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EP 0 280 705 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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26.02.1992 Patentblatt 1992/09 |
(22) |
Anmeldetag: 27.08.1987 |
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP8700/488 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 8801/677 (10.03.1988 Gazette 1988/06) |
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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN VON BOHRLÖCHERN AUS EINER GEGENÜBER DER BOHRLOCHACHSE
ABGEWINKELTEN POSITION HERAUS
PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCING DRILLING HOLES FROM AN ANGLED POSITION IN RELATION
TO THE DRILLING AXES
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR REALISER DES TROUS DE FORAGE A PARTIR D'UNE POSITION COUDEE
PAR RAPPORT A L'AXE DE FORAGE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE |
(30) |
Priorität: |
29.08.1986 DE 3629366
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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07.09.1988 Patentblatt 1988/36 |
(73) |
Patentinhaber: Spies, Klaus, Prof. Dr.-Ing. |
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D-5100 Aachen-Schmithof (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Spies, Klaus, Prof. Dr.-Ing.
D-5100 Aachen-Schmithof (DE)
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(74) |
Vertreter: Spalthoff, Adolf, Dipl.-Ing. et al |
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Patentanwälte,
Dipl.-Ing. A. Spalthoff,
Dipl.-Ing. K. Lelgemann,
Postfach 34 02 20 45074 Essen 45074 Essen (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 131 771 US-A- 2 644 669
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OA-A- 1 586
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern aus einer
gegenüber der Bohrlochachse abgewinkelten Position heraus nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
[0002] Abgewinkeltes Bohren ist überall dort notwendig und von Nutzen, wo aus beengten Räumen
heraus Bohrlöcher hergestellt werden sollen, deren Länge größer ist als die geometrischer
Absmessungen der Hohräume. Hierbei muß jedoch die Voraussetzung gegeben sein, daß
bei enger Begrenzung der beiden räumlichen Koordinaten, in deren Ebene das Bohrloch
oder die Bohrlöcher hergestellt werden sollen, in Richtung der dritten senkrecht auf
dieser Ebene stehenden Koordinate hinreichender Platz für die Bohreinrichtung und
den Vorschub der Bohreinrichtung vorhanden ist, welcher der Tiefe des Bohrloches entsprechen
muß.
[0003] Aus den vorgenannten Gründen kommt dem abgewinkelten Bohren - vor allem im Berg-
und Tunnelbau - ein sinnvoller Anwendungsbereich zu, da dort bei beengtem Querschnitt
der Grubenräume in den meisten Fällen hinreichend Länge zur Verfügung steht, z.B.
in Schächten, Blindschächten, Strecken, Tunneln, Aufhauen und Streben.
[0004] Wegen der eingangs beschriebenen Schwierigkeiten, vor allem im Berg- und Tunnelbau,
Bohrlöcher aus beengten Räumen heraus herzustellen, deren Länge wesentlich größer
als die Abmessungen der Grubenräume ist, versucht man schon seit vielen Jahren Bohreinrichtungen
zu entwikkeln, mittels derer die Bohrlöcher aus einer gegenüber der Bohrlochachse
abgewinkelten Position heraus hergestellt werden können. Alle diese Bemühungen waren
bisher nicht erfolgreich bzw. mit Verfahrensnachteilen und relativ hohen Kosten verbunden.
Zur betrieblichen Nutzung konnte keine der bisher vorgeschlagenen Einrichtungen gebracht
werden.
[0005] Ein Bohrverfahren, mit dem jahrelange, bisher jedoch noch nicht erfolgreiche Betriebsversuche
durchge führt wurden, bedient sich einer besonderen "flexiblen Welle ", die aus zwei
ineinander angeordneten, gegenläufig gewendelten Drahtfedern mit besonderen Drahtquerschnitt
besteht. Diese Welle ist im Prinzip abwinkelbar; bei Übertragung des zum Bohren notwendigen
Drehmomentes soll sich die innere Schraubenwendel aufweiten, während man davon ausgeht,
daß sich der Durchmesser der äußeren Schraubenwendel verringert. Hierdurch soll ein
gewisser Versteifungseffekt erzielt werden. Die dem Verfahren theoretisch zugeschriebene
Arbeitsweise konnte trotz langjähriger Versuche über viele aufeinander aufbauende
Entwicklungsstufen hinweg für die betriebliche Nutzung bisher nicht realisiert werden.
[0006] Ein weiteres Verfahren, wie es zum Beispiel in der EP-A-0 131 771 beschrieben ist,
geht davon aus, Bohrlöcher mittels der in den letzten zehn Jahren entwickelten "Höchstdruckwassertechnik"
(HDW) herzustellen. Hierbei wird eine in einer außerhalb des Bohrlochs angeordneten
Bohrmaschine erzeugte Drehbewegung über eine torsionssteifen, jedoch nicht biegesteifen
Bohrschlauch auf eine im Bohrlochtiefsten angeordneten Bohrksone übertragen. An der
Bohrkrone sind Hochdruckwaserdüssen ausgebildet, die durch den als Hochdruckschlauch
ausgebildeten Bohrschlauch mit Hochdruckwasser versorgt werden. Solche Hochdruckschläuche
sind flexibel und von daher gesehen für das abgewinkelte Bohren geeignet. Drehdurchführungen,
die trotz der hohen Beanspruchungen zufriedenstellende Standzeiten erreichen, wurden
entwickelt. Das Verfahren läßt beim derzeitigen Entwicklungsstand erwarten, daß erfolgreiche
Betriebsversuche durchgeführt werden können. Obwohl mit dem Prinzip des HDW-Bohrens
zum ersten Mal ein aller Wahrscheinlichkeit nach betrieblich geeignetes Verfahren
zur Herstellung von Bohrlöchern aus einer abgewinkelten Position heraus entwickelt
wurde, müssen doch eine Reihe von verfahrenstechnischen und kostenmäßigen Nachteilen
in Kauf genommen werden. Die HDW-Technik hat viele Vorteile, sie erlaubt es jedoch
nicht, Bohrlöcher mit glatten Wandungen herzustellen. Somit kann diese Technik vorzugsweise
nur zur Herstellung von Ankerbohrlöchern, weniger jedoch zur Herstellung von Sprengbohrlöchern
Verwendung finden. Beim ausschließlichen Bohren mit Höchstdruckwasser wird der Bohrfortschritt
aufgrund der derzeit vorliegenden Erkenntnisse nicht unwesentlich geringer sein als
der Bohrfortschritt beim drehenden oder drehschlagenden Bohren. Außerdem fällt beim
ausschließlichen Bohren mit Höchstdruckwasser während der Bohrzeiten ein ganz erheblicher
Volumenstrom an Wasser und Borhklein an, für den gesonderte Abführeinrichtungen vorgesehen
werden müssen, da das die Abbaustrecken umgeben Nebengestein häufig wasserempfindlich
ist, unter Wassereinwirkung einen erheblichen Rückgang der Festigtkeit aufweist und
zum Quellen neigt.
[0007] Aus der US-A-2 644 669 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern aus einer
gegenüber der Bohrlochachse abgewinkelten Position heraus bekannt, bei der bereits
ein im Raum verfahrbarer und um unterschiedliche Achsen kipp- und drehbarer Rahmen
vorgesehen ist, in dessen Axialrichtung eine Bohrmaschine hin und her verfahren ist.
Die Bohrmaschine betätigt ein flexibles, zylindrisches Bohrgestänge, an dessen freiem
Ende eine Bohrkrone angebracht ist. An einem Ende des Rahmens bzw. der Lafette ist
eine Bogenführung befestigt, durch die das flexible Bohrgestänge aus der Drehachse
der Bohrmaschine abgelenkt ist. Die Bogenführung ist als Rohr ausgebildet, wobei innerhalb
des Rohres im Abstand zueinander reibungsarme Lager vorgesehen sind, gegen die das
Bohrgestänge anliegt und durch die es sukzessive auf der Drehachse der Bohrmaschine
herausgebogen wird.
[0008] Die Standzeiten der bei dieser bekannten Vorrichtung verwendeten flexiblen Bohrgestänge
sind vergleichsweise gering, d.h., die Umlenkung des Bohrgestänges resultiert schon
nach relativ kurzer Betriebszeit in bleibenden Verformungen oder Beschädigungen des
Bohrgestänges oder auch der Bogenführung, so daß ein genaues Bohren nicht mehr möglicht
ist. Demgemäß konnten sich auch die aus der US-A-2 644 669 bekannte oder ähnliche
Vorrichtungen im tatsächlichen Betrieb nicht durchsetzen.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern
aus einer gegenüber der Bohrlochachse abgewinkelten Position heraus zu schaffen, desen
flexibles Bohrgestänge einerseits längere Standzeiten für die Bogenführung und andererseits
die Übertragung auch von Schlagenergie ins Bohrlochtiefste ermöglicht.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäßen Aufbau des Bohrgestänges aus einer
rohrförmigen Seele und darum herumgewickelten. Stäben führt zu einer im Vergleich
zu einem zylindrischen Rohr erhöhten Flexibilität des Bohrgestänges. Die innerhalb
des Bohrgestänges auftretenden Zug- bzw. Druckspannungen werden erheblich herabgesetzt.
Dennoch ist das erfindungsgemäß gestaltete Bohrgestänge mit einer Steifigkeit versehen,
die zur Übertragung der Momente und Kräfte ins Bohrlichtiefste ausreichend ist. Aufgrund
der im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich erhöhten Flexibilität des Bohrgestänges
ist dieses einer vergleichsweise geringen Abnutzung aufgrund der Umlenkung unterworfen.
Darüber hinaus sind die die Bogenführung belastenden Kräfte wesentlich niedriger als
bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Die erfindungsgemäße Anordnung
der Lagerböcke innerhalb der Bogenführung verhindert bleibende Verformungen des flexiblen
Bohrgestänges.
[0011] Die Erfindung verfolgt den Leitgedanken, ein flexibles Gestänge ganz besonderer Ausgestaltung,
welches die Übertragung von hohen Andruckkräften und hohen Drehmomenten gestattet,
in einem fest vorgegebenen Bogen abzulenken und zu führen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung,
welche auf normale und damit auf bereits vorhangene Bohrlafetten aufgesetzt werden
kann, ermöglicht im Gegensatz zu allen anderen bisher vorgeschlagenen Verfahren für
das abgewinkelte Bohren auch die Verwendung des Drehschlag- bzw. des Schlagdrehbohrens.
Diese beiden Bohrprinzipien gestatten es im Vergleich zum rein drehenden Bohren und
allen anderen, im Zusammenhang mit dem abgewinkelten Bohren bisher erarbeiteten Vorschlägen,
ganz erheblich höhere Bohrleistungen zu erreichen und Bohrlöcher auch in harten, schwer
bohrbaren Gesteinen mit befriedigendem Bohrfortschritt herzustellen.
[0012] Die Erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in besonderem Maße für das Herstellen
von Spreng- und Ankerbohrlöchern. Es ist jedoch auch für die Herstellung von Bohrlöchern
geeignet, die völlig anderen Zwecken dienen. Eine direkte Notwendigkeit, die Vorrichtung
einzusetzen, ist beispielsweise beim Herstellen von Ankerbohrlöchern in Abbaustreckenvortrieben
mit Teilschnittmaschinen, beim Ankern ausbruchgefährdeter Bereiche in Streben und
beim Herstellen von Sprenglöchern im Liegenden aufgefahrener Abbaustrecken gegeben.
[0013] Beim Auffahren von Abbaustrecken mit Teilschnittmaschinen, in denen als ausschließlicher
oder zusätzlicher Streckenausbau Gebirgsanker eingebracht werden, ist eine zeitliche
Überlappung von Schneidarbeit und Einbringen des Ausbaus nur dann möglich, wenn die
gesamte Ausbauarbeit auf einen relativ engen Querschnittsbereich am äußeren Rand der
Strecke beschränkt wird. Das setzt voraus, daß die Ankerbohrlöcher aus einer zur Streckenachse
parallelen Position heraus "um die Ecke" in das die Strecke umgebende Gebirge eingebracht
und anschließend die Anker in der gleichen Weise gesetzt werden. Die Länge der Ankerbohrlöcher
beläuft sich gegenwärtig auf 2,2 bis 2,5 m, längere Anker werden möglicherweise bei
den in größeren Teufen zu erwartenden höheren Druckbelastungen erforderlich werden.
Der am Streckenmantel zur Verfügung stehende Bereich, aus dem heraus gebohrt un geankert
werden muß, hat räumliche Abmessungen von 50 bis 70 cm, d.h. die Bohrlöcher sind mindestens
drei- bis fünfmal so lang wie der in der Bohrlochachse zur Verfügung stehende freie
Raum.
[0014] Das gleiche gilt für Streben in geringmächtigen Flözen, in denen an ausbruchgefährdeten
Stellen, insbesondere zwischen Kappe und Kohlenstoß, sowie in gebirgsmechanisch gestörten
Bereichen relativ lange Gebirgsanker eingebracht werden müssen, deren Länge ein Mehrfaches
der Flözmächtigkeit und damit der Streböffnung beträgt. Hier werden bisher kurze Bohrstangen
eingesetzt und entsprechend dem Bohrlochfortschritt aneinander geschraubt, deren Abmessungen
der Streböffnung entsprechen. Das Verfahren ist sehr zeit- und kostenaufwendig, was
sich besonders aus dem Grunde negativ auswirkt, daß die Sicherungsarbeiten in ausbruchgefährdeten
Bereichen sehr schnell und kurzfristig erfolgen müssen.
[0015] Ein weiterer sinnvoller Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung erschließ
sich im Zuge eines Entwicklungstrends, nach dem in größeren Teufen die Abbaustrecken
aus gebirgsmechanischen Gründen im Liegenden angeordnet werden müssen. Hierbei ist
es wieterhin zweckmäßig, dem ergentlichen Auffahrtort der Abbaustrecke, d.h. der Stelle,
an welcher der Nachriß des Liegendgesteins erfolgt, einen Kurzstreb voraus zu führen.
Bei diesem Verfahren bietet es sich an, die Sprenglöcher senkrecht zur Streckenachse,
d.h. in der sogenannten Strossenbauweise, herzustellen. Das ist bei der Länge der
Sprenglöcher nur mit abgewinkeltem Bohren möglich. Bei geringerer Flözmächtigkeit
ist es außerdem notwendig, die Ankerbohrlöcher für den vorläufigen Ausbau zwischen
vorauseilendem Streb und endgültigem Streckenausbau ebenfalls mittels des abgewinkelten
Bohrens herzustellen.
[0016] Vor allem im Steinkohlenbergbau der Vereinigten Staaten, Australiens und der Republik
Südafrika wird zum überwiegenden Teil Örterpfeilerbau angewendet, bei dem die entstehenden
Hohlkräume durch Ankerausbau gegen Hereinbrechen der hangenden Gesteinsschichten gesichert
werden. Der Abbau findet vielfach in geringmächtigen Flözen statt, wobei zur Sicherung
der Abbauräume Anker eingebracht werden müssen, deren Länge erheblich über der Flözmächtigkeit
liegt. Auch hier ist ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des abgewinkelten Bohrens mit
flexiblem Bohrgestänge gegeben.
[0017] Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
[0018] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert,
und zwar zeigt:
Abb. 1 eine Gesamtansicht des Bohrwagens mit Bohrlafette und aufgesetzter erfindungsgemäßer
Einrichtung für das abgewinkelte Bohren,
Abb. 2 das vordere Ende der Bohrlafette mit aufgesetzter Bogenführung,
Abb. 3 eine Bogenführung für das flexible Bohrgestänge unter Verwendung von Wälzlagern,
Abb. 4 eine Bogenführung für das flexible Bohrgestänge unter Verwendung einer Gleitlagerung,
Abb. 5 einen Querschnitt durch das flexible Bohrgestänge,
Abb. 6 eine Ansicht des flexiblen Bohrgestänges mit aufgesetzter Bohrkrone,
Abb. 7 einen Querschnitt durch einen Wälzlagerbock und
Abb. 8 ein Ausführungsbeispiel mit Drehdurchführung für die zusätzliche Anwendung
der Höchstdruckwassertechnik.
[0019] Abbildung 1 zeigt die erfindungsgemäß Bohreinrichtung für das abgewinkelte Bohren
auf einem Bohrwagen 1 mit einem dreh- und schwenkbaren Ausleger 2 und einer an dessen
freiem Ende angebrachten raumbeweglichen Lafette 3. Die erfindungsgemäß Bohreinrichtung
kann ebensogut auf einem Bohrwagen mit Radantrieb oder auf einer Vortriebsmaschine
montiert sein, sie kann in einem Schreitgespann angeordnet oder an einer Hängebahn
angebracht werden.
[0020] Auf der raumbeweglichen Lafette 3 kann in axialer Richtung die an sich bekannte Bohrmaschine
4 verfahren werden, die als Drehbohrmaschine, Drehschlagbohrmaschine oder Schlagdrehbohrmaschine
ausgebildet sein kann und die über eingebaute Vorschubeinrichtungen verfügt. Am Abtriebswellenstummel
der Drehbohrmaschine 4 ist das flexible Bohrgestänge 5 leicht lösbar befestigt, an
dessen vorderem Ende die Bohrkrone 6 angeordnet ist.
[0021] Auf der Bohrlafette 3 sind ferner die Bogenführung 7 befestigt und verschiebbare
Lager 8 angeordnet, welche die Führung des flexiblen Bohrgestänges 5 zwischen der
Bohrmaschine 4 und der Bogenführung 7 übernehmen. Beim Vorschieben der Bohrmaschine
4 während des Bohrvorganges werden die verschiebbaren Lagerböcke 8 zunachst entriegelt
und dann von der Bohrmaschine mitgenommen und gegen die Bogenführung 7 gefahren, beim
Rückholvorgang des flexiblen Bohrgestänges 5 werden sie dann wieder mitgenommen, in
ihre Ausgangsposition gebracht und dort erneut verriegelt.
[0022] In Abbildung 2 ist das vordere Ende der Bohrlafette 3 mit der Bogenführung 7, den
ersten beiden verschiebbaren Lagern, den Vorschub- und Rückholeinrichtungen sowie
den Verriegelungseinrichtungen dargestellt. Bei der Bogenführung handelt es sich um
die Konzeptvariante mit Lagerböcken 9, zwischen denen Bohrstücke 10 angeordnet, vorzugsweise
verschweißt sind. In Abbildung 2 sind die Lagrböcke 9 in der Ansicht, die dazwischen
befindlichen Rohrstücke 10 geschnitten dargestellt. Entsprechend der Knicksteifigkeit
des flexiblen Bohrgestänges 5 kann der Abstand der Lagerböcke mehr oder weniger groß
sein. Er kann beispielsweise zum Herstellen von Ankerbohrlöchern bei sehr knickstabilen
Bohrgestängen 20 bis 30 cm betragen oder bei weniger knickstabilen Bohrgestängen auf
Null schrumpfen, d.h. die Lagerböcke 9 stoßen unmittelbar aneinander und die rohrförmigen
Zwischenstücke 10 entfallen. Das flexible Bohrgestänge 5 wird konzentrisch durch die
Lagerböcke 9 und die rohrförmigen Zwischenstücke 10 geführt. Über Befestigungskonsolen
11 ist die Bogenführung mit der Bohrlafette 3 fest verbunden, vorzugsweise verschraubt
oder verschweißt.
[0023] Die Bohrlafette 3, die als Führungs- und Gleitbahn für die Bohrmaschine und die verschiebbaren
Lagerböcke 8 dient, kann sehr unterschiedlich ausgebildet sein; im dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht sie aus zwei nebeneinander angeordneten I-Trägern, deren obere äußere Flanschen
12 von entsprechenden klauenförmigen Führungselementen 13 der verschiebbaren Lagerböcke
8 und der Bohrmaschine übergriffen werden.
[0024] Vorzugsweise an beiden Seiten der verschiebbaren Lagerböcke 8 befinden sich Rippen
14, an denen unterschiedlich lange Rückholeinrichtungen 15 angebracht sind. Die Rückholeinrichtungen,
welche vorzugsweise ebenfalls beidseitig der verschiebbaren Lagerböcke angeordnet
sind, können aus Stangen oder Steilen bestehen. Jedem verschiebbaren Lagerbock 8 ist
ein Stangen- bzw. Seilpaar 15 zugeordnet. An ihren nicht dargestellten Enden sind
die Stangen bzw. Seile an der Bohrmaschine 4 befestigt. Sie können einseitig, d.h.
entweder an der Bohrmaschine 4 oder an den verschiebbaren Lagerböcken 8 fest angebracht
sein und müssen an den jeweils anderen Enden in entsprechenden Bohrungen axial verschiebbar
sein, damit sie beim Zurückfahren des flexiblen Bohrgestänges 5 in ihre Ausgangsposition
zurückgezogen werden können. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die Rückholeinrichtungen
15 als Stangen ausgebildet und an der Bohrmaschine 4 fest angebracht, während sie
die sietlichen Rippen 14 der verschiebbaren Lagerböcke 8 in Bohrungen 16 durchstoßen.
Beim Rückholvorgang legen sich jeweils die Anschlagköpfe 17 der als Rückholeinrichtungen
dienenden Seile oder Stangen 15 an die seitlichen Rippen 14 der verschiebbaren Lagerböcken
8 an, so daß die Lagerböcke beim Zurückfahren der Bohrmaschine 4 und des flexiblen
Bohrgestänges 5 geometrisch genau in ihre in Abbildung 2 dargestellte Ausgangsposition
zurückgeholt werden.
[0025] Verriegelungseinrichtungen 18, welche an jedem verschiebbaren Lagerbock 8 angebracht
sind, greifen in entsprechende Bohrungen 19 der äußeren oberen Flanschen des aneinander
geschweißten I-Trägerpaares, welches als Führungslafette 3 dient. Über Federn 20 werden
die Verriegelungseinrichtungen 18 in die Bohrungen 19 gedrückt, so daß eine formschlüssige
Verreigelung erfolgt. Während des Bohrvorganges stoßen die Bohrmaschine bzw. die jeweils
benachbarten Lagerböcke mit einer entsprechenden Nase gegen die Flächen 21 der Verriegelungseinrichtungen
18, so daß diese gegen die Kraft der Federn 20 mit ihren freien Enden aus den Bohrungen
19 herausgedreht und damit die Verriegelungen gelöst werden. Mit einer nicht dargestellten
Vorschubeinrichtung drückt anschließend die Bohrmaschine 4 gegen die Stirnfläche 22
des ersten Lagerbocks und jeder Lagerbock 8 gegen seinen in Bohrrichtung angeordneten
Nachbarn 8, so daß diese beim weiteren Bohrvorgang mitgenommen werden.
[0026] Den bohrlochseitigen Lagerbock am Ende der Bogenführung umgreift eine Dichtungsmanschette
23, die am Lagerbock mittels der Klammern 24 verspannt ist und mit ihren freien Enden
25 das flexible Bohrgestänge 5 dichtend umschließt, damit kein Wasser oder Bohrklein
in die Bogenführung eindrigen kann.
[0027] In Abbildung 3 ist eine Konstruktionsvariante der Bogenführung dargestellt, bei der
die Lagerböcke 9 unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Im eine biegesteife Bogenführung
zu erreichen, sind bei diesem Ausführungsbeispiel - jeweils um 90 Grad gegeneinander
versetzt - zwei kräftige Leistenpaare 26, 27 an den Außenflächen der Lagerböcke 9
angeordnet, von denen das Leistenpaar 26 einen größeren Querschnitt und damit eine
größeres Widerstandsmoment als das Leistenpaar 27 besitzt, weil vom ersteren die aus
der Andruckkraft resultierenden Abstützkräfte in der Bogenführung aufgenommen werden
müssen. Die Leistenpaare sind über Schrauben 28 an den Lagerböcken 9 befestigt, so
daß sich insgesamt gesehen eine äußerst formsteife Bogenführung ergibt. In einem jeden
Lagerbock 9 wird das flexible Bohrgestänge von einem drehbaren Führungsstück 29 umschlossen.
Zum Zwecke der Abdichtung gegen Wasser und Bohrklein ist die gesamte Bogenführung
mit einem ziehharmonikaförmigen Dichtungsschlauch 30 aus Gummi oder Kunststoffmaterial
überzogen, der an seinem dem Bohrloch zugewandten Ende in die Dichtungsmanschette
23 übergeht, die mit ihren Lippen 25 dichtend am flexiblen Bohrgestänge 5 anliegt.
[0028] Abbildung 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Bogenführung, bei dem das flexible
Bohrgestänge 5 innerhalb eines gebogenen Rohres 31 mit hinreichendem Bewegungsspiel
gleitgelagert ist. An seinem bohrlochseitigen Ende ist die rohrförmige Bogenführung
- ähnlich wie die Ausführungsbeispiele gemäß Abbildungen 2 und 3 - mit einer Dichtmanschette
23 versehen, die it ihren Lippen 25 dichtend am flexiblen Bohrgestänge 5 anliegt.
Ähnlich wie bei den anderen Ausführungsbeispielen (gemäß Abb. 2 und 3) ist die Bogenführung
über Stützen 11 fest mit der Bohrlafette 3 verbunden, damit beim Ablenkvorgang infolge
der Andruckkräfte die entsprechenden Ablenkkräfte in die Bohrlafette 3 übergeleitet
werden können.
[0029] Über eine Schmierlietung 32 und Schmierungsbohrungen 33 wird die rohrförmige Bogenführung
mit Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett, versorgt, um die Reibungswiderstände
und den Reibverschluß zwischen dem flexiblen Bohrgestänge und der Bogenführung zu
vermindern. Das Schmiersystem ist an eine nicht dargestellte Schmierpumpe anschlossen,
die von der Bohrmaschine 4 angetrieben wird, so daß während des Bohrens ständig Schmiermittel
nachgeführt wird. Auch am bohrmaschinenseitigen Ende der rohrförmige Bogenführung
31 befindet sich eine Dichtungsmanschette 34, damit an dieser Stelle kein Schmiermittel
austreten kann.
[0030] Laborversuche haben gezeigt, daß es sehr wohl möglich ist, bei den Kräften, welche
beim Bohren von Spreng- und Ankerlöchern auftreten können, die Bogenführung als fettgeschmiertes
Gleitlager auszubilden.
[0031] Abbildung 5 zeigt einen möglichen Querschnitt des flexiblen Bohrgestänges 5. Das
Bohrgestänge ist nach Art eines Seiles (Spannbetonlitze) aus relativ starken Drähten
bzw. Stäben 35 aufgebaut, die mit einem verhältnismäßig geringen Verseilungsfaktor
um die als Rohr ausgebildete Seele 36 herumgewickelt sind. Die Drehrichtung des Momentes
beim drehenden, drehschlagenden oder schlagdrehenden Bohren muß mit der Richtung des
Dralls beim Verseilen übereinstimmen. Die Seele 36 ist deshalb als Rohr ausgebildet,
damit der Bohrkrone die benötigte Spülflüssigkeit zugeführt werden kann.
[0032] Der Verseilungsfaktor kann relativ gering sein; es sind Ausführungsbeispiele möglich,
bei denen der Verseilungsfaktor lediglich zwei bis drei Umdrehungen je Meter flexibles
Bohrgestänge beträgt. Als Werkstoff sind - ähnlich wie bei den Spannbetonlitzen -
Federstähle oder federstahlähnliche Werkstofe vorgesehen, um den hohen Wechselbiegebeanspruchungen,
denen das Bohrgestänge im Bereich der Bogenführung ausgesetzt ist, widerstehen zu
können.
[0033] Die Zahl der Stäbe bzw. Drähte 35, die um die Hohlseele 36 herumgewickelt sind, kann
sehr unterschiedlich sein. Sie hängt ab vom Bohrlochdurchmesser und den daraus resultierenden
Drehmomenten und Andrukkräften. Das flexible Bohrgestänge der vorbeschriebenen Form
ist außerordentlich knickstabil, so daß gemäß dem in Abbildung 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Abstand der Lagerböcke 9 in der Bogenführung 7 und der Abstand der verschiebbaren
Lagerböcke 8 relativ groß sein kann. Die hohe Knicksteifigkeit und der spezielle Aufbau
des flexiblen Bohrgestänges gemäß Abbildung 5 ermöglichen es, daß über das Gestänge
auch Schläge übertragen werden können, so daß trotz Abwinklung drehschlagendes und
schlagdrehendes Bohren möglich ist.
[0034] In Abbildung 6 ist ein Ausführungsbeispiel für die Befestigung der Bohrkrone am flexiblen
Bohrgestänge gemäß Abbildung 5 dargestellt. Die Bohrkrone 37 steckt mit ihrer genormten
Befestigung in der Bohrkronenhalterung 38, die über vier jeweils um 90 Grad versetzte
Führungsrippen 39 verfügt. Die Bohrkrone kann entsprechend dem zu bohrenden Gestein
und dem gewählten Bohrverfahren recht unterschiedlich ausgebildet sein und über zwei
oder mehr Bohrschneiden 40 verfügen, die vorzugsweise mit Hartmetallplättchen 41 bestückt
sind.
[0035] Die Befestigung zwischen Bohrkronenhalterung und flexiblem Bohrgestänge kann ebenfalls
sehr unterschiedlich sein.
[0036] Die innen hohle Bohrkronenhaltung kann aus kalt verformbarem Stahl bestehen und mit
hohen Druckkräften auf das flexible Bohrgestänge (gemäß Abbildung 5) aufgepreßt werden.
Hierdurch ergibt sich eine hinreichend große Haftung, um die Drehmomente, die Andruckkräfte
und die Schlagbelastungen übertragen zu können und beim Zurückziehen des Bohrgestänges
nicht abgestreift zu werden.
[0037] Gemäß einem anderen Ausführungbeispiel ist es auch möglich, die Bohrkronenhalterung
mit dem flexiblen Bohrgestänge zu verlöten oder zu verschweißen. Wird das Bohrgestänge
aus Federstahl oder federstahlähnlichen Werkstoffen hergestellt, so empfiehlt sich
eine Hartlötverbindung.
[0038] Die Durchmesser von flexiblem Bohrgestänge, Bohrkronenhalterung und Bohrkrone sind
gegeneinander abgestuft.
[0039] Abbildung 7 zeigt ein Schnittbild eines möglichen Ausführungsbeispieles für die Lagerböcke
8 un 9. In dem durch einen Deckel 42 verschlossenen Gehäuse 43 sind zwei Schulterlager
44 angeordnet, die es gemeisam gestatten, Axialkräfte in beiden Richtungen aufzunehmen.
Innerhalb der Schulterlager befindet sich ein als Gleitbüchse ausgebildetes Führungsstück
29, das vorzugsweise aus Lagermetall besteht und das über wendelförmige Ausnehmungen
45 verfügt, in denen die schwachverseilten Stäbe bzw. Drähte 35 des flexiblen Bohrgestänges
5 axial gegenüber den Lagerböcken 8 und 9 bewegt werden können. Ein Schmiersystem
mit den Bohrungen 46 und 47 sorgt dafür, daß sowohl die Schulterlager 44 ausreichend
mit Schmiermittel versorgt werden als auch die für die Axialbewegung zwischen dem
Bohrgestänge 5 und dem Führungsstück 29 vorgesehenen Ausnehmungen 45 Schmiermittel
erhalten. Beidseitig der Lagerböcke angeordnete Dichtungsringe 48 verhindern das Eindringen
von Wasser und Schmutz und das Austreten von Schmiermitteln.
[0040] Anstelle der Schulterlager können in einem anderen Ausführungsbeispiel auch Pendelrollenlager
eingesetzt werden.
[0041] Um die Arbeit der Bohrschneiden 40 an der Bohrkrone 37 durch Höchstdruckwasserstrahlen
zu unterstützen und damit den Bohrfortschritt noch einmal wesentlich steigern zu können
besteht die Möglichkeit, auf die Bohrmaschine 4 eine Höchstdruck-Drehdurchführung
gemäß Abbildung 8 aufzusetzen. Der Unterstützung des drehenden oder drehschlagenden
Bohrens durch Höchstdruckwasserstrahlen zum Zwecke der Steigerung der Bohrleistung
haften die Einschränkungen der HDW-Technik, welche im Abschnitt 2 beschrieben worden
sind, nicht an.
[0042] Die Drehdurchführung besteht - wie an sich bekannt - aus 2 x 3 Dichtungspakteten
49,50, die symmetrisch beidseitig der Höchstdrukwasserzuführung 51 angeordnet sind.
Die beiden der HDW-Zuführung am nächstend angeordneten Dichtungssätze 50 werden auf
ihrer Rückseite von hochviskosem Öl beaufschlagt, welches in einem Druckübersetzer
52 auf einen gegenüber dem Höchstdruckwasser 5 bis 10 % erhöhten Druck gebracht wird.
Auf diese Weise werden die am meisten gefährdeten Dichtungen 50 druckentlastet und
gleichzeitig geschmiert.
1. Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern aus einer gegenüber der Bohrlochachse
abgewinkelten Position heraus, mit einer raumbeweglichen Bohrlafette 3, einer auf
der Bohrlafette (3) axial beweglichen Bohrmaschine (4), einem flexiblen Bohrgestänge
(5) und einer auf der Bohrlafette (3) befestigten Bogenführung (7), mittels der das
flexible Bohrgestänge (5) aus der Drehachse der Bohrmaschine (4) in die Achse des
Bohrlochs umlenkbar ist und die Lagerböcke (9) aufweist, die Wälzlager (44) enthalten
und deren Abstand voneinander kleiner ist als die kritische Knickbelastung des flexiblen
Bohrgestänges (5) unter den auftretenden Beanspruchungen, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Bohrgestänge (5) aus einer als Rohr ausgebildeten Seele (36) und
um diese Seele (36) mit einem Verseilungsfaktor von zwei bis drei U/m herumgewickelten
Stäben (35) aus Federstahl oder einem federstahlähnlichen Werkstoff besteht, so daß
das Bohrgestänge auch Schlagenergie übertragen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Seele dienende Rohr (36) aus Federstahl oder federstahlähnlichem Werkstoff
bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einsteckvorrichtung (38) für eine Bohrkrone (37) und eine Einsteckende in
die Bohrmaschine (4) aus kalt verformbarem Werkstoff bestehen und auf das flexible
Bohrgestänge (5) aufgepreßt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckvorrichtung (38) für die Bohrkrone (37) und das Einsteckende in die
Bohrmaschine (4) durch Hartlöt- oder Schweißverbindung an dem flexiblen Bohrgestänge
(5) befestigt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckvorrichtung (38) für die Bohrkrone (37) über an sich bekannte Führungsrippen
(39) verfügt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lagerböcken (9) Distanzrohre (10) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Bohrloch nächste Lagerbock über eine Dichtungsmanschette (23) verfügt,
die mit ihren Lippen (25) dichtend am flexiblen Bohrgestänge (5) anliegt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (9) über vier jeweils um 90 Grad versetzte gebogene Leisten (26,27)
miteinander verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gegekennzeichnet, daß die Bogenführung als rohrförmiges Gleitlager (31) mit Dichtungsmanschetten (23,24)
an den beiden Enden ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Bogenführung an besonders geeigneten Stellen über Schmiermittelzuführungen
(33) verfügt, die mit einer Schmiermittelleitung (32) verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bohrgestänge (5) in seinem der Bohrlafette (3) parallel verlaufenden Bereich
Verschiebbare Lagerböcke (8) zugeordnet sind, deren gegenseitiger Abstand ebenfalls
geringer ist als die kritische Knicklänge des Bohrgestänges (5) unter den auftretenden
Belastungen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbaren Lagerböcke auf Konsolen stehen, welche die Bohrlafette (3)
mit hinreichendem Bewegungsspiel mittels klauenförmiger Führungselemente (13) umgreifen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Konsolen der verschiebbaren Lagerböcke (8) ver- und entriegelbare Arretierungseinrichtungen
(18) angebracht sind, welche in entsprechende Ausnehmungen (19) der Bohrlafette (3)
greifen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtungen (18) über Steuernocken (21) beim Auftreffen entsprechender
Bauteile der Bohrmaschine (4) bzw. der Nachbarböcke (8) entriegelt werden und die
verschiebbaren Lagerböcke (8) anschließend in Richtung auf die Bogenführung (7) auf
der Bohrlafette (3) verfahren werden können.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft zum Vorschieben der Lagerböcke (8) an deren Stirnflächen (22) von der
Bohrmaschine (4) oder den Nachbarböcken (8) aufgebracht und übertragen wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (8) über verschieden lange Rückholeinrichtungen (15) mit der Bohrmaschine
(4) verbunden sind, welche beim Zurückholen des flexiblen Bohrgestängen (5) die verschiebbaren
Lagerböcke (8) mitnehmen und in ihren ursprünglichen Positionen erneut fixieren.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Bohrmaschine (4) und den verschiebbaren Lagerböcken (8) vorgesehenen
Rückhloleinrichtungen (15) an ihrem einen Ende fest angebracht und an ihrem anderen
Ende kraftschlüssig in entsprechenden Bohrungen (16) mit als Anschläge dienenden Köpfen
(17) angeordneten sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lagerböcken (8,9) Wälzlager angeordnet sind, an deren Innenseite ein Führungsstück
(29) umlaufen kann, welches an der Innenfläche über wendelförmige Ausnehmungen (45)
verfügt, in denen die Stäbe bzw. Drähte (35) des flexiblen Bohrgestänges (5) axial
verschoben werden können.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (29) vorzugsweise aus Gleitlagermetall besteht.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (8,9) aus zwei lösbaren Teilen (42,43) bestehen, um die Wälzlager
(44) und die Distanzbüchsen sowie das Führungsstück (29) einbauen zu können.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Schmiermittelbohrungen (46,47) vorgesehen sind, mittels derer die Wälzlager (44)
und die Gleitnuten (45) sowie die Drähte (35) des flexiblen Bohrgestänges (5) geschmiert
werden können.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (8,9) über Dichtungsringe (48) gegen das Eindringen von Wasser
bzw. Schmutz und das Austreten von Schmiermittel geschützt werden.
23. Vorrichtung nach einm der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (44) als Schulterlager ausgebildet sind, welche die Aufnahme von
Axialkräften in beiden Richtungen ermöglichen.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in oder vor der Bohrmaschine (4) eine an sich bekannte, symmetrisch aufgebaute
Drehdurchführung für Höchstdruckwasser vorgesehen ist, deren Hauptdichtungen (50)
mittels eines Druckübersetzers (52) und eines Hilfskreislaufs von hochviskosem Öl
druckentlastet werden.
1. Apparatus for producing bore holes from a position which is angled with respect
to the axis of the bore hole, having a spatially movable boring mounting carriage
(3), a boring machine (4) which is axially moveable on the boring mounting carriage
(3), a flexible boring linkage (5) and a curved guide (7) which is secured on the
boring mounting carriage (3) and can be deflected out of the axis of rotation of the
boring machine (4) into the axis of the bore hole by means of the flexible boring
linkage (5) and which comprises bearing blocks (9) which contain roller bearings (44)
and the distance between which is less than the critical buckling load of the flexible
boring linkage (5) under the stresses occurring, characterised in that the flexible
boring linkage (5) consists of a core (36) formed as a tube and rods (35) made of
spring steel or a material similar to spring steel which are wound about this core
(36) at a cabling factor of 2 to 3 revs per metre, such that the boring linkage can
also transfer impact energy.
2. Device according to Claim 1, characterised in that the tube (36) acting as a core
is composed of spring steel or a material similar to spring steel.
3. Device according to Claim 1 or 2, characterised in that an insertion device (38)
for a core bit (37) and end for insertion into the boring machine (4) consist of material
which can be shaped cold and are pressed onto the flexible boring linkage (5).
4. Device according to any one of Claims 1 to 3, characterised in that the insertion
device (38) for the core bit (37) and the end for insertion into the boring machine
(4) are secured by brazing or welding to the flexible boring linkage (5).
5. Device according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that the insertion
device (38) for the core bit (37) comprises guide ribs (39) known per se.
6. Device according to any one of Claims 1 to 5, characterised in that spacer tubes
(10) are provided between the bearing blocks (9).
7. Device according to any one of Claims 1 to 6, characterised in that the bearing
block adjacent the bore hole comprises a sealing sleeve (23) of which the lips (25)
abut against the flexible boring linkage (5) in a leaktight manner
8. Device according to any one of Claims 1 to 7, characterised in that the bearing
blocks (9) are connected to one another by means of four curved strips (26, 27) which
are offset in each case by 90°.
9. Device according to any one of Claims 1 to 8, characterised in that the curved
guide is in the form of a tubular friction bearing (31) with sealing sleeves (23,
34) at both ends.
10. Device according to any one of Claims 1 to 9, characterised in that the tubular
curved guide comprises at particularly suitable points lubricant supply ducts (33)
which are connected to a lubricant line (32).
11. Device according to any one of Claims 1 to 10, characterised in that there is
associated with the boring linkage (5) in its area extending parallel to the boring
mounting carriage (3) displaceable bearing blocks (8), the mutual distance between
which is likewise smaller than the critical buckling length of the boring linkage
(5) under the loads which occur.
12. Device according to Claim 11, characterised in that the displaceable bearing blocks
are mounted on brackets which surround the boring mounting carriage (3) with sufficient
movement clearance by means of claw-like guide elements (13).
13. Device according to Claim 12, characterised in that on the brackets of the displaceable
bearing blocks (8) there are mounted locking devices (18) which can be locked and
unlocked and engage in corresponding recesses (19) in the boring mounting carriage
(3).
14. Device according to Claim 13, characterised in that the locking devices (18) are
unlocked by means of control cams (21) upon impingement on corresponding structural
components of the boring machine (4) or of the adjacent blocks (8), and the displaceable
bearing blocks (8) can then be moved in the direction of the curved guide (7) on the
boring mounting carriage (8).
15. Device according to any one of Claims 11 to 14, characterised in that the force
for advancing the bearing blocks (8) is applied against and transferred to the end
faces (22) thereof by the boring machine (4) or the adjacent blocks (8).
16. Device according to any one of Claims 11 to 15, characterised in that the bearing
blocks (8) are connected to the boring machine (4) via restoring devices (15) of differing
lengths which, when the flexible boring linkage (5) is fetched back, entrain the displaceable
bearing blocks (8) and secure them again in their original positions.
17. Device according to Claim 16, characterised in that the restoring devices (15)
provided between the boring machine (4) and the displaceable bearing blocks (8) are
rigidly mounted at their one end and at the other end are disposed in a force-locking
manner in corresponding bores (16) with heads (17) acting as stops.
18. Device according to any one of Claims 1 to 17, characterised in that there are
disposed in the bearing blocks (8, 9) roller bearings on the inner side of which a
guide piece (29) can rotate which comprises on the inner surface helical recesses
(15) in which the rods or wires (25) of the flexible boring linkage (5) can be axially
displaced.
19. Device according to Claim 18, characterised in that the guide piece (29) preferably
consists of friction bearing metal.
20. Device according to any one of Claims 1 to 19, characterised in that the bearing
blocks (8, 9) comprise two detachable parts (42, 43) in order to be able to fit the
roller bearings (44) and the spacer sleeves as well as the guide piece (29).
21. Device according to any one of Claims 1 to 20, characterised in that lubricating
bores (46, 47) are provided by means of which the roller bearings (44) and the sliding
grooves (45) as well as the wires (35) of the flexible boring linkage (5) can be lubricated.
22. Device according to any one of Claims 1 to 21, characterised in that the bearing
blocks (8, 9) are protected via sealing rings (48) against the penetration of water
or dirt and the egress of lubricant.
23. Device according to any one of Claims 1 to 22, characterised in that the roller
bearings (44) are in the form of shoulder bearings which enable axial forces to be
absorbed in both directions.
24. Device according to any one of Claims 1 to 23, characterised in that there is
provided in or in front of the boring machine (4) a symmetrical rotational passage
known per se for super-pressurised water, of which the pressure on the main seal (50)
is relieved by means of a pressure transfer device (52) and an auxiliary circuit of
highly viscous oil.
1. Dispositif pour réaliser des trous à partir d'une position décalée par rapport
à l'axe du trou comportant un bâti de forage (3) mobile dans l'espace, une machine
à forer (4) mobile axialement sur le bâti de forage (3), une tige de forage (5) flexible
et un guide courbé (7) fixé sur le bâti de forage (3), au moyen duquel la tige de
forage (5) flexible est amenée de l'axe de rotation de la machine à forer (4) sur
l'axe du trou et qui présente des paliers (9) qui sont équipés de roulements (44)
et dont l'écartement entre eux est inférieur à l'effort de flexion critique de la
tige de forage (5) flexible sous les sollicitations rencontrées, caractérisé en ce
que la tige de forage (5) flexible est composée d'une âme (36) réalisée sous forme
de tube et de tiges en acier à ressort ou en un matériau analogue enroulées autour
de ladite âme (36) avec un facteur de câblage de deux à trois tr/m, de telle sorte
que la tige de forage peut également transmettre de l'énergie de percussion.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (36) servant
d'âme est en acier à ressort ou en matériau analogue.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un dispositif d'emmanchement
(38) pour une couronne de forage (37) et une queue d'emmanchement dans la machine
à forer (4) sont réalisées en un matériau déformable à froid et sont montés par pression
sur la tige de forage (5) flexible.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif
d'emmanchement (38) pour la couronne de forage (37) et la queue d'emmanchement dans
la machine à forer (4) sont fixés sur la tige de forage (5) flexible par brasure dure
ou par soudure.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif
d'emmanchement (38) pour la couronne de forage (37) est muni de nervures de guidage
(39) connues en elles-même.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu
des tubes d'espacement (10) entre les paliers (9).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le palier
le plus proche du trou est muni d'une garniture d'étanchéité (23) qui est appliquée
par ses lèvres (25) contre la tige de forage (5) flexible de manière à réaliser l'étanchéité.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les paliers
(9) sont reliés entre eux par quatre barrettes (26, 27) courbées, décalées chacune
de 90 degrés.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le guide
courbé est agencé sous forme de palier lisse (31) tubulaire muni de garnitures d'étanchéité
(23, 34) aux deux extrémités.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le guide
courbé tubulaire est muni, en des points particulièrement appropriés, d'entrées de
lubrifiant (33) qui sont reliées à une conduite de lubrifiant (32).
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que des paliers
(8) mobiles en translation dans la région de la tige de forage (5) qui est parallèle
au bâti de forage (3) sont associés à la tige de forage (5) et présentent un espacement
mutuel qui est également inférieur à la longueur de flexion critique de la tige de
forage (5) sous les charges rencontrées.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les paliers mobiles
en translation reposent sur des supports qui enveloppent avec un jeu fonctionnel suffisant
le bâti de forage (3) par des éléments de guidage (13) en forme de griffes.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que des dispositifs de
blocage (18) verrouillables et déverrouillables sont montés sur les supports des paliers
(8) mobiles en translation, lesquels dispositifs de blocage s'engagent dans des évidements
19) adaptés du bâti de forage (3).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les dispositifs de
verrouillage (18) sont déverrouillés par des cames de commande (21) lors de l'entrée
en contact avec des organes correspondants de la machine à forer (4) ou des paliers
voisins (8) et les paliers (8) mobiles en translation peuvent alors être déplacés
sur le bâti de forage (3) en direction du guide courbé (7).
15. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la force
nécessaire pour déplacer les paliers (8) est appliquée ou transmise à la surface frontale
(22) de ceux-ci par la machine à forer (4) ou les paliers voisins (8).
16. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que les paliers
(8) sont reliés à la machine à forer (4) par des dispositifs de rappel (15) de longueur
différente qui, lors du retrait de la tige de forage (5) flexible, entraînent les
paliers mobiles en translation (8) et les bloquent de nouveau dans leur position initiale.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les dispositifs de
rappel (15) prévus entre la machine à forer (4) et les paliers mobiles en translation
(8) sont montés fixes à une extrémité et sont montés par adhérence avec des têtes
(17) formant butées dans des alésages correspondants ( 16) à l'autre extrémité.
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les paliers
(8, 9) sont équipés de roulements à l'intérieur desquels peut tourner un élément de
guidage (29) qui est muni sur sa face intérieure d'évidements (45) en hélice, dans
lesquels les tiges ou les fils (25) de la tige de forage (5) flexible peuvent se déplacer
axialement.
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'élément de guidage
(29) est réalisé de préférence en matériau antifriction.
20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les paliers
(8, 9) sont formés de deux parties démontables (42, 43) afin de permettre le montage
des roulements (44) et des douilles d'écartement ainsi que de l'élément de guidage
(29).
21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il est
prévu des orifices de lubrification (46, 47) au moyen desquels les roulements (44)
et les gorges de glissement (45) ainsi que les fils (35) de la tige de forage (5)
peuvent être lubrifiés.
22. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que les paliers
(8,9) sont protégés par des bagues d'étanchéité (48) contre l'entrée d'eau ou de saletés
et contre la sortie de lubrifiant.
23. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que les roulements
(44) sont des roulements à billes à épaulement qui permettent d'absorber des efforts
axiaux dans les deux directions.
24. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'il est
prévu dans ou en avant de la machine à forer (4) un passage tournant symétrique connu
en soi pour de l'eau à très haute pression, dans lequel la pression au niveau des
joints principaux (50) est équilibrée au moyen d'un multiplicateur de pression (52)
et d'un circuit auxiliaire d'huile à viscosité élevée.