DE3911469A1 - Bohranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohranlage, im wesentlichen be­ stehend aus Bohrlafette, Bohrgestänge, Bohrwerkzeug und mit insbesondere Druckluft- oder hydraulisch betriebenen An­ triebsaggregaten zur Erstellung von Erdbohrungen, insbeson­ dere zum grabenlosen Verlegen von Versorgungsleitungen wie solche für Wasser, elektrische Energie, Telefon oder der­ gleichen.

Aus der EP-A2-02 47 767 ist ein Horizontal-Bohrsystem der eingangs genannten Gattung bekannt. Dieses Bohrsystem wird mit Druckluft betrieben. An einem rotierenden Bohrgestänge wird eine nach dem Tauchkolbenprinzip arbeitende Bodendurch­ schlagrakete geführt, welche an ihrer Spitze einen abge­ schrägten Leitkopf trägt, von dem die Bodendurchschlagrakete und das nachgezogene bzw. gedrückte Bohrgestänge in einem bestimmten Radius von der Tiefenlage der in das Erdreich eingebrachten Erdbohrung an die Erdoberfläche gedrückt wird. Die Druckluftversorgung der Bodendurchschlagrakete erfolgt bei diesem Bohrsystem durch das Bohrgestänge hindurch, wobei die Abluft der Bodendurchschlagrakete außen über das Bohr­ gestänge nach hinten weggeht. Damit die Abluft am Ende der Bodendurchschlagrakete über das Bohrgestänge abströmen kann, ist es unbedingt erforderlich, daß das Bohrgestänge einen geringeren Außendurchmesser hat als die eigentliche Boden­ durchschlagrakete. Bei rolligen Böden besteht daher die Gefahr, daß die Bohrung hinter der Bodendurchschlagrakete einfällt und der Raum für den Abluftstrom der Bodendurch­ schlagrakete verschlossen wird, wodurch die Maschine in ihrer Leistung gemindert bzw. ganz zum Stillstand kommt. Man hat zwar versucht, das Problem der einstürzenden Erdbohrun­ gen hinter der Bodendurchschlagrakete dadurch zu lösen, daß ein Absaugegerät zusätzlich eingesetzt wurde, um den Ring­ spalt für die Abluft freizuhalten, damit insbesondere bei wasserhaltigen Böden kein Schlamm durch die Abströmbohrungen in das Innere der Bodendurchschlagrakete einströmen kann, was insbesondere beim Stillstand der Rakete während des Ankuppelvorganges eines neuen Bohrgestänges sehr leicht geschehen kann. Außerdem stellt die Druckluftzufuhr in das rotierende Bohrgestänge ein nicht zu übersehendes techni­ sches Problem dar; so muß bspw. das hohle Bohrgestänge zum Ende hin nach jedem Verlängerungsvorgang des Gestänges ver­ schlossen werden, damit die Druckluft nicht entweichen kann. Problembehaftet ist ferner das Anspringen der Bodendurch­ schlagrakete, da eine solche Einheit besonders bei größeren Distanzen, eingesetzt wird. Die Länge der Luftsäule führt zu nicht kontrollierbaren Kompressionsvorgängen und gegebenen­ falls zu Eigenschwingungen der Luftsäule, die das Anspringen der Bodendurchschlagrakete erheblich erschweren. Ferner ist das aus der EP-A2-02 47 767 bekannte Horizontal-Bohrsystem apparativ aufwendig und daher teuer, da ein separater Luft­ kompressor als Versorgungsgerät für die Bodendurchschlagra­ kete und ein Hydraulikaggregat für den Rotationsantrieb und die Vorschubeinheit des Bohrgestänges benötigt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bohranlage zu schaffen, die die Nachteile des aufgezeigten Standes der Technik beseitigt und damit apparativ einfacher gestaltet ist, kostengünstiger herzustellen ist, sowie keine Anlaufschwierigkeiten kennt und sicher und problemlos mit der notwendigen Energie zu versorgen ist. Die Lösung der Erfindung gelingt mit den Maßnahmen der Patentansprüche 1 bis 17.

Die erfindungswesentliche Ausgestaltung der Bohranlage sieht vor, daß an der Spitze des Bohrgestänges ein Schlag- und Bohrgerät angeordnet ist. Der große Vorteil dieses konstruk­ tiven Prinzips besteht darin, daß die Schlagimpulse und das Drehmoment zur Erstellung der Erdbohrung unmittelbar dort wirken, wo die Kräfte und Momente energetisch ungehindert wirken müssen, nämlich am Verdrängungsgerät selbst. Das Bohrgestänge muß im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr hohl ausgebildet sein; und falls ein Bohrgestänge mit einer Innenbohrung verwendet wird, braucht dieses Bohrge­ stänge nur noch translatorisch bewegt zu werden. Damit werden die beim Stand der Technik auftretenden hohen Biege-Wechsel­ beanspruchungen an den rotierenden hohlen Bohrgestängen, insbesondere beim Fahren von engen Radien vermieden, die erfahrungsgemäß zu Rissen im Rohrmantel und somit zu Druck­ verlusten bis hin zum Stillstand der Bohranlage führen. Ein Ringspalt zwischen Gerät und Bohrgestänge für die Abluft ist nicht erforderlich. Die Druckluftaggregate bzw. die Hydrau­ likaggregate können kleiner und kostengünstiger ausgelegt werden. Da in dem Bohrgestänge keine kompressible Druckluft strömt und sich keine schwingende Druckluftsäule ausbilden kann, kommt es zu keinen Anlaufschwierigkeiten der Bohran­ lage. Zweckmäßig ist, daß das Schlagbohrgerät einen an der Vorderseite eines zylinderförmigen Gehäuses angeordneten, mit Schlagimpulsen beaufschlagbaren und/oder rotierenden Schlagkopf als Bohrwerkzeug aufweist. Ferner ist es zweck­ mäßig, daß das Schlagbohrgerät, vorzugsweise dessen Schlag­ kopf von einem rotierenden Rohrgestänge antreibbar ist, wobei das Bohrgestänge vorteilhafterweise aus einem Voll­ profil bestehen kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge­ schlagen, daß der Schlagkopf des Schlagbohrgerätes bedarfs­ weise drehbar ist, während das Gehäuse des Schlagbohrgerätes translatorisch bewegbar ist. Dies ist insbesondere von Vor­ teil bei leichten Böden, wo im Regelfall die Schlagimpulse für den Vortrieb des Gerätes ausreichend sind und nur be­ darfsweise bei aufkommenden Bodenverwachsungen der Schlag­ kopf rotatorisch in Bewegung gesetzt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge­ schlagen, daß der Schlagkopf von einem im Gehäuse des Schlagbohrgerätes oder direkt hinter dem Schlagbohrgerät angeordneten Drehantrieb, vorzugsweise von einem Hydraulik­ antrieb, antreibbar ist. Zweckmäßig ist, daß der Schlagkopf eine vordere, vorzugsweise dachförmige Schrägfläche auf­ weist, die bei nicht rotierendem Kopf als drehbare Steuer­ fläche dient. Bei dieser Einheit dreht sich lediglich der abgeschrägte Kopf, während sich das Gehäuse des Schlaggerä­ tes und das Rohrgestänge lediglich translatorisch bewegen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Bohrgestänge aus einem nicht rotierenden Hohlprofil besteht und daß in dem Bohrgestänge die energetischen Ver­ sorgungen, insbesondere die Hydraulikschläuche angeordnet sind. Besonders zweckmäßig ist dabei, wenn das Bohrgestänge, bspw. von einer Haspel, zu einem Coil aufgewickelt ist. Dies hat den Vorteil, daß der Vortrieb nicht durch An­ schraub- oder beim Rücklaufen durch Abschraubvorgänge an dem Bohrgestänge unterbrochen werden muß. Beim Stand der Technik müssen demgegenüber die einzelnen Bohrgestänge einzeln zu­ sammengeschraubt werden.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorteilhafter­ weise vor, daß der Schlagkopf mit einer Schrägfläche im Gehäuse um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist und mit dem Schlagkopf zusammenwirkende Mittel zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens folgenden translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung sowie pneumatisch ansteuerbare Mittel zur Ingangsetzung oder zur Unterbrechung der Drehbewegung vorgesehen sind und daß das Gehäuse des Schlagbohrgerätes mit einem nicht rotierenden, hohlprofiligen Bohrgestänge in Verbindung steht, wobei die pneumatischen Versorgungsleitungen in dem Bohrgestänge verlaufen und das Bohrgestänge als Abluftleitung dient. Die Rotation des Schlagkopfes erfolgt also im Zyklus des Kolbenschlages und kann nach Bedarf unterbunden werden, so daß je nach der Stellung der Schrägfläche des Schlagkopfes relativ zum Ge­ häuse das Schlagbohrgerät nach rechts, links oder nach oben oder unten gesteuert werden kann. Es hat sich gezeigt, daß dies besonders bei nicht homogenen Böden von Vorteil ist, da es dort bei der Überwindung von längeren Strecken zu größe­ ren Richtungsabweichungen kommt, falls nicht mit Hilfe der Schrägfläche des Schlagkopfes dem entgegen gesteuert wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung hat ferner den Vorteil, daß das Bohrgestänge als hohlprofiliges, koaxial verlaufendes Doppelrohr ausgebildet sein kann, und daß das Innenrohr den pneumatischen Versorgungsleitungen und das Außenrohr als pneumatische Entsorgungsleitung dient. Bei dieser Ausfüh­ rungsform würde die Druckluftversorgung vorzugsweis über einen durch das Coil laufende Durckluftschlauch erfolgen können.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Schlagbohrgerät eine Rücklauf-Umschaltung sowie eine Vorrichtung zur Aufweitung der Pilotbohrung aufweist. Auf diese Weise kann beim Zurückziehen eine größere Versorgungs­ leitung ohne nennenswerten Aufwand eingebracht werden, da die Pilotbohrung bereits besteht.

Um einen guten Vortrieb des Schlagbohrgerätes zu gewährlei­ sten ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Schlagbohrgerät und das Bohrgestänge mittels einer Kupplung derart miteinander verbunden sind, daß das Schlagbohrgerät eine gewisse Wegstrecke eigenständig vorläuft und erst anschließend das Bohrgestänge selbsttätig vorzugsweise durch eine Federanordnung nachrückbar ist oder von einer auf der Bohrlafette angeordneten Vorschubeinheit nachdrückbar ist.

Zweckmäßigerweise kann die Ortung des Schlagbohrgerätes in der Bohrung, dessen absolute Tieflage sowie die Winkelstel­ lung des Schlagkopfes und dessen Schrägfläche mit Hilfe von an sich bekannten, vorzugsweise elektronisch arbeitenden Or­ tungseinrichtungen gemessen werden, so daß sich hierdurch eine optimale Erfassung und Steuerung des Schlagbohrgerätes ergibt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Horizontal-Bohranlage bestehend aus Schlag­ bohrgerät, rotierendem Bohrgestänge und Bohr­ lafette.

Fig. 2 eine Horizontal-Bohranlage mit nicht rotierendem Bohrgestänge zwischen Schlagbohrgerät und Bohr­ lafette.

Fig. 3 eine Horizontal-Bohranlage mit einem zu einem Coil aufgewickelten Bohrgestänge.

Fig. 4 ein Schlagbohrgerät mit einer Aufweitungsvor­ richtung für die Pilotbohrung und einer Einzugs­ einrichtung für eine Versorgungsleitung.

Fig. 5 eine Kupplung zwischen Schlagbohrgerät und Bohr­ gestänge mit Endanschlag.

Fig. 6 ein druckluftbetriebenes und druckluftgesteuer­ tes Schlagbohrgerät mit Ortungsgeräten.

Fig. 1 zeigt eine Horizontal-Bohranlage mit einer Bohrlafet­ te 1, einem Bohrgestänge 2 und einem an der Spitze des Bohr­ gestänges 2 angeordneten Schlag- und Bohrgerät 3 zum graben­ losen Verlegen von Versorgungsleitungen wie Wasserleitungen, Kabel, Telefonleitungen ect. Die Bohrlafette 2 besteht aus einem Grundrahmen 4, der mit Hilfe von Verankerungen 5 in einem Grubenaushub festgelegt ist. Über den Grundrahmen 4 ist ein Justierrahmen 6 gelegt, der in der Achse 7 drehbar gelagert ist und an seiner anderen Seite mit einer Anstell­ vorrichtung 8 festlegbar geführt ist. Auf dem Justierrahmen 6 befindet sich eine Vorschubeinheit 9 mit nicht näher dar­ gestellten, im Innern der Einheit angeordneten hydraulischen Antriebsaggregaten, deren Hydraulikanschlüsse mit der Be­ zugsziffer 10 versehen sind. Das Bohrgestänge 2 ist durch die Vorschubeinheit hindurchgeführt und wird von dem hydrau­ lischen Antriebsaggregat in Roation versetzt. Mit Hilfe des Justierrahmens 6 wird die Vorschubeinheit 9 und damit die horizontale Lage des Bohrgestänges 2 zielgenau ausgerichtet. Das Bohrgestänge hat einen vollen Querschnitt und weist eine verschiebliche Verbindungs-Kupplung 12 auf, die in Fig. 5 näher dargestellt ist sowie eine Zwischenkupplung 11.

Das an der Spitze des Bohrgestänges 2 angeordnete Schlag­ bohrgerät besteht aus einem Gehäuse 13 zur Aufnahme der die Schlagimpulse erzeugenden und die Rotation des Schlagkopfes bewirkenden mechanischen Elemente. Der Schlagkopf 14 sitzt auf einer Schlagspitze 15 und hat eine Schrägfläche 16. Im Innern des Gehäuses 13 wird ein Schlagkolben 17 von einer mit der Verbindungskupplung 12 gekoppelten Antriebswelle 18 in Rotation versetzt. Zwischen dem Schlagkolben 17 und einem Abschlußkörper 19 des Gehäuses 13 ist eine die Schlagimpulse bewirkende Antriebsfeder 20 angeordnet. Der Schlagkolben 17 weist eine axiale Führungsnut 22 auf. In diese Führungsnut greift ein an der Gehäuseinnenwand angeordneter Führungs­ nocken 23 ein, so daß der Schlagkolben mit axialem Bewe­ gungsfreigang undrehbar geführt ist. Der Schlagkolben weist eine zentrale Bohrung 21 für die Antriebswelle 18 auf und einen mit dieser in drehschlüssiger Verbindung stehenden, drehbaren Stößel, der seinerseits die Schlagspitze 15 und den Schlagkopf 14 trägt. Der drehbare Stößel 24 hat einen an ihm angeordneten radial abstehenden Führungsnocken 25, der mit einer helixförmigen Führungsfläche 26 des Schlagkolbens 17 sowie mit der vertikalen Rücklauffläche 27 ein Kurvenge­ triebe bildet.

Wenn sich bei der in Fig. 1 gezeigten Horizontal-Bohranlage das Bohrgestänge 2 dreht, wird von der Verbindungskupplung 12 die Antriebswelle 18 des Schlagbohrgerätes 3 und damit der Schlagkolben 17 in Drehung versetzt. Mit Hilfe des aus helixförmiger Führungsfläche 26, Führungsnocken 25 und ver­ tikaler Rücklauffläche 27 bestehenden Kurvengetriebes wird der Schlagkolben gegen die Antriebsfeder 20 bewegt und diese dabei vorgespannt. Sobald der Führungsnocken 25 die verti­ kale Rücklauffläche 27 des Kurvengetriebes erreicht hat, wird der Rückstellweg der Antriebsfeder 20 freigegeben und der Schlagkolben schlägt mit hohem Impuls gegen die Auf­ schlagfläche 28 des Stößels 24. Der Schlagimpuls wirkt damit direkt auf die Schlagspitze. Schlagspitze und Schlagkopf üben folglich eine implusartige translatorische und zugleich rotatorische Bewegung aus. Das Gehäuse selbst wird von dem Schlagkopf nachgezogen. Zur zielgenauen Führung des Schlag­ bohrgerätes 3 in der Erdbohrung weist das Gehäuse 13 Leit­ flächen 29 auf. Diese Bohranlage kann nahezu kontinuierlich betrieben werden, da das Bohrgestänge durch die Vorschubein­ heit 9 hindurchgeführt ist und infolge des Vollquerschnitts des Bohrgestänges lange Teilstücke verwendet werden können, wodurch die Stillstandszeiten, die beim Ankuppeln der Ge­ stänge entstehen, sehr gering gehalten werden können. Mit Hilfe der Schrägfläche des Steuerkopfes können auch sehr enge Radien durchfahren werden, ohne daß es zu schädlichen Wechsel-Biegebeanspruchungen im Bohrgestänge kommt.

Fig. 2 zeigt eine Horizontal-Bohranlage, die in den wesent­ lichen konstruktiven Ausgestaltungen derjenigen nach Fig. 1 entspricht. Der Unterschied besteht darin, daß am Ende des Gehäuses 13 des Schlagbohrgerätes 3 ein hydraulischer An­ triebsmotor 30 angeordnet ist, von dem der Schlagkolben 17 angetrieben wird. Das Bohrgestänge 2 ist in diesem Fall hohl ausgeführt. In dem hohlen Bohrgestänge, welches nicht ro­ tiert, sondern lediglich translatorisch von dem Schlagbohr­ gerät 3 gezogen bzw. von der Vorschubeinheit 9 nachgedrückt wird, sind die Hydraulikschläuche 31 geführt. Die lediglich translatorische Bewegung des Rohrgestänges ergibt eine we­ sentlich höhere Standfestigkeit desselben. Zur Verdrehsiche­ rung ist das Schlagbohrgerät 3 ebenfalls mit Leitflächen 29 versehen.

In Fig. 3 ist eine Horizontal-Bohranlage mit einem an der Spitze des Bohrgestänges angeordneten Schlagbohrgerät ent­ sprechend der Ausgestaltung nach Fig. 2 zu sehen. Die Bohr­ lafette 1 trägt in diesem Fall eine Haspel 32, auf der das Bohrgestänge 2 zu einem Coil 33 aufgewickelt ist. Von der Haspel 32 wird im Bohrbetrieb der Coil abgewickelt, das Bohrgestänge wird in einer Führung 34 justiert und durch die Vorschubeinheit 9 geführt und ist mit dem Abschlußkörper 19 des Gehäuses 13 des Schlagbohrgerätes 3 verbunden. In dem hohlen, nicht rotierenden Bohrgestänge verlaufen die Hydrau­ likschläuche zu dem Hydraulikmotor 30 des Schlagbohrgerätes 3. Wenn also anstatt der einzelnen zusammenzuschraubenden Bohrgestänge ein auf einer Haspel angeordneter Coil einge­ setzt wird, so hat das den Vorteil, daß der Vortrieb nicht durch Anschraub- oder beim Rücklaufen durch Abschraubvor­ gänge unterbrochen werden muß.

Fig. 4 zeigt das Schlagbohrgerät 3 und das Bohrgestänge 2 in der Zielgrube, wobei die Pilotbohrung 35 im Erdreich verlegt ist. Beim Zurückziehen kann, falls eine größere Versorgungs­ leitung eingebracht werden soll, so verfahren werden, daß ein im Außendurchmesser größeres Rammbohrgerät oder ein größeres Schlagbohrgerät angekuppelt wird, um die Pilotboh­ rung zu erweitern. Im vorliegenden Fall ist die Möglichkeit gewählt worden, das Schlagbohrgerät auf Rücklauf umzuschal­ ten, und zuvor die Aufweitevorrichtung 36 zur Vergrößerung des Bohrungsquerschnittes aufzusetzen. Die Aufweitevorrich­ tung 36 ist in einem vorderen Teil mit einem Aufweitekonus 37 versehen, der in eine zylinderförmige, das Schlagbohrge­ rät 3 teilweise übergreifende Mantelfläche 38 übergeht. Auf der Mantelfläche ist mit Verbindungselement 39 ein Produkt­ rohr 40 befestigt. Wenn das umgesteuerte Schlagbohrgerät 3 in der Pilotbohrung 35 zurückläuft und diese mit der Aufwei­ tevorrichtung im Durchmesser vergrößert, wird zugleich das zu verlegende Produktrohr mit eingezogen.

In Fig. 5 ist die Verbindungskupplung 12 zwischen Schlag­ bohrgerät 3 und Bohrgestänge 2 dargestellt, mit der verhin­ dert wird, daß ausgekuppelt wird. Die Verbindungskupplung 12 hat ein Kupplungsgehäuse 41 und ein Kupplungsgestänge 42. Das Kupplungsgehäuse 41 ist an dem Schlagbohrgerät 3 befe­ stigt und das Kupplungsgestänge 42 an dem Bohrgestänge 2. Der Gestängekopf 43 des Kupplungsgestänges ist in dem Kupp­ lungsgehäuse verschiebbar geführt und schlägt gegen eine Gehäusekante 44 mit zwischengeordneter Dämpfung 45 an. In dem Kupplungsgehäuse 41 ist zwischen dem Abschlußkörper 19 des Schlagbohrgerätes 3 und dem Gestängekopf 43 des Kupp­ lungsgestänges eine Spannfeder 46 angeordnet.

Eine druckluftbetriebene Horizontal-Bohranlage ist in Fig. 6 dargestellt. Das druckluftbetriebene Schlagbohrgerät 3 hat einen rotierenden Schlagkopf 14 mit einer Schrägfläche 16 als Steuerfläche. Das Bohrgestänge 2 ist hohl ausgebildet und rotiert nicht, so daß gegebenenfalls ein statischer Schub von der auf der Bohrlafette 1 angeordneten Vorschub­ einheit 9 auf das Bohrgestänge 2 übertragen werden kann. In dem Bohrgestänge verläuft der Druckluftschlauch 47 für die pneumatische Erzeugung der Schlagimpulse. Außerdem verläuft in dem hohlen Bohrgestänge eine pneumatische Steuerleitung 48 zur Unterbrechung der Rotation des Schlagkopfes 14 des Schlagbohrgerätes. Die anfallende Abluft kann durch das hohle Bohrgestänge 2 zurückströmen. Ebenfalls ist es mög­ lich, anstatt des Druckluftschlauches ein koaxiales Rohr, ein Doppelrohr, zu verwenden. Bei dieser Ausführung würde es so sein, daß durch das Innenrohr die Druckluftzufuhr und durch den Ringkanal zwischen Innenrohr und Außenrohr die Abluft geführt würde. Auch könnte das Bohrgestänge wie zuvor dargestellt, zu einem Coil aufgerollt sein und je nach Be­ darf in entsprechender Länge mit dem Vortrieb des Rammbohr­ gerätes abgewickelt werden. Bei letzterer Ausführungsweise würde die Druckluftversorgung vorzugsweise über durch das Coil laufende Druckluftschläuche erfolgen. Zur Ortung der Lage des Schlagbohrgerätes in der Pilotbohrung zur Ortung seiner absoluten Tieflage sowie zur Messung der Winkelstel­ lung des Schlagkopfes und dessen Schrägfläche ist eine Sen­ de-Empfängereinrichtung 49 im Bereich des Schlagkopfes sowie eine Sensoreinrichtung 50 vorgesehen. Infolge der gesteuer­ ten Unterbrechung der Rotation des Schlagkopfes 14 bleibt dieser in einer bestimmten Winkelstellung bezogen auf das Gehäuse stehen, so daß die wirkenden Schlagimpulse des Schlagbohrgerätes bzw. eine Vorschubkraft der Vorschubein­ heit 9 eine Ablenkung des Gerätes in eine genau eingestellte Richtung bewirken. Der hierzu erforderliche prinzipielle Steuermechanismus ist im Schnitt dargestellt.

Zur pneumatisch ansteuerbaren Ingangsetzung bzw. zur Unter­ brechung der Drehbewegung des Schlagkolbens 14 und seiner Schrägfläche 16 ist dieser um eine Rotationsachse drehbar gelagert. Mit dem Schlagkopf wirken zusammen die Maschinen­ elemente 51, 52, 53 zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens folgenden translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung. Der Schlagkolben 14 ist mit einem Steuerkolben 54 verbunden. Der Steuerkolben wirkt mit einer im Gehäuse 13 angeordneten zylinderförmigen Hülse 55 als Kolben/Zylinder-Einheit zusammen. In den Arbeitsraum 56 der Kolben/Zylinder-Einheit wird die Steuerluft durch Druckluft­ kanäle 57 im Gehäuse 13 geleitet. Der Schaftteil 58 des Steuerkolbens 54 steht im Eingriff mit den Maschinenelemen­ ten 51, 52, 53. Diese Maschinenelemente sind eine hülsenför­ mige Schraube 51 mit steilgängigem Bewegungsgewinde, eine mit entsprechendem Steilgewinde ausgebildete ringförmige Mutter 52 sowie ein Freilauf 53. Das Zusammenwirken all dieser Maschinenelemente bewirkt folgenden Bewegungsablauf. Bei jedem Aufschlag des Schlagkolbens 59 bewegt sich der komplette Schlagkopf 14 translatorisch nach vorne. Während der Schlagkolben zurückläuft, wird über die Druckluftkanäle 57 komprimierte Luft in den Arbeitsraum 56 gegeben, wodurch sich durch die Druckbeaufschlagung der Kolbenfläche 60 der Steuerkolben in eine hintere Position bewegt. Die Bewegungs­ schraube 51, die Bewegungsmutter 52 sowie der Freilauf 53 sorgen dafür, daß der Schlagkopf bei jedem Rückhub in eine graduelle Drehbewegung versetzt wird und dadurch mit jedem Kolbenschlag um seine Rotationsachse rotiert. Je schneller der Schlagkolben pro Zeiteinheit schlägt, je öfter dreht sich auch der komplette Schlagkopf pro Zeiteinheit. Der Drehwinkel pro Hub ist abhängig von der Steigung des Bewe­ gungsgewindes von Schraube 51 und Mutter 52. Die Freiläufe sorgen dafür, daß sich der Schlagkopf fortlaufend nur in einer Richtung und nur beim Rückhub dreht. Die Unterbindung der Rotation erfolgt dadurch, daß der Arbeitsraum 56 druck­ los gemacht wird, wodurch der komplette Schlagkopf in der vorderen Position gehalten wird. Das Schlagbohrgerät wird auf diese Weise über die Stellung der Schrägfläche des Schlagkopfes in eine vorgegebene Richtung gesteuert. Liegt die gewünschte Richtung fest, wird der Arbeitsraum 56 wieder mit Steuerluft beaufschlagt, so daß der Schlagkolben in der zuvor beschriebenen Art und Weise zu rotieren beginnt. Das Schlagbohrgerät dringt nunmehr geradeaus in das Erdreich ein. Auf diese Weise können mit dem pneumatischen Schlag­ bohrgerät und der pneumatischen Ansteuerung bzw. Unterbre­ chung der Rotation des Schlagkopfes des Schlagbohrgerätes zielgenaue Erdbohrungen für alle in Rede stehenden Zwecke erreicht werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist inhaltlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern um­ faßt auch andere innerhalb der Patentansprüche liegenden Ausführungsarten.

Claims (17)

1. Bohranlage im wesentlichen bestehend aus Bohrlafette, Bohrgestänge, Bohrwerkzeug und insbesondere druckluft- oder hydraulisch betriebenen Antriebsaggregaten zur Er­ stellung von Erdbohrungen, insbesondere zum grabenlosen Verlegen von Versorgungsleitungen wie solche für Wasser, Energie, Telefon oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spitze des Bohrgestänges (2) ein Schlag- und Bohrgerät (3) angeordnet ist.

2. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagbohrgerät (3) einen an der Vortriebsseite eines zylinderförmigen Gehäuses (13) angeordneten, mit Schlagimpulsen beaufschlagbaren und/oder rotierenden Schlagkopf (14) als Bohrwerkzeug aufweist.

3. Bohranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkopf (14) des Schlagbohrgerätes (3) be­ darfsweise drehbar ist, während das Gehäuse (13) des Schlagbohrgerätes (3) translatorisch bewegbar ist.

4. Bohranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagbohrgerät (3) vorzugsweise dessen Schlag­ kopf (14) von einem rotierenden Bohrgestänge (2) antreib­ bar ist (Fig. 1).

5. Bohranlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) aus einem Vollprofil besteht.

6. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkopf (14) bzw. das Bohrgestänge (2) von einem auf der Bohrlafette (1) angeordneten Hydraulikan­ trieb (9) antreibbar ist.

7. Bohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkopf (14) von einem im Gehäuse (13) des Schlagbohrgerätes (3) oder direkt hinter dem Schlagbohr­ gerät (3) angeordneten Drehantrieb, vorzugsweise von einem Hydraulikantrieb (30) antreibbar ist.

8. Bohranlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkopf (14) eine vordere, vorzugsweise dach­ förmige Schrägfläche (16) aufweist, die bei nicht rotie­ rendem Kopf als drehbare Steuerfläche dient.

9. Bohranlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) durch das auf der Bohrlafette (1) angeordnete Rotations- oder Translations-Antriebs­ aggregat (9) hindurchgeführt ist (Fig. 2).

10. Bohranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) aus einem nichtrotierenden Hohl­ profil besteht, und daß in dem Bohrgestänge (2) die ener­ getischen Versorgungen, insbesondere die Hydraulikschläu­ che (31) angeordnet sind (Fig. 2).

11. Bohranlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) zu einem Coil (33) vorzugsweise auf eine Haspel (32) aufgewickelt ist (Fig. 3).

12. Bohranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkopf (14) mit seiner Schrägfläche (16) im Gehäuse (13) um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist und mit dem Schlagkopf zusammenwirkende Mittel (51, 52, 53) zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens (59) folgenden translatorischen Bewegung in eine graduel­ le Drehbewegung sowie pneumatisch ansteuerbare Mittel (54, 56) zur Ingangsetzung oder zur Unterbrechung der Drehbewegung vorgesehen sind, und daß das Gehäuse (13) des Schlagbohrgerätes (3) mit einem nichtrotierenden, hohlprofiligen Bohrgestänge (2) in Verbindung steht, wobei die pneumatischen Versorgungsleitungen (47, 48) in dem Bohrgestänge verlaufen und das Bohrgestänge im übri­ gen als Abluftleitung ausgelegt ist (Fig. 6).

13. Bohranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) als hohlprofiliges, koaxial verlaufendes Doppelrohr ausgebildet ist, und daß das Innenrohr den pneumatischen Versorgungsleitungen und das Außenrohr als pneumatische Entsorgungsleitung dient.

14. Bohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagbohrgerät (3) eine Rücklauf-Umschaltung sowie eine Vorrichtung (36) zur Aufweitung der Pilotboh­ rung (35) aufweist.

15. Bohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagbohrgerät (3) und das Bohrgestänge (2) mittels einer Kupplung derart miteinander verbunden sind, daß das Schlagbohrgerät (3) eine gewisse Wegstrecke eigenständig vorläuft und erst anschließend das Bohrge­ stänge selbsttätig, vorzugsweise durch eine Federanord­ nung nachrückbar ist oder von einer auf der Bohrlafette angeordneten Vorschubeinheit (9) nachdrückbar ist.

16. Bohranlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung derart ausgebildet ist, daß der Antrieb des Schlagbohrgerätes (3) beim Unterbrechen des Gestän­ gevorschubs vorzugsweise automatisch auskuppelbar ist.

17. Bohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagbohrgerät (3) mit an sich bekannten Ein­ richtungen (49) zur Ortung seiner Lage in der Bohrung, seiner absoluten Tiefenlage sowie mit einer Sensorein­ richtung (50) für die Winkelstellung des Schlagkopfes (14) und dessen Schrägfläche (16) ausgerüstet ist (Fig. 6).