DE10144809A1 - Geological drill of inner and outer pipes uses percussion transfer unit preceding striker and rotary drive in drilling direction in housing containing both pipes aided by adjuster rods and flushing tube. - Google Patents

Abstract

The transfer unit (1) precedes the hydraulic hammer (7) and the rotary drive (13) in the drilling direction, the transfer arranged in a housing (4) to include both inner and outer pipes. The transfer unit has an adjuster rod (10) complete with striker shoulder and a connection to the inner pipe at its hole end. Fitted to the striker (7) is a flushing tube (46) set between adjuster rod (10) and drill rod connection (8) to associate with flushing channel in the rod (10). The striker shoulder impacts on annular stop in the housing (4). The shoulder has spring loaded wear elements where it meets the housing stop, peferably in the form of pressure spreader plates.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Herstellen von Bohrungen in der Geotechnik, insbesondere im Spezialtiefbau mit aus einem Innenrohr und einem Außenrohr gebildeten Bohrgestänge, wobei ein auf einer Bohrlafette verschieblich geführtes Drehwerk und ein auf der Bohrlafette verschieblich geführter Hydraulikhammer vorgesehen ist, dessen Schlagkräfte mit Hilfe einer Übertragungseinheit auch auf das Außenrohr übertragbar sind. The invention relates to a drilling device for making holes in the Geotechnical engineering, especially in foundation engineering with an inner tube and an outer tube formed drill string, with a slidably guided on a drill carriage Slewing gear and a hydraulic hammer slidably guided on the drill carriage is, the impact forces with the help of a transmission unit on the outer tube are transferable.

Beim Einbringen von Bohrungen vor allem in sogenannte Überlagerungsböden sind oft drehschlagende Bohrverfahren notwendig. Dabei wird ein Außenrohr drehend mit abgebohrt, um zu verhindern, dass beim späteren Herausziehen des Innenrohrs das zu benutzende Bohrloch kollabiert. Die dabei eingesetzten Bohrverfahren und -ausrüstungen sind allgemein als Überlagerungsbohren bekannt. Speziell bei wasserführenden Böden und beim Bohren gegen drückendes Grundwasser werden die Überlagerungsbohrverfahren so abgeändert, dass Innen- und Außenbohrrohr unabhängig voneinander angetrieben und in der Längsposition zueinander verschoben werden können. Dadurch ist ein Verschließen des Ringraumes zwischen im Innen- und Außenrohr, d. h. eine Unterbindung des Wasserzutritts möglich und ebenso ist der Bodenentzug dadurch steuerbar. Die dabei eingesetzte Technik zeichnet sich in der Regel durch zwei Drehgetriebe auf voneinander unabhängigen Schlitten aus, wobei die Drehrichtungen der beiden Bohrrohre gegenläufig sind. Sind Schichten mit höheren Gesteinsfestigkeiten zu durchbohren, wird als Antrieb des Innenbohrrohrs häufig ein hydraulischer Bohrhammer statt des Drehgetriebes eingesetzt, während das Außenbohrrohr weiterhin durch ein Drehgetriebe angetrieben wird, wobei der Hydraulikhammer in Bohrrichtung gesehen hinter dem Drehgetriebe angeordnet ist. Beim Doppelkopfbohren mit drehschlagendem Innenrohr und drehendem Außenrohr werden bei besonders hohen Gesteinsfestigkeiten, z. B. beim Durchbohren von Findlingen im Überlagerungsboden, die Grenzen der rein drehenden Wirkbewegung der Außenbohrkrone erreicht. Es ist dann wünschenswert innerhalb des gesamten Bohrlochquerschnitts eine drehschlagende Wirkbewegung auszuführen. Hierfür ist eine Lösung bekannt, bei der die Übertragung von Schlägen auf das Außenrohr nahe der Wirkstelle an den Bohrkronen realisiert wird. Hier wird mit exzentrisch ausschwenkbaren Innenbohrkronen gearbeitet, welche beim Abbohren genügend Freischnitt für das nachgeführte Außenrohr erzeugen. Nach dem Abbohren werden diese Exzenterbohrkronen zurückgeschwenkt und das Innengestänge kann aus dem Außengestänge herausgezogen werden. Artverwandte Methoden sind konzentrisch angeordnete Innen- und Außenbohrkronen, wobei die Innenbohrkrone beim drehschlagenden Abbohren mit der Außenbohrkrone verbunden ist und zum Ziehen des Innengestänges durch eine Entriegelungsbewegung wieder davon getrennt wird. Das längsverschiebliche Außenrohr wird hierbei durch die indirekten Schläge von der Innen- auf die Außenkrone von letztgenannter nachgezogen. Eine andere Lösung ist das Übertragen der Schläge von Innen- auf Außenrohr im Bereich der hydraulischen Antriebe, d. h. außerhalb der Bohrung. Diese Lösung besteht in Bohrvorrichtungen, die sich im Zwischenraum von Bohrhammer und vorderem Drehgetriebe befinden. Diese Technik ist beispielsweise aus der DE-PS 35 03 893 bekannt. Hier werden durch Verschieben des hinteren Bohrhammers in Richtung des vorderen Drehantriebs zwei Schlagschultern, die jeweils dem Innen- und dem Außengestänge zugeordnet sind, in Kontakt zueinander gebracht. Dies ermöglicht das Beaufschlagen des Außengestänges mit den Schlägen des Innengestänges, wenn der Bohrwiderstand für das Außenrohr bei rein drehender Bewegung zu groß werden sollte. Nachteilig ist allerdings an dieser Lösung, dass ein vorhandener Drehantrieb für diese Zwecke aufwendig umgerüstet werden muss, weil das Außenrohr eine Längsverschieblichkeit innerhalb des Getriebegehäuses erhalten muss. When drilling holes, especially in so-called overlay soils rotary drilling methods are often necessary. This turns an outer tube also drilled to prevent the later pulling out of the inner tube drill hole to be used collapses. The drilling methods and equipment is commonly known as overlay drilling. Especially with water-bearing Soils and when drilling against pressing groundwater are the Overlay drilling method modified so that the inner and outer drill pipe are independent of each other driven and can be shifted in the longitudinal position to each other. Thereby is a closure of the annular space between in the inner and outer tube, d. H. a Preventing water ingress is possible, and so is soil deprivation controllable. The technology used is usually characterized by two Rotary gear on independent carriages, the directions of rotation of the two Drilling pipes are in opposite directions. Are layers with higher rock strengths too drill through, a hydraulic hammer drill is often used to drive the inner drill pipe of the rotary gear used, while the outer drill pipe continues through a Rotary gear is driven, the hydraulic hammer viewed behind in the drilling direction the rotary gear is arranged. When double-head drilling with rotary impact Inner tube and rotating outer tube are at particularly high rock strengths, e.g. B. when drilling boulders in the overburden, the limits of the pure rotating active movement of the outer core bit is reached. It is then desirable a rotational impact movement within the entire cross-section of the borehole perform. For this, a solution is known in which the transmission of blows to the Outer tube is realized near the point of action on the drill bits. Here is with eccentrically swiveling inner drill bits, which are sufficient when drilling Create a free cut for the tracked outer tube. After drilling these eccentric drill bits swung back and the inner rod can be removed from the Outer rods are pulled out. Related methods are concentric arranged inner and outer core bits, the inner core bit at rotational drilling is connected to the outer core bit and for pulling the Inner linkage is separated from it again by an unlocking movement. The the longitudinally displaceable outer tube is here by the indirect blows from the inner to the Outer crown retightened by the latter. Another solution is to transfer the blows from inner to outer tube in the area of hydraulic drives, d. H. outside the hole. This solution consists of drilling devices that are in the There is a gap between the hammer drill and the front rotary gear. This technique is known for example from DE-PS 35 03 893. Here by moving the rear hammer in the direction of the front rotary drive two impact shoulders are assigned to the inner and outer linkage, in contact with each other brought. This makes it possible to apply the blows to the outer rod Inner rod if the drilling resistance for the outer tube is purely rotating Movement should get too big. The disadvantage of this solution is that a Existing rotary drive has to be extensively converted for these purposes because that Outer tube must have a longitudinal displaceability within the gearbox.

Der vorliegenden Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, ein Bohrgerät zu schaffen, welches eine schlagende Beaufschlagung des Außenrohrs ohne die Notwendigkeit von Umrüstungen an bereits vorhandenen hydraulischen Antrieben ermöglicht. The object of the present invention is therefore to provide a drilling device create which strikes the outer tube without the Requires retrofitting on existing hydraulic drives.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Übertragungseinheit dem Hydraulikhammer und dem Drehwerk in Bohrrichtung gesehen vorgeordnet ist. This object is achieved in that the transmission unit Hydraulic hammer and the slewing gear is seen upstream in the drilling direction.

Die Übertragungseinheit, die ein Übertragen der Schlagbewegung vom Hydraulikhammer auch auf das Außenrohr ermöglicht, ist nicht mehr zwischen Drehwerk und Hydraulikhammer, sondern in Bohrrichtung gesehen vor diesen beiden Aggregaten angeordnet. Dadurch entfällt eine Umrüstung des vorderen Drehwerkes, wenn bei besonders widrigen Bedingungen zusätzlich das Außenrohr schlagend arbeiten soll. Sämtliche Einrichtungsarbeiten beim Setzen wie beim Ziehen der Bohrgestänge können also ohne weitere Umrüstungen direkt am dem Bohrloch zugewandten Ende des Bohrgerätes auf einfache und ungefährliche Weise vorgenommen werden. Auch das Nachrüsten von Bohrgeräten ist auf eine einfache Weise möglich. The transmission unit that transmits the stroke movement from the Hydraulic hammer on the outer tube is no longer between the slewing gear and Hydraulic hammer, but seen in the direction of drilling in front of these two units arranged. This eliminates the need to retrofit the front slewing gear if at particularly adverse conditions, the outer tube should also work. All set-up work when setting and pulling the drill pipe can therefore without further modifications directly at the end of the drilling device facing the borehole be carried out in a simple and harmless manner. The retrofitting of Drilling equipment is possible in a simple way.

Der Bereich, in dem die Schlagkräfte mit Hilfe der Übertragungseinheit vom Innen- auf das Außenrohr übertragen werden, wird vorteilhafterweise abgekapselt, indem die Übertragungseinheit in einem Außenrohr und Innenrohr umfassenden Gehäuse angeordnet ist. Damit erfolgt die Schlagübertragung geschützt im Inneren eines Gehäuses, sodass in diesem Bereich keine Gefährdung für das Personal besteht und dass dieser gut kontrollierbar ist. Auch Maßnahmen zum Kühlen bzw. Spülen dieses Bereiches können hier gezielt durchgeführt werden. The area in which the impact forces from the Transferred inside to the outer tube is advantageously encapsulated, by including the transmission unit in an outer tube and inner tube Housing is arranged. The impact transmission is thus protected inside a Housing, so that there is no danger to personnel in this area and that this is easy to control. Also measures for cooling or rinsing this Area can be carried out specifically here.

Eine besonders gute Übertragung der Schlagkräfte besteht, wenn die Übertragungseinheit eine Ausgleichsstange mit einer umfangseitigen Schlagschulter umfasst, wobei die Ausgleichsstange an ihrem dem Bohrloch zugewandten Ende einen Anschluss für das Innenrohr aufweist. Die Ausgleichsstange ist zweckmäßigerweise über die Welle eines Spülkopfes mit dem Einsteckende des Hydraulikhammers fest verbunden, sodass sie rotierend bzw. oszillierend angetrieben wird. Die Ausgleichsstange umfasst eine außenliegende Schlagschulter, die bezüglich der Kontur der Kontaktfläche mit der inneren Schlagschulter des Gestängeanschlusses korrespondiert. Die Bewegungen, in welche die Ausgleichsstange durch den Hydraulikhammer versetzt wird, werden also einerseits auf das an der Ausgleichsstange angeschlossene Innenrohr und andererseits über die Schlagschulter auch auf das Außenrohr übertragen. A particularly good transmission of the impact forces exists when the Transmission unit comprises a compensating rod with a circumferential striking shoulder, the balance rod at its end facing the borehole a connection for the inner tube. The balance rod is conveniently on the Shaft of a flushing head firmly connected to the insertion end of the hydraulic hammer, so that it is driven rotating or oscillating. The balance bar includes an external impact shoulder, which with respect to the contour of the contact surface inner shoulder of the boom connection corresponds. The movements in which the balance rod is displaced by the hydraulic hammer on the one hand on the inner tube connected to the compensating rod and on the other hand also transferred to the outer tube via the impact shoulder.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass zwischen Ausgleichsstange und Bohrrohranschluß am Schlagwerk ein Spülrohr angeordnet ist und dass die Ausgleichsstange einen damit korrespondierenden Spülkanal aufweist, damit der Schlagbereich direkt und effektiv gespült werden kann. It is expediently provided that between the compensating rod and Drill pipe connection on the hammer mechanism, a flushing pipe is arranged and that the compensating rod has a flushing channel corresponding therewith, so that the impact area directly and can be effectively rinsed.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Schlagkräfte vorteilhafterweise in einem Gehäuse übertragen werden. Dies geschieht, indem die Schlagschulter gegen einen Ringanschlag im Inneren des Gehäuses schlägt. Der Ringanschlag ist dort geschützt untergebracht und korrespondierend zu der Schlagschulter ausgebildet. Durch die Anordnung von Verschleißteilen in diesem hoch dynamisch beanspruchten Bereich ist die Problematik im Bereich dieser Kontaktflächen insofern entschärft, als es zu keinem Ausfall der teuren Bauteile mehr kommt. Vielmehr können die wesentlich kostengünstigeren Verschleißteile einfach ausgewechselt werden. It has already been pointed out that the impact forces are advantageously in be transferred to a housing. This is done by striking the shoulder against strikes a ring stop inside the case. The ring stop is there sheltered and trained to match the punch shoulder. By the arrangement of wear parts in this highly dynamic area the problem in the area of these contact areas is mitigated insofar as it is too no more expensive components fail. Rather, they can be essential cost-effective wear parts can be easily replaced.

Eine besonders praktische Ausführungsform der Erfindung ist die, bei der als Schlagschulter eine massiv ausgebildete Verdickung der Ausgleichsstange in Form eines Ringkragens dient. Die Verschleißelemente körnen sowohl der Schlagschulter als auch dem Ringanschlag oder auch beiden Bauteilen zugeordnet sein. A particularly practical embodiment of the invention is that in which Impact shoulder a solidly formed thickening of the compensation rod in the form of a Ring collar serves. The wear elements can graze both the impact shoulder as well be assigned to the ring stop or to both components.

Eine zusätzlich massive Ausbildung der Schlagschulter kann dadurch erfolgen, dass die Schlagschulter mit Aussteifungsrippen ausgerüstet ist, um den hohen dynamischen Beanspruchungen gerecht zu werden. An additional massive training of the impact shoulder can take place by that the striking shoulder is equipped with stiffening ribs to accommodate the high to cope with dynamic demands.

Aufgrund der enormen Belastungen im Zusammenhang mit der Übertragung der Schlagkräfte wurde bereits vorgeschlagen, dass die Schlagschulter im Bereich des Ringanschlags mit Verschleißelementen ausgerüstet ist. Diese Verschleißelemente können ausgetauscht werden und schonen auf diese Weise Schlagschulter bzw. Ringanschlag, welche trotz der optimalen Kühlmöglichkeiten im Zusammenhang mit der Erfindung hohen Belastungen ausgesetzt sind. Because of the enormous burdens associated with the transfer of the Impact force has already been suggested that the impact shoulder in the field of Ring stop is equipped with wear elements. These wear elements can are exchanged and in this way protect the impact shoulder or ring stop, which despite the optimal cooling options in connection with the invention are exposed to high loads.

Besonders geeignete Verschleißelemente sind dann verwirklicht, wenn diese als federnd gelagerte, druckverteilende Platten ausgebildet sind. Diese können Schlagschulter und/oder Ringanschlag zugeordnet sein. Die Befestigung der druckverteilenden Platte ist dabei so gestaltet, dass durch eine Zwischenlage von federnden Elementen stets eine ausreichende Vorspannung ausgeübt werden kann, um die druckverteilende Platte fest in ihrem Sitz zu halten. Particularly suitable wear elements are realized if they are used as spring-mounted, pressure-distributing plates are formed. these can Impact shoulder and / or ring stop can be assigned. The attachment of the pressure-distributing Plate is designed so that an intermediate layer of resilient elements Sufficient preload can always be applied to the pressure-distributing Keep the plate firmly in place.

Ergänzend dazu sind die druckverteilenden Platten lösbar angeordnet. Diese Platten können dabei nicht nur ausgewechselt werden, sondern ggf. kann auch ihr Sitz korrigiert werden. In addition, the pressure-distributing plates are detachably arranged. This Plates can not only be replaced, but also their seat if necessary Getting corrected.

Zwischen Hydraulikhammer und Ausgleichsstange ist das Spülrohr angeordnet, über das letztlich die Schlagflächen zwischen Schlagschulter und Ringanschlag mit Spülmedium versorgt werden. Dazu ist vorgesehen, dass Spülbohrungen in der Ausgleichsstange ausgebildet sind, welche eine Verbindung zwischen den Schlagflächen an Schlagschulter bzw. Ringanschlag und dem Spülkanal des Spülrohres bilden. Durch die Anordnung dieser Spülbohrung in der Nähe der Schlagschultern kann wahlweise ein Teil der durch die Ausgleichsstange strömenden Bohrflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser genutzt werden, um einen Anteil der in Verlustwärme umgewandelten Schlagenergie abzutransportieren. Dadurch werden die Schlagflächen gekühlt, woraufhin das Spülmedium durch eine Öffnung im Außenflansch oder im Gestängeanschluss nach Außen befördert wird. The flushing pipe is arranged between the hydraulic hammer and the compensating rod, ultimately with the striking surfaces between the shoulder and the ring stop Flushing medium are supplied. For this purpose it is provided that flushing holes in the Compensating rod are formed, which a connection between the striking surfaces Form an impact shoulder or ring stop and the flushing channel of the flushing pipe. Through the Arrangement of this flushing hole in the vicinity of the striking shoulders is optional Part of the drilling fluid flowing through the balance rod, such as Water can be used to convert a portion of the heat lost To remove impact energy. This cools the club faces, causing the Flushing medium through an opening in the outer flange or in the rod connection Is transported outside.

Die Übertragungseinheit ist in einem Gehäuse untergebracht, wobei das Gehäuse durch zwei begrenzt zueinander in Längsrichtung verschiebliche Gehäuseteile gebildet ist. Davon ist ein Gehäuseteil, das Flanschgehäuse, dem Drehwerk zugeordnet, der andere Gehäuseteil ist an seinem Ende mit dem Außengestänge verbindbar. Die für das Bohren erforderlichen Umfangskräfte, Torsions- und Biegemomente werden dabei formschlüssig übertragen, indem beide Gehäuseteile jeweils korrespondierende Innen- bzw. Außenkonturen aufweisen. Der dem Außengestängeanschluss zugeordnete Gehäuseteil kann in Bezug auf das Flanschgehäuse eine axiale Verschiebung innerhalb eines definierten Hubes ausführen. Dieser muss mindestens so groß sein wie die zu erwartende Schwingweite des durch die Schläge oszillierenden Innenrohres. The transmission unit is housed in a housing, the housing formed by two housing parts which are displaceable to one another in the longitudinal direction is. One part of the housing, the flange housing, is assigned to the slewing gear other housing part can be connected at its end to the outer linkage. The for that Drilling required circumferential forces, torsional and bending moments are thereby form-fitting transfer by both housing parts corresponding internal or have outer contours. The one assigned to the outer linkage Housing part can with respect to the flange housing an axial displacement within a run defined stroke. This must be at least as large as that of expected range of vibration of the inner tube oscillating through the blows.

Es ist vorgesehen, dass die Längsverschieblichkeit der Gehäuseteile durch Nutensteine begrenzt ist, welche gegen Anschläge am anderen Gehäuseteil längsverschieblich verfahrbar sind. Grund für die Anordnung der Nutensteine ist die notwendige Begrenzung des Hubs, den der den Außengestängeanschluss bildende Gehäuseteil durchführen kann. Gleichzeitig sind die maximalen Zug- und Druckkräfte des Gestänges an dieser Stelle abzutragen. Dies erfolgt beim Auseinanderziehen des Bohrgestänges durch die Nutensteine, die in die Außenkontur des Flanschgehäuses formschlüssig eingesetzt und dabei gleichmäßig am Umfang verteilt sind. Schrauben dienen zur Sicherung der Nutensteine gegen Herausfallen. Kommt es beim Ziehen des Außenrohres aus dem Bohrloch zu einer Längsverschiebung der Gehäuseteile, legt sich die Stirnfläche der Nutensteine gegen die Anschläge an der Innenkontur des Außengestängeanschlusses. It is envisaged that the longitudinal displaceability of the housing parts Sliding blocks is limited, which against stops on the other housing part are displaceable longitudinally. The reason for the arrangement of the sliding blocks is the necessary one Limitation of the stroke that the housing part forming the outer rod connection can perform. At the same time, the maximum pulling and pushing forces of the boom are on to remove this place. This is done by pulling the drill pipe apart the sliding blocks, which are positively inserted into the outer contour of the flange housing and are evenly distributed around the circumference. Screws are used to secure the Sliding nuts against falling out. Does it come out when pulling the outer tube Borehole to a longitudinal displacement of the housing parts, the end face of the Sliding blocks against the stops on the inner contour of the outer rod connection.

Beide Gehäuseteile, Außengestängeanschluss wie Flanschgehäuse sind in Umfangsrichtung formschlüssig miteinander verbunden, sodass die Gehäuseteile zueinander drehmomentübertragend ausgebildet sind. Dazu können Polygonflächen ebenso wie Keilwellenprofile dienen. Both housing parts, outer rod connection and flange housing are in Circumferentially connected with each other so that the housing parts to each other are designed to transmit torque. To do this, polygon surfaces as well Spline profiles are used.

Am zweckmäßigsten ist es hierbei, wenn ein Gehäuseteil einen polygonartigen Innenquerschnitt und das andere Gehäuseteil einen polygonartigen Außenquerschnitt aufweist, hier also Außengestängeanschluss mit einem zum Innenquerschnitt des Flanschgehäuses korrespondierenden Außenquerschnitt. Mittels dieser formschlüssigen Verbindung kann das vom Drehwerk ausgeübte Drehmoment von einem auf den anderen Gehäuseteil und damit letztlich auf das Außenrohr übertragen werden. It is most expedient here if a housing part has a polygonal shape Inner cross section and the other housing part a polygonal outer cross section has, in this case an outer rod connection with an inner cross section of the Flange housing corresponding outer cross section. By means of this positive Connection, the torque exerted by the slewing gear can move from one to the other other housing part and thus ultimately transferred to the outer tube.

Eine weitere Einstellmöglichkeit für das erfindungsgemäße Bohrgerät besteht darin, dass der Hydraulikhammer auf einem Schlitten und das Drehwerk auf einem Schlitten verschieblich geführt sind, wobei die Schlitten über einen Hubzylinder miteinander verbunden sind, welcher eine Hubbegrenzung aufweist. Die mechanisch justierbare Hubbegrenzung für den Hydraulikzylinder dient dazu, die Lage des Aufschlagpunktes der Schlagschultern in Bezug auf eine optimale Schlagintensität einstellen zu können. Der Bediener braucht dann nicht mehr bei jeder Zuschaltung der Schläge auf das Außenrohr den Aufschlagpunkt neu anzufahren. Ein Übertragung von Schlägen von der Schlagschulter der Ausgleichsstange auf den Ringanschlag des Außengestängeanschlusses erfolgt, wenn die Position der Ausgleichsstange um die halbe Schwingweite von der Position des Außengestängeanschlusses entfernt ist. Ist der Abstand größer, erfolgt keine Schlagübertragung. Damit lässt sich die schlagende Beaufschlagung des Außenrohres durch den Hub des Verschiebezylinders zwischen den beiden Schlitten von Drehwerk bzw. Hydraulikhammer ein- und ausschalten. Durch den vorzugsweise stufenlosen Zustellweg des Zylinders zwischen den Schlitten kann bei zugeschalteter Beaufschlagung der Zeitpunkt und damit die Intensität des Anschlags der Ausgleichsstange auf den Außengestängeanschluss beeinflusst werden, sodass vorteilhafterweise mit einem optimal angepassten Anschlag jederzeit eine Anpassung an die sich ständig verändernden Bohrbedingungen möglich ist. There is another setting option for the drilling device according to the invention in that the hydraulic hammer on one slide and the slewing gear on one Slides are slidably guided, the slides via a lifting cylinder are connected to each other, which has a stroke limitation. The mechanical adjustable stroke limitation for the hydraulic cylinder serves to change the position of the Adjust the point of impact of the shoulders in relation to an optimal stroke intensity can. The operator then no longer needs each time the fields are switched on the outer tube to move to the point of impact again. A transmission of blows from the impact shoulder of the compensating rod on the ring stop of the Outer linkage connection takes place when the position of the balance rod by half the swing distance is removed from the position of the outer linkage. If the distance is larger, there is no impact transmission. The striking action on the Outer tube through the stroke of the displacement cylinder between the two slides of Switch the slewing gear or hydraulic hammer on and off. By preferably stepless delivery path of the cylinder between the slides can be switched on Applying the time and thus the intensity of the stop of the balancing rod be influenced on the outer rod connection, so that advantageously with an optimally adapted stop at any time an adaptation to the constantly changing drilling conditions is possible.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Bohrgerät für den Einsatz in der Geotechnik geschaffen ist, welches eine effektive, störungsunanfällige und ungefährliche Übertragungseinheit zur Übertragung der Schlagkräfte von dem Innenrohr auf das Außenrohr aufweist. Die Übertragungseinheit ist sicher in einem Gehäuse untergebracht und umfasst eine spezielle Ausgleichsstange, die über den Hydraulikhammer rotierend bzw. oszillierend angetrieben wird, wobei über eine außenliegende Schlagschulter die Schlagkräfte auf das Außengestänge übertragen werden. Die Ausgleichsstange kann gegenüber dem Gehäuse an frei wählbaren Stellen positioniert werden. Von Nutzen sind dabei insbesondere solche Positionen, an denen entweder ein Übertragen der Schläge erfolgt oder an denen eine Schlagübertragung unterbunden wird. Die Position der Ausgleichsstange ist gleichbedeutend mit der Mittellage der Schwingungsamplitude der in Längsrichtung oszillierenden Ausgleichsstange. The invention is characterized in particular by the fact that a drilling device for use in geotechnical engineering, which is an effective, Fault-free and harmless transmission unit for transmitting the impact forces from the Has inner tube on the outer tube. The transmission unit is secure in one Housing housed and includes a special balance rod that over the Hydraulic hammer is driven rotating or oscillating, with a external impact shoulder the impact forces are transmitted to the outer linkage. The Compensating rod can be positioned at freely selectable positions in relation to the housing become. Positions in which either a The blows are transmitted or at which a blunt transmission is prevented becomes. The position of the balance bar is synonymous with the center position of the Vibration amplitude of the compensation rod oscillating in the longitudinal direction.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen: Further details and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of the accompanying drawing, in which a preferred Embodiment shown with the necessary details and parts is. Show it:

Fig. 1 eine Bohrgerät, teilweise im Schnitt, Fig. 1 is a drill, partly in section,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Übertragungseinheit und Fig. 2 shows a longitudinal section through a transmission unit and

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Übertragungseinheit. Fig. 3 shows a cross section through a transmission unit.

Fig. 1 zeigt ein Bohrgerät 3 mit der Bohrlafette 2, auf der die beiden Schlitten 41 und 42 verschieblich angeordnet sind. Der Schlitten 41 trägt über die Lagerung 50 den Hydraulikhammer 7, der Schlitten 42 über die Lagerung 51 das Drehwerk 13. Der Hydraulikhammer 7 weist einen Anschluss 8 für das Spülrohr 46 auf, das zwischen Anschluss 8 und Ausgleichsstange 10 angeordnet ist. Über den Spülring 47, der durch eine Drehmomentenstütze 12 gegenüber Verdrehen gesichert ist, wird dem Innenrohr eine Spülungsflüssigkeit wie beispielsweise Wasser zugeführt, die auch zur Kühlung eingesetzt werden kann. Sowohl dem Hydraulikhammer 7 als auch dem Drehwerk 13 ist in Bohrrichtung gesehen die dem Gehäuse 4 angeordnete Übertragungseinrichtung 1 vorgeordnet, sodass sie einfach zugänglich ist und auch nachgerüstet werden kann. Zwischen den beiden Schlitten 41 und 42 ist außerdem die mechanisch justierbare Hubbegrenzung 39 für den Hydraulikzylinder 5 zu erkennen, der die beiden Schlitten 41 und 42 zwangsweise miteinander verbindet. Fig. 1 shows a drilling device 3 with the drill carriage 2 , on which the two carriages 41 and 42 are arranged displaceably. The carriage 41 carries the hydraulic hammer 7 via the bearing 50 , the carriage 42 carries the rotating mechanism 13 via the bearing 51 . The hydraulic hammer 7 has a connection 8 for the flushing pipe 46 , which is arranged between the connection 8 and the compensating rod 10 . A flushing liquid, such as water, is supplied to the inner tube via the flushing ring 47 , which is secured against twisting by a torque support 12 , and can also be used for cooling. Both the hydraulic hammer 7 and the rotating mechanism 13 is seen in the drilling direction arranged upstream of the housing 4 disposed transmission apparatus 1, so that it is easily accessible and can be retrofitted. Between the two carriages 41 and 42 also mechanically adjustable stroke limiter 39 can be seen for the hydraulic cylinder 5, the 41 and 42 forcibly connects the two carriages together.

Fig. 2 zeigt eine Übertragungseinrichtung 1 mit der in dem Gehäuse 4 angeordneten Ausgleichsstange 10. Die Ausgleichsstange 10 weist einen Anschluss 14 für das hier nicht dargestellte Spülrohr auf. Am anderen, dem Bohrloch zugewandten Ende 23 ist ein Anschluss 44 für das hier ebenfalls nicht dargestellte Innenrohr zu erkennen. Die Ausgleichsstange 10 weist eine Schlagschulter 17 auf, die als Ringkragen 48 ausgebildet ist. Die Schlagschulter 17 ist korrespondierend zu einem Ringanschlag 24 am Gehäuse 4 ausgebildet. Über die durch den Hydraulikhammer in rotierende bzw. oszillierende Bewegungen versetzte Ausgleichsstange 10 werden die Schlagkräfte mittels der Schlagschulter 17 auf den Ringanschlag 14 und somit den Gehäuseteil 6 und letztlich das hier nicht dargestellte Außenrohr übertragen, welches im Gewinde 36 fixierbar ist. Im Bereich der Schlagflächen zwischen Schlagschulter 17 und Ringanschlag 24 sind Verschleißelemente 18 angeordnet, die bei Lösen des Befestigungsmittels 19 ausgetauscht werden können, um die für die Übertragung der Schlagkräfte wesentlichen Bauteile schonen zu können. Das Verschleißelement 30, hier eine druckverteilende Platte 38, wird durch Federelemente 31 und einen umlaufenden Stützring 32 mittels der Schrauben 33 vorgespannt in seinen Sitz gedrückt. Der Stützring 32 kann durch die Stirnfläche des Gehäuseteils 9 gegen die Federkraft in Richtung Verschleißelement 30 gedrückt werden. Die Köpfe der Schrauben tauchen dann in entsprechende Nuten 34 an der Stirnfläche des als Flanschgehäuse dienenden Gehäuseteils 9 ein. Diese Nuten 34 sind so tief, dass auch bei Blockanlage der Federelemente 31 die Köpfe der Schrauben 33 nicht anliegen, was den Vorteil eines weicheren Anfahrens beim Wechsel zwischen der drehenden und der drehschlagenden Beaufschlagung des Außenrohrs bzw. bei der Relativverschiebung der Antriebe untereinander mit sich bringt. Das Gehäuse 4 ist durch das dem Außenrohr zugeordnete Gehäuseteil 6 und den als Flanschgehäuse ausgebildeten Gehäuseteil 9 gebildet, welche begrenzt längsverschieblich zueinander ausgebildet sind. Die Längsverschieblichkeit der Gehäuseteile 6, 9 ist durch dem Gehäuseteil 9 zugeordnete Nutensteine 25 begrenzt, welche gegen dem Gehäuseteil 6 zugeordnete Anschläge 28 längsverschieblich verfahrbar sind. Die Nutensteine 25 sind in die Außenkontur des Flanschgehäuses 9 formschlüssig eingesetzt und gleichmäßig am Umfang verteilt. Beim Ziehen des Außenrohres aus dem Bohrloch legt sich die Stirnfläche 27 des Nutensteins 25 gegen den Anschlag 28 im Außengestängeanschluss 6, sodass auch hier eine Begrenzung erfolgt. Das Flanschgehäuse 9 ist auf der zum Hydraulikhammer 7 gewandten Seite 21 entsprechend der Kontur des Abtriebsflansches gestaltet. Es finden sich hier ebenfalls die notwendigen Befestigungselemente 22. In Richtung Schlagschulter 17 besitzt das Flanschgehäuse 9 eine zylinderische Bohrung 23, deren Innendurchmesser größer als der der Schlagschulter 17 ist. Die Tiefe der Bohrung 29 ist so bemessen, dass die Schlagschulter 17 der Ausgleichsstange 10 vollständig vom Ringanschlag 24 abgekoppelt werden kann. Beim Abkoppeln taucht die Schlagschulter 17 der Ausgleichsstange 10 vollständig in die Bohrung 23 ein. Umgeben sind die Gehäuseteile 6, 9 zusätzlich von einer Schutzhülse 37 am äußeren Umfang. Zur besseren Führung der Ausgleichsstange 10 ist das Radialwälzlager 20 vorhanden. Vorteilhafterweise ist hier eine Spielpassung zwischen dem Innenring des Radialwälzlagers 20 und der Ausgleichsstange 10 vorgesehen, damit sich die Ausgleichsstange 10 in Richtung der Achse 11 frei bewegen kann. Bei eventuell größeren radialen Verlagerungen der Ausgleichsstange 10 legt sich diese von selbst an das Radialwälzlager 20 an, sodass einer weiteren Verlagerung entgegengewirkt wird. Im Bereich vor der Schlagschulter 17 in Richtung Bohrloch gesehen verfügt der Außengestängeanschluss über einen spielarmen Dichtungs- und Führungssitz 35, in welchen sich die Ausgleichsstange 10 in Längs- und in Umfangsrichtung bewegen kann. Die Ausgleichsstange 10 weist einen Spülungskanal 15 auf, der über das hier nicht dargestellte Spülrohr mit Spül- bzw. Kühlflüssigkeit versorgt wird. Die Spülbohrung 16 dient dazu, dass Spül- bzw. Kühlflüssigkeit auch in den Schlagbereich zum Zwecke der Kühlung der Kontaktflächen an Schlagschulter 17 bzw. Ringanschlag 24 gelangen kann. Fig. 2 shows a transmission apparatus 1 with the arranged in the housing 4 balancing rod 10. The compensating rod 10 has a connection 14 for the flushing pipe, not shown here. At the other end 23 facing the borehole, a connection 44 for the inner tube, also not shown here, can be seen. The compensating rod 10 has a striking shoulder 17 which is designed as an annular collar 48 . The striking shoulder 17 is formed corresponding to a ring stop 24 on the housing 4 . Via the compensating rod 10 , which is set in rotating or oscillating movements by the hydraulic hammer, the impact forces are transmitted by means of the impact shoulder 17 to the ring stop 14 and thus to the housing part 6 and ultimately to the outer tube, not shown here, which can be fixed in the thread 36 . In the area of the striking surfaces between the striking shoulder 17 and the ring stop 24 , wear elements 18 are arranged which can be exchanged when the fastening means 19 is loosened in order to be able to protect the components essential for the transmission of the striking forces. The wear element 30 , here a pressure-distributing plate 38 , is pressed into its seat in a prestressed manner by spring elements 31 and a circumferential support ring 32 by means of the screws 33 . The support ring 32 can be pressed through the end face of the housing part 9 against the spring force in the direction of the wear element 30 . The heads of the screws then dip into corresponding grooves 34 on the end face of the housing part 9 serving as a flange housing. These grooves 34 are so deep that the heads of the screws 33 do not rest even when the spring elements 31 are in contact with one another, which brings with it the advantage of a softer approach when changing between the rotating and the rotating impact on the outer tube or when the drives are displaced relative to one another , The housing 4 is formed by the housing part 6 assigned to the outer tube and the housing part 9 designed as a flange housing, which are designed to be limited longitudinally displaceable relative to one another. The longitudinal displaceability of the housing parts 6 , 9 is limited by the sliding blocks 25 assigned to the housing part 9 , which can be displaced longitudinally against the stops 28 assigned to the housing part 6 . The sliding blocks 25 are positively inserted into the outer contour of the flange housing 9 and are evenly distributed over the circumference. When pulling the outer tube out of the borehole, the end face 27 of the sliding block 25 lies against the stop 28 in the outer rod connection 6 , so that a limitation also takes place here. The flange housing 9 is designed on the side 21 facing the hydraulic hammer 7 in accordance with the contour of the output flange. The necessary fastening elements 22 are also found here. In the direction of the impact shoulder 17 , the flange housing 9 has a cylindrical bore 23 , the inside diameter of which is larger than that of the impact shoulder 17 . The depth of the bore 29 is dimensioned such that the striking shoulder 17 of the compensating rod 10 can be completely uncoupled from the ring stop 24 . When uncoupling, the impact shoulder 17 of the compensating rod 10 is completely immersed in the bore 23 . The housing parts 6 , 9 are additionally surrounded by a protective sleeve 37 on the outer circumference. The radial roller bearing 20 is provided for better guidance of the compensating rod 10 . A clearance fit between the inner ring of the radial roller bearing 20 and the compensating rod 10 is advantageously provided here, so that the compensating rod 10 can move freely in the direction of the axis 11 . In the event of possibly larger radial displacements of the compensating rod 10 , the latter will automatically contact the radial roller bearing 20 , so that a further displacement is counteracted. In the area in front of the impact shoulder 17 in the direction of the borehole, the outer rod connection has a low-play sealing and guide seat 35 , in which the compensating rod 10 can move in the longitudinal and circumferential directions. The compensating rod 10 has a flushing channel 15 , which is supplied with flushing or cooling liquid via the flushing tube, not shown here. The flushing bore 16 serves to ensure that flushing or cooling liquid can also reach the impact area for the purpose of cooling the contact surfaces on the impact shoulder 17 or ring stop 24 .

In Fig. 3 ist insbesondere gezeigt, dass das Gehäuseteil 6 und das Gehäuseteil 9 drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, indem der äußere Gehäuseteil 9 einen polygonartigen, korrespondierend zum Außenquerschnitt des inneren Gehäuseteils 9 ausgebildeten Innenquerschnitt aufweist, damit die vom Drehwerk ausgehenden Drehmomente über das Polygon 40 auf effektive Weise übertragen werden können. In Fig. 3 is shown in particular that the housing part 6 and the housing part 9 are torque-transmitting manner connected to each other by the outer housing portion 9 having a polygonal, correspondingly shaped to the outer cross section of the inner housing part 9 inside cross-section, so that starting from the turning torque on the polygon 40 can be transferred effectively.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. All of the above-mentioned features, including those that can only be taken from the drawings, alone and in combination are regarded as essential to the invention.

Claims (16)

1. Bohrgerät (3) zum Herstellen von Bohrungen in der Geotechnik, insbesondere im Spezialtiefbau mit aus einem Innenrohr und einem Außenrohr gebildeten Bohrgestänge, wobei ein auf einer Bohrlafette (2) verschieblich geführtes Drehwerk (13) und ein auf der Bohrlafette (2) verschieblich geführter Hydraulikhammer (7) vorgesehen ist, dessen Schlagkräfte mit Hilfe einer Übertragungseinheit (1) auch auf das Außenrohr übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (1) dem Hydraulikhammer (7) und dem Drehwerk (13) in Bohrrichtung gesehen vorgeordnet ist. 1. Drilling device ( 3 ) for producing bores in geotechnical engineering, in particular in special civil engineering with drill rods formed from an inner tube and an outer tube, with a rotating mechanism ( 13 ) which is displaceably guided on a drill carriage ( 2 ) and one on the drill carriage ( 2 ) guided hydraulic hammer ( 7 ) is provided, the impact forces of which can also be transmitted to the outer tube with the aid of a transmission unit ( 1 ), characterized in that the transmission unit ( 1 ) is arranged upstream of the hydraulic hammer ( 7 ) and the rotating mechanism ( 13 ) as seen in the drilling direction. 2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (1) in einem Außenrohr und Innenrohr umfassenden Gehäuse (4) angeordnet ist. 2. Drilling device according to claim 1, characterized in that the transmission unit ( 1 ) is arranged in a housing ( 4 ) comprising an outer tube and an inner tube. 3. Bohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (1) eine Ausgleichsstange (10) mit einer umfangseitigen Schlagschulter (17) umfasst, wobei die Ausgleichsstange (10) an ihrem dem Bohrloch zugewandten Ende (23) einen Anschluss (44) für das Innenrohr aufweist. That the transfer unit (1) includes 3. Drill according to claim 2, characterized in that a compensating rod (10) with a circumferential impact shoulder (17), said balance bar (10) at its end facing the borehole end (23) a connection (44) for the inner tube. 4. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ausgleichsstange (10) und Bohrrohranschluß (8) am Schlagwerk (7) ein Spülrohr (46) angeordnet ist und dass die Ausgleichsstange (10) einen damit korrespondierenden Spülkanal (15) aufweist. 4. Drilling device according to claim 3, characterized in that a flushing pipe ( 46 ) is arranged between the compensating rod ( 10 ) and drill pipe connection ( 8 ) on the striking mechanism ( 7 ) and that the compensating rod ( 10 ) has a flushing channel ( 15 ) corresponding thereto. 5. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschulter (17) gegen einen Ringanschlag (24) im Innern des Gehäuses (4) schlägt. 5. Drill according to claim 3, characterized in that the impact shoulder ( 17 ) strikes against a ring stop ( 24 ) in the interior of the housing ( 4 ). 6. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Schlagschulter (17) eine massiv ausgebildete Verdickung der Ausgleichsstange (10) in Form eines Ringkragens (48) dient. 6. Drilling device according to claim 3, characterized in that a solid thickening of the compensating rod ( 10 ) in the form of an annular collar ( 48 ) serves as the impact shoulder ( 17 ). 7. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschulter (17) mit Aussteifungsrippen ausgerüstet ist. 7. Drilling device according to claim 3, characterized in that the impact shoulder ( 17 ) is equipped with stiffening ribs. 8. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagschulter (17) im Bereich des Ringanschlags (24) mit Verschleißelementen (30) ausgerüstet ist. 8. Drilling device according to claim 3, characterized in that the impact shoulder ( 17 ) in the region of the ring stop ( 24 ) is equipped with wear elements ( 30 ). 9. Bohrgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißelemente (30) als federnd gelagerte, druckverteilende Platten (38) ausgebildet sind. 9. Drilling device according to claim 8, characterized in that the wear elements ( 30 ) are designed as spring-mounted, pressure-distributing plates ( 38 ). 10. Bohrgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die druckverteilenden Platten (38) lösbar angeordnet sind. 10. Drilling device according to claim 9, characterized in that the pressure-distributing plates ( 38 ) are arranged releasably. 11. Bohrgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spülbohrungen (16) in der Ausgleichsstange (10) ausgebildet sind, welche eine Verbindung zwischen den Schlagflächen an Schlagschulter (17) bzw. Ringanschlag (24) und dem Spülkanal (15) des Spülrohres (46) bilden. 11. Drilling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that flushing bores ( 16 ) are formed in the compensating rod ( 10 ), which connect the striking surfaces on the striking shoulder ( 17 ) or ring stop ( 24 ) and the flushing channel ( 15 ). form the flushing pipe ( 46 ). 12. Bohrgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) durch zwei begrenzt zueinander in Längsrichtung verschiebliche Gehäuseteile (6, 9) gebildet ist. 12. Drilling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 4 ) is formed by two housing parts ( 6 , 9 ) which can be displaced in the longitudinal direction to a limited extent. 13. Bohrgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsverschieblichkeit der Gehäuseteile (6, 9) durch Nutensteine (25) begrenzt ist, welche gegen Anschläge (28) am anderen Gehäuseteil längsverschieblich verfahrbar sind. 13. Drilling device according to claim 12, characterized in that the longitudinal displaceability of the housing parts ( 6 , 9 ) is limited by sliding blocks ( 25 ) which can be displaced longitudinally against stops ( 28 ) on the other housing part. 14. Bohrgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (6, 9) zueinander drehmomentübertragend ausgebildet sind. 14. Drilling device according to claim 12, characterized in that the housing parts ( 6 , 9 ) are designed to transmit torque to one another. 15. Bohrgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil (6) einen polygonartigen Innenquerschnitt und das andere Gehäuseteil (9) einen polygonartigen Außenquerschnitt aufweist. 15. Drilling device according to claim 14, characterized in that one housing part ( 6 ) has a polygonal inner cross section and the other housing part ( 9 ) has a polygonal outer cross section. 16. Bohrgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikhammer (13) auf einem Schlitten (41) und das Drehwerk (7) auf einem Schlitten (42) verschieblich geführt sind, wobei die Schlitten (41, 42) über einen Hubzylinder (39) miteinander verbunden sind, welcher eine Hubbegrenzung aufweist. 16. Drilling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic hammer ( 13 ) on a carriage ( 41 ) and the rotating mechanism ( 7 ) on a carriage ( 42 ) are displaceably guided, the carriage ( 41 , 42 ) over a lifting cylinder ( 39 ) is connected to each other, which has a stroke limitation.