräts entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt, wobei gezeigt ist, dass die Bohrstange 7 in den Erdboden eindringt; und
12 eine diagrammartige Ansicht des Schubablaufs der Betätigungsvorrichtungen 200 und 201 und der zweiten Betätigungsvorrichtung 300 entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Form zeigt. Der Fachmann auf dem Gebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht, wird verstehen, dass eine Vielfalt von Betätigungsvorrichtungen wie Hydraulik- oder Luftkolben verwendet werden können.
Ausführliche Beschreibung
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen sehen ein Richtungsbohrgerät 1 vor. Dieses Richtungsbohrgerät ist mittels eines Armes 3 an einer Antriebsmaschine oder einer anderen Kraftquelle 2 gelenkig angebracht. Die Kraftquelle oder die Antriebsmaschine 2 ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise leicht bewegbar.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen stellt die Antriebsmaschine 2 Kraft und möglicherweise eine Steuerung des Richtungsbohrgerätes 1 bereit, und in bevorzugten Formen ist die Kraft mittels eines hydraulischen Kreises oder einer Verbindung bereitgestellt. Solche Verbindungen werden dem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, geläufig sein.
Das Gerät selbst umfasst Mittel 30, um die Bohrstange 7 zu drehen. Solch ein Mittel kann einen Hydraulikmotor umfassen und kann Klauen oder Klammervorrichtungen aufnehmen, welche die äußere Oberfläche der Bohrstange 7 halten.
Die Richtungsbohrfähigkeit eines Bohrers wird durch die Verwendung eines agewinkelten Steuerblattes auf dem Bohrkopf erreicht. Ein Messwertgeber leitet Informationen an die Bedienperson an der Erdoberfläche weiter. Die übertragenen Informationen können aus einer Vielzahl von Arten bestehen, beispielsweise, wie tief sich der Bohrkopf befindet, in welche Richtung er zeigt, die Orientierung, d.h. der Winkel, unter dem der Bohrkopf nach oben oder unten geneigt ist. Diese Informationen werden von der Bedienperson verwendet, um den Bohrer zu steuern oder zu kontrollieren. Falls beispielsweise die Bedienperson anfordert, dass der Bohrer nach rechts steuert, um eine unterirdische Versorgungsleitung zu umgehen, würde die oberirdische Bedienperson die Bohrer-Bedienperson anweisen, den Bohrkopf auf 3 Uhr zu drehen und den Bohrer nach vorne zu schieben (mit Schub zu bewegen), was bewirken wird, dass der Bohrer sich biegt und nach rechts zeigt. Sobald der Bohrkopf in die gewünschte Richtung zeigt und erforderlich ist, dass der Bohrkopf einer geraden Richtung folgt, dreht oder rotiert (eine Kombination von Schieben und Drehen) die Bohrer-Bedienperson über die angeforderte Distanz, bis ein anderer Richtungswechsel erforderlich ist. Die Verwendung einer Kombination von Drehen und Schieben oder unter Schub Bewegen und Rotieren macht es möglich, unter, über oder um Hindernisse herum zu steuern und an dem gewünschten Endpunkt mit einer großen Genauigkeit anzugelangen. Der Grad der Genauigkeit hängt selbstverständlich von den Bodenbedingungen ab, die angetroffen werden.
Sobald der Bohrkopf an seinem Endpunkt angelangt ist, beispielsweise kann das Bohren von einer Straßenseite zur anderen erfolgt sein, würde der Bohrkopf für gewöhnlich entfernt werden und ein Schneidteil und/oder Packteil mit einer Versorgungsleitung, beispielsweise ein angebrachtes/eine angebrachte Stromkabel, Schachtteil, Wasserleitung, Gasleitung oder Drainagerohr, würde an dem Bohrer, dem Bohrrohr oder -strang angebracht werden. Der Bohrer oder die Bohrstangen würden dann aus dem Erdboden herausgezogen werden, während sich der Bohrer dreht, so dass dem Schneidteil und/oder Packteil eine Schneidhandlung eingeräumt wird, die es gestattet, dass eine Öffnung mit einem hinreichenden Durchmesser für das zu installierende/die zu installierende Rohr, Kabelleitungsschacht oder Versorgungsleitung gebildet wird.
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen können insbesondere in Wohngebieten verwendet werden, wo die Distanz, welche gebohrt werden soll, oft nicht mehr als 100 Meter beträgt. Der Zugang zu dem Ausführungsort ist oft schwierig, und es ist ziemlich oft der Fall, dass es keinen Einführraum gibt. Das heißt, dass es oftmals nicht möglich ist, eine große Distanz zurück von dem anfänglichen Eintrittspunkt zurückzugehen, um einen Zugang zu der geforderten Bohrtiefe zu gewährleisten.
Bohrer entsprechend diesen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen können von einer kompakten Größe sein und dies kann die Anzahl an Ausführungsorten erhöhen, welche verwendet werden können. Insbesondere Bohrer entsprechend bevorzugten erfindungsgemäßen Formen können sowohl bergauf als auch bergab gestartet werden. Wenigstens einige bevorzugte erfindungsgemäße Formen können eingerichtet werden, unter rechten Winkeln zu einer Straße zu bohren, wodurch Unterbrechungen des Verkehrs eingeschränkt werden.
Ein erfindungsgemäßes Beispiel erzeugt 8000 Pfund (35585 N) Schub und etwa 10.500 Pfund (46706 N) Rückzugskraft aus einer Kraftquelle mit 18 Pferdestärken (13,4 kW).
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen weisen einen Antriebsmechanismus auf, der keine Schubketten, Zahnräder oder Rollen verwendet. Dies schränkt das Ausmaß an erforderlicher Wartung ein.
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen mit Hydraulikpumpen benutzen eine Flüssigkeitsversorgung, welche eine Hauptdruckwasserquelle verwendet, wie beispielsweise einen Gartenschlauch.
Wie zuvor erwähnt, können zumindest bevorzugte erfindungsgemäße Formen unter dem Erdboden oder über dem Erdboden gestartet werden, wobei sie nach oben oder nach unten zeigen. Bis zu ± 80 Grad Startwinkel sind möglich.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen kann das einheitliche Bohrgerät um 360° ± 80 geschwenkt werden, wenn es mit einem Trockenbagger oder einer Antriebsmaschine mit einer Fähigkeit, sich um 360° ± 80 zu drehen, verwendet wird. Und die Fähigkeit, den Ausleger des Trockenbaggers zu versetzen, stellt ein großes Maß an Flexibilität bereit.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen ist das Bohrgerät an einer Antriebsmaschine oder einem Trockenbagger oder einem Bagger angebracht oder anbringbar. Dies bedeutet, dass ein Benutzer eine weniger spezialisierte Ausrüstung benötigt und geringere Kosten aufwenden muss.
Um die Richtung der Bohrstange 7 zu steuern, muss, wie zuvor beschrieben, die Orientierung des Schneidblattes 21 festgelegt werden und dann der Bohrer ohne Drehung vorangetrieben werden. In der bevorzugten erfindungsgemäßen Form wird dieses Vorantreiben durch ein Mittel 30 zum Vorantreiben des Bohrers und Bohrkopfes bereitgestellt. Solch ein Mittel kann einen hydraulischen Kolben umfassen oder kann Ketten und geeignete Zahnräder verwenden, um die Vorwärtsbewegung des Bohrers zu gewährleisten.
Die Überwachung der Orientierung des Schneidblattes 21 kann durch Funkübertragung oder ein Kommunikationsmittel erreicht werden, welches durch eine hohle Mitte der Bohrstange vorgesehen sein kann.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen ist die Bohrstange 7 aus Verbindungsstücken gebildet, die entweder aus massiven Stäben oder vorzugsweise Rohren sind. Das Rohr weist natürlich eine Öffnung auf, und in bevorzugten erfindungsgemäßen Formen kann die Öffnung verwendet werden, um dem Schneidkopf 20 entweder eine Schneidflüssigkeit oder einfach Wasser zuzuführen. Solch eine Versorgung mit Wasser ermöglicht das Fortspülen von Material an dem Bohrkopf.
In bevorzugten erfindungsgemäßen Formen ist die Bohrstange 7 aus Bohrer-Verbindungsstücken gebildet, welche über einen Gewindebereich ineinander geschraubt sind.
Richtungsbohrgeräte aus dem Stand der Technik verwenden Verbindungsstücke, die aus Bohrstangen 7 von 3 ½ und manchmal 4 Metern Länge bestehen. Bevorzugte erfindungsgemäße Formen verwenden eine Bohrstange 7, die aus Stab- oder Rohr-Verbindungsstücken gebildet ist, die eine Länge von weniger als 3 ½ Metern aufweisen.
Wenn sie in Gebrauch ist, sieht die vorliegende Erfindung das Hinzufügen zusätzlicher Verbindungsstücke an die Bohrstange 7 vor, mittels Freigeben des Gerätes, das die äußere Oberfläche des Bohrers greift, Zurückziehen des Mittels zum Drehen des Bohrers, Anordnen einer zusätzlichen Länge einer Bohrstange 7 in dem Gerät, Anbringen der zusätzlichen Länge des Bohrers an die vorhergehende Länge des Bohrers und dann wieder Greifen der äußeren Oberfläche der Bohrstange 7 an einem rückwärtigen Bereich des zusätzlichen Bohr-Verbindungsstücks durch das Gerät zum Greifen.
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen, insbesondere die in der 5 dargestellte Form, gestatten das schnelle Befestigen des Bohrgerätes an die Antriebsmaschine. Auch weist diese bevorzugte erfindungsgemäße Form ein Lager 57 auf. Dieses Lager gestattet eine 360° ± 80-Drehung des Bohrgerätes 1. Der Fachmann auf dem Gebiet, auf welches die Erfindung bezieht, wird verstehen, dass eine Vielfalt von verschiedenen Lagern geeignet sein wird.
Ein Betätigungsteil 56 ermöglicht die Seitenneigung des Bohrgerätes 1. Das Betätigungsteil kann hydraulisch betrieben werden.
Bevorzugte erfindungsgemäße Formen, die ein wie in der 12 gezeigtes freibewegliches Kolbensystem verwenden, stellen ein System bereit, bei welchem die Betätigungsvorrichtungen 200 und 201 zunächst ausgefahren werden, wobei das Gerät in Stellung zwei bewegt wird, wie es in 12 gezeigt ist; dann wird die zweite Betätigungsvorrichtung 300 in ihre betätigte Stellung oder Bedingung ausgefahren, wobei das Gerät in die Stellung drei gebracht wird, wie es in 12 dargestellt ist; die Betätigungsvorrichtungen und zweiten Betätigungsvorrichtungen werden dann zurückgezogen, so dass das Gerät in die Stellung eins zurückkehrt, wie es in 12 gezeigt ist. In der Stellung eins kann eine neue Bohrstange 7 hinzugefügt und der oben beschriebene Vorgang wiederholt werden.
Sobald die Bohrstäbe aus dem Erdboden gezogen werden und das Rohr, Kabel oder andere Versorgungsteile in den Erdbode gezogen werden, wird die obige Arbeitsabfolge in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt.
Geräte, die diese bevorzugte erfindungsgemäße Form aufnehmen, ermöglichen es, dass die Länge der Bohrstangen-Verbindungsstücke 7 in einigen Fällen beispielsweise auf 2,1 Meter reduziert werden und die Verwendung einer 1 m-Bohrstange ermöglichen. Das Gewicht des Geräts kann möglicherweise um 30% reduziert werden, d.h. möglicherweise auf 210 Kilo herunter, was ein verbessertes Verhältnis von Leistung zu Gewicht ergibt. Man glaubt, dass der Antriebsstrang zuverlässiger ist als diejenigen, die Getriebe, Zahnräder oder Seile verwenden.
Beim Vergleich des Leistungsvermögens solch eines Systems mit der früheren Technologie wurde herausgefunden, dass 8.000 Pfund (35585 N) Schub und 10.500 Pfund (46706 N) Rückzugskraft von einer Maschine mit 18 Pferdestärken (13,4 kW), welche die oben erwähnte bevorzugte erfindungsgemäße Form verwendet, erzeugt werden können, während mit einer Maschine mit 55,4 Pferdestärken (41,27 kW) unter Verwendung bekannter Antriebsstränge nur 7.200 Pfund (32026 N) Schub und 8.000 Pfund (35585 N) Rückzugskraft erzeugt werden.
In der in den 5, 10 und 11 gezeigten erfindungsgemäßen Form werden Stabilisatoren 50, 51 und 52 mittels Betätigungsteilen, beispielsweise hydraulischen Betätigungsteilen, vorangetrieben und drücken gegen gegen die inneren Oberflächen der Öffnung oder Startgrube 4. Die Stabilisatoren haben die Wirkung, das Bohrgerät 1 in der Öffnung 4 zu arretieren, so dass die Genauigkeit des Bohrers erhöht wird. Die Stabilisatoren 50, 51 und 52 sind vorzugsweise von einer Bedienperson fernsteuerbar.
Wie in den Figuren gezeigt werden kann, stellt die vorliegende Erfindung ein einheitliches Richtungsbohrgerät bereit, das in einer kleinen Öffnung 4 oder oberirdisch angeordnet werden kann. Auf diese Weise wird die Länge des Bohrers maximiert.

Claims

Richtungsbohrgerät (1), das zur Befestigung an einem mechanischen Arm (3) ausgebildet ist, wobei das Richtungsbohrgerät umfasst: einen Richtungsbohrkopf (20); einen verlängerbaren Bohrer (7); Mittel (30) zum Drehen des verlängerbaren Bohrers und des Bohrkopfes; Mittel (200, 201, 300) zum axialen Vorantreiben des verlängerbaren Bohrers, so dass sich der Bohrer in die Richtung des Richtungsbohrkopfes bewegt; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Anbringungsmittel (57), das an einem Ende eines mechanischen Arms (3) befestigbar ist, wobei das Anbringungsmittel ein Lager (57) umfasst, das 360 Grad Drehung des Bohrgeräts (1) relativ zu dem Arm (3) um eine zu dem Bohrer (7) senkrechte Achse vorsieht; und Stabilisierungsmittel (50, 51, 52), die von dem Bohrgerät (1) ausfahrbar sind und dazu ausgebildet sind, gegen das Innere einer Öffnung oder eine andere feste Oberfläche zu drücken, um das Bohrgerät zu stabilisieren.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 1, worin die Stabilisierungsmittel ein Paar gegenüberliegender ausfahrbarer Platten (50, 51) an dem vorderen Ende des Bohrgeräts und eine ausfahrbare Platte (52) an dem hinteren Ende des Bohrgeräts umfassen.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das Anbringungsmittel ferner ein Betätigungsmittel (56) zum Steuern der Seitenneigung des Richtungsbohrgeräts umfasst.
Richtungsbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Mittel zum Vorantreiben des verlängerbaren Bohrers umfasst: erste Betätigungsmittel (200, 201), die an dem Bohrgerät angebracht sind; und zweites Betätigungsmittel (300), das an den ersten Betätigungsmitteln (200, 201) angebracht ist und an dem verlängerbaren Bohrer befestigbar ist.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 4, worin die ersten Betätigungsmittel und das zweite Betätigungsmittel jeweils einen hydraulischen Kolben umfassen.
Richtungsbohrgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin das Bohrgerät weniger als 3,5 Meter lang ist.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 6, worin der Bohrer (7) eine Zahl von Bohrabschnitten umfasst und jeder Bohrabschnitt weniger als 3,5 Meter lang ist.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 7, worin jeder Bohrabschnitt etwa 1 Meter lang ist.
Richtungsbohrgerät, umfassend eine Antriebsmaschine mit einem mechanischen Arm (3), der an einem seiner Enden an der Antriebsmaschine angebracht ist, und ein Bohrgerät (1), das an dem freien Ende des Arms (3) mittels eines Anbringungsmittels (57) angebracht ist, wobei das Bohrgerät (1) umfasst: einen Richtungsbohrkopf (20); einen verlängerbaren Bohrer (7); Mittel (30) zum Drehen des verlängerbaren Bohrers und des Bohrkopfs; Mittel (200, 201, 300) zum axialen Vorantreiben des verlängerbaren Bohrers, so dass sich der Bohrer in die Richtung des Richtungsbohrkopfs bewegt; dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringungsmittel ein Lager (57) umfasst, das 360 Grad Drehung des Bohrgeräts (1) relativ zu dem Arm (3) um eine zu dem Bohrer (7) senkrechte Achse vorsieht; und das Bohrgerät Stabilisierungsmittel (50, 51, 52) umfasst, die von dem Bohrgerät (1) ausfahrbar sind und dazu ausgebildet sind, dass sie gegen das Innere einer Öffnung oder gegen eine andere feste Oberfläche drücken, um so das Bohrgerät zu stabilisieren.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 9, worin die Stabilisierungsmittel ein Paar gegenüberstehender ausfahrbarer Platten (50, 51) an dem vorderen Ende des Bohrgeräts (1) und eine ausfahrbare Platte (52) an dem hinteren Ende des Bohrgeräts umfassen.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, worin die Antriebsmaschine ein Bagger oder ein mechanischer Trockenbagger ist.
Richtungsbohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, worin die Antriebsmaschine dazu ausgebildet ist, dem Bohrgerät Leistung zuzuführen.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 12, worin das Mittel (30) zum Drehen des verlängerbaren Bohrers und Bohrkopfs ein hydraulischer Motor ist und die Mittel (200, 201, 300) zum Vorantreiben des verlängerbaren Bohrers eine hydraulische Ramme umfassen und die von der Antriebsmaschine zugeführte Leistung hydraulische Leistung ist.
Richtungsbohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, worin die Mittel zum Vorantreiben des verlängerbaren Bohrers umfassen: erste Betätigungsmittel (200, 201), die an dem Bohrgerät angebracht sind; und ein zweites Betätigungsmittel (300), das an den ersten Betätigungsmitteln (200, 201) angebracht ist und das an dem verlängerbaren Bohrer befestigbar ist.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 14, worin die ersten Betätigungsmittel und das zweite Betätigungsmittel jeweils einen hydraulischen Kolben umfassen.
Richtungsbohrgerät nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, worin das zweite Betätigungsmittel Mittel umfasst, den Bohrer wahlweise zu halten.
Richtungsbohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 16, worin das Bohrgerät (1) abnehmbar an dem freien Ende des Arms (3) angebracht ist.
Verfahren zum Richtungsbohren unter Verwendung eines Richtungsbohrgeräts nach einem der Ansprüche 9 bis 16, umfassend die Schritte: Steuern des mechanischen Arms (3), um das Richtungsbohrgerät (1) in einer Bohr-Startstellung anzuordnen und das Bohrgerät in eine Bohr-Startrichtung zu orientieren; Ausfahren von Stabilisierungsmitteln (50, 51, 52) von dem Richtungsbohrgerät; und wahlweise Drehen und Vorantreiben des Richtungsbohrkopfs, um einen Richtungsbohrvorgang auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 18, worin das Richtungsbohrgerät in einer Startgrube als die Bohr-Startstellung angeordnet ist und worin die Stabilisierungsmittel (50, 51, 52) ausgefahren werden, um in Wände der Startgrube einzugreifen.