DE102018008533A1

DE102018008533A1 - Boom shot of an earth drill pipe

Info

Publication number: DE102018008533A1
Application number: DE102018008533.4A
Authority: DE
Inventors: Dieter Wurm; Tobias Klein
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US20200141191A1; EP3647531A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gestängeschuss eines Erdbohrgestänges, wobei der Gestängeschuss endseitig zur Ausbildung einer Steckverbindung ausgestaltet ist und an einem Ende (a) einen Verbindungsstecker oder (b) eine Verbindungsbuchse aufweist, wobei der Verbindungsstecker außenseitig oder die Verbindungsbuchse innenseitig unrundförmige Abschnitte längs eines Querschnitts aufweist, wobei der Querschnitt stetig ausgebildet ist.

The invention relates to a rod section of an earth drill rod, the rod section being configured at the end to form a plug connection and having (a) a connecting plug or (b) a connecting socket at one end, the connecting plug on the outside or the connecting socket on the inside having non-circular sections along a cross section, the cross section being continuous.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gestängeschuss eines Erdbohrgestänges, ein Antriebselement zum Eintreiben eines Erdbohrgestänges in das Erdreich, ein Gestängeschusssystem sowie eine Erdbohrvorrichtung.The invention relates to a rod section of an earth drill rod, a drive element for driving an earth drill rod into the ground, a rod socket system and an earth drilling device.

Beim gestänge basierten Bohren im Erdreich, insbesondere zur Herstellung von sogenannten Horizontalbohrungen, die im Wesentlichen parallel oder in einem relativ geringen Neigungswinkel zur Erdoberfläche verlaufen können, wird ein Bohrkopf mittels eines Bohrgestänges von einer an der Erdoberfläche oder in einer Baugrube angeordneten Antriebsvorrichtung vorgetrieben. Die dabei eingesetzten Bohrgestänge bestehen üblicherweise aus einzelnen miteinander verbundenen Gestängeschüssen, die - dem Bohrverlauf entsprechend - nach und nach an das hintere Ende des bereits verbohrten Bohrgestänges angesetzt und mit diesem verbunden werden.In rod-based drilling in the ground, in particular for the production of so-called horizontal bores, which can run essentially parallel or at a relatively small angle to the surface of the earth, a drill head is driven by means of a drill rod from a drive device arranged on the surface of the earth or in an excavation pit. The drill rods used here usually consist of individual interconnected rod sections, which - according to the drilling process - are gradually attached to the rear end of the drill rod already drilled and connected to it.

Zur Verbindung der Gestängeschüsse miteinander sind unterschiedliche Ausgestaltungen bekannt. So können die Gestängeschüsse mittels einer Gewindeverbindung und/oder einer Steckverbindung verbunden werden.Different configurations are known for connecting the rod sections to one another. The rod sections can be connected by means of a threaded connection and / or a plug connection.

Aus DE 10 2011 010 958 A1 ist es bekannt, zur Verbindung von zwei Gestängeschüssen eines Bohrgestänges eine Möglichkeit anzugeben, die die Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Gewindeverbindungen und der Axialsteckverbindungen miteinander kombiniert. Dabei wird eine Steckverbindung beschrieben, die - ähnlich wie eine Gewindeverbindung - auf spiralförmige auf einem im Querschnitt kreisförmigen Gewindestecker bzw. in einer entsprechenden Gewindebuchse verlaufenden Vorsprüngen/Nuten beruht, wobei die Vorsprünge/Nuten so ausgelegt sind, dass die für eine Gewindeverbindung charakteristische Selbsthemmung nicht auftritt.Out DE 10 2011 010 958 A1 it is known to specify a possibility for connecting two drill pipe sections of a drill pipe which combines the advantages of the threaded connections known from the prior art and the axial plug connections with one another. A plug-in connection is described which, like a threaded connection, is based on spiral projections / grooves running on a circular threaded connector or in a corresponding threaded bushing, the projections / grooves being designed in such a way that the self-locking characteristic of a threaded connection is not occurs.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Steckverbindung für ein Bohrgestänge, insbesondere eines Gestängeschusses, anzugeben, welches insbesondere einfacher aufgebaut ist.Based on this prior art, the object of the invention was to provide an improved plug-in connection for a drill pipe, in particular a drill pipe section, which in particular is of a simpler design.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Antriebselement, das zum Eintreiben eines Erdbohrgestänges in das Erdreich und zum Ineingriffbringen mit einem Gestängeschuss ausgestaltet ist, ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 7. Ein Gestängeschusssystem und eine Erdbohrvorrichtung sind Gegenstand des Patentanspruchs 14 bzw. 15. Vorteilhafte Ausführungsformen des Gestängeschusses, des Antriebselements, des Gestängeschusssytems und der Erdbohrvorrichtung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by the subject matter of independent claim 1. A drive element, which is designed to drive an earth drill pipe into the ground and to engage it with a rod section, is the subject of the independent patent claim 7 Linkage shot systems and the earth boring device are the subject of the respective dependent claims and / or result from the following description of the invention.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Möglichkeit zur Verbindung von zwei Gestängeschüssen eines Bohrgestänges und/oder eines Gestängeschusses mit einem Antriebselement und/oder einem weiteren Element des Bohrgestänges anzugeben, welche auf unrundförmigen Abschnitten eines Querschnitts, der stetig ist, beruht.The invention is based on the idea of specifying a possibility for connecting two drill pipe sections of a drill pipe and / or a drill pipe section with a drive element and / or a further element of the drill pipe, which is based on non-circular sections of a cross section that is continuous.

Die Erfindung schafft einen Gestängeschuss eines Erdbohrgestänges, wobei der Gestängeschuss endseitig zur Ausbildung einer Steckverbindung ausgestaltet ist und an einem Ende (a) einen Verbindungsstecker oder (b) eine Verbindungsbuchse aufweist. Der Verbindungsstecker weist außenseitig bzw. die Verbindungsbuchse weist innenseitig unrundförmige Abschnitte längs eines Querschnitts auf. Der Querschnitt ist stetig ausgebildet.The invention provides a rod section of an earth drill rod, the rod section being configured at the end to form a plug connection and having (a) a connecting plug or (b) a connecting socket at one end. The connector has an outside or the connector has non-circular sections on the inside along a cross section. The cross section is continuous.

Der Begriff „Gestängeschuss“ im Sinne der Erfindung umfasst ein sich entlang einer Längsachse erstreckendes Element, welches Teil eines Erdbohrgestänges bzw. eines Bohrstrangs für das Erdreich sein kann. Der Gestängeschuss kann als vorderseitig im Bohrstrang angeordnetes Element mit zugeordneter Funktion (Sendergehäuse, Bohrwerkzeug oder ähnliches) ausgebildet sein oder als ein lediglich den Bohrstrang als „normaler“ Gestängeschuss verlängerndes Element ausgebildet sein. Der Gestängeschuss kann mechanische Kanäle, beispielsweise für Bohrfluid, elektrische Leitungen, elektrische Elemente und/oder elektronische Elemente umfassen. Der Gestängeschuss kann eine spezielle Funktion im Erdbohrgestänge haben, beispielsweise als Sendergehäuse ausgestaltet sein.The term “rod section” in the sense of the invention encompasses an element which extends along a longitudinal axis and which can be part of an earth drill rod or a drill string for the ground. The rod section can be designed as an element with an assigned function (transmitter housing, drilling tool or the like) arranged in the front of the drill string or as an element that merely extends the drill string as a "normal" rod section. The rod section can comprise mechanical channels, for example for drilling fluid, electrical lines, electrical elements and / or electronic elements. The rod section can have a special function in the earth drill rod, for example it can be designed as a transmitter housing.

Ein Gestängeschuss kann ein erstes Ende mit einem beschriebenen Verbindungsstecker oder einer Verbindungsbuchse aufweisen. Der Gestängeschuss kann ferner ein zweites, von dem ersten Ende beabstandetes Ende aufweisen, welches üblicherweise das andere Element des Paares der Steckverbindung aufweist. Der Gestängeschuss kann ferner eine sich von dem ersten Ende zum zweiten Ende erstreckende Mittellinie aufweisen. Bei dem betrachteten Querschnitt des Verbindungssteckers bzw. der Verbindungsbuchse kann es sich insbesondere um einen Querschnitt senkrecht zur Mittellinie des Gestängeschusses handeln.A rod section can have a first end with a connection plug or a connection socket described. The rod section may further have a second end spaced from the first end, which usually has the other element of the pair of the plug connection. The boom section may further have a center line extending from the first end to the second end. The cross section of the connecting plug or the connecting socket under consideration can in particular be a cross section perpendicular to the center line of the rod section.

Bei dem Gestängeschuss kann es sich im Sinne der Beschreibung insbesondere um einen Doppelrohrgestängeschuss handeln, bei dem sowohl ein sogenanntes Innengestänge als auch ein sogenanntes Außengestänge vorhanden sind. Bei einem derartigen Doppelrohrgestänge kann ein Bohrkopf über das Innengestänge von der an der Erdoberfläche oder in einer Baugrube angeordneten Antriebsvorrichtung, die auch für den Vortrieb des Bohrkopfes sorgt, zusätzlich rotierend angetrieben werden. Das Innengestänge kann dazu drehbar innerhalb des Außengestänges des Doppelrohrgestänges gelagert sein. Das Außengestänge muss bei einem Doppelrohrgestänge entweder gar nicht oder nur mit einer geringen Drehzahl rotiert werden. Die Drehungen von Außengestänge und Innengestänge können unabhängig voneinander durchgeführt werden. Ein Doppelrohrgestänge eignet sich insbesondere für eine Felsbohrvorrichtung, wobei sich der Verschleiß des Bohrgestänges in Grenzen hält, denn das mit der felsigen Bohrungswand in Kontakt stehende Außengestänge kann ohne Drehung oder nur mit geringer Drehzahl entlang der felsigen Bohrungswand vorangetrieben werden, während das mit einer höheren Drehzahl angetriebene Innengestänge verschleißmindernd in dem Außengestänge gelagert sein kann. Die Ausbildung von unrundförmigen Abschnitten kann insbesondere für die Verbindung der Innengestängeschüsse vorgesehen sein. Für die Verbindung der Außengestängeschüsse können auch unrundförmige Abschnitte vorgesehen sein; es ist aber auch möglich, dass eine andere Art der Verbindung für die Außengestängeschüsse gewählt wird.In the sense of the description, the linkage section can in particular be a double pipe linkage section, in which both a so-called inner linkage and a so-called outer linkage are present. With such a double pipe linkage, a The drill head is additionally driven in rotation via the inner linkage by the drive device arranged on the surface of the earth or in an excavation pit, which also ensures the propulsion of the drill head. For this purpose, the inner linkage can be rotatably mounted within the outer linkage of the double tube linkage. In the case of a double-tube linkage, the outer linkage either does not have to be rotated at all or only at a low speed. The rotation of the outer linkage and inner linkage can be carried out independently of one another. A double pipe rod is particularly suitable for a rock drilling device, whereby the wear of the drill rod is limited, because the outer rod in contact with the rocky bore wall can be driven along the rocky bore wall without rotation or only at low speed, while at a higher speed driven inner linkage can be stored in the outer linkage to reduce wear. The formation of non-circular sections can be provided in particular for the connection of the inner rod sections. Non-circular sections can also be provided for connecting the outer rod sections; however, it is also possible that a different type of connection is chosen for the outer rod sections.

Der Begriff „Erdbohrwerkzeug“ umfasst einen am vorderseitigen Ende des Erdbohrgestänges bzw. Bohrstrangs angeordneten Bohrkopf, bei dem bewegliche Teile vorgesehen sein können. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Erdbohrwerkzeug eine unbewegliche bzw. starre oder weitestgehend unbewegliche bzw. starre Außenkontur aufweist.The term “earth drilling tool” encompasses a drilling head arranged at the front end of the earth drilling rod or drill string, in which movable parts can be provided. However, it can also be provided that the earth drilling tool has an immovable or rigid or largely immovable or rigid outer contour.

Der Begriff „Erdbohrvorrichtung“ umfasst im Sinne der Beschreibung jedwede Vorrichtung, die insbesondere ein aus Gestängeschüssen bestehendes Gestänge in einem bestehenden oder zu erstellenden Kanal im Erdreich bewegt, um eine Bohrung, insbesondere eine Horizontalbohrung, zu erstellen oder aufzuweiten, oder um Leitungen oder andere lange Körper in das Erdreich einzuziehen. Eine Erdbohrvorrichtung kann eine ein Erdbohrgestänge ziehend und/oder drückend antreibende Antriebsvorrichtung umfassen. Es kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung das Bohrgestänge rotatorisch antreibt.For the purposes of the description, the term “earth drilling device” encompasses any device which in particular moves a rod consisting of rod sections in an existing or to be created channel in the ground, in order to create or expand a hole, in particular a horizontal hole, or to conduct lines or other long pipes Body into the ground. An earth drilling device can comprise a drive device that pulls and / or pushes an earth drilling rod. It can additionally or alternatively be provided that the drive device drives the drill pipe in a rotary manner.

Der Begriff „Horizontalbohrung“ (horizontal drilling) im Sinne der vorliegenden Beschreibung umfasst insbesondere jede Art von bestehenden oder zu erstellenden, vorzugsweise horizontalen, Kanälen in einem Körper, insbesondere Erdkanäle einschließlich Erdbohrungen, Felsbohrungen oder Erdleitungen sowie unterirdische oder oberirdische Rohrleitungen und Wasserkanäle, die sich durch Einsatz einer entsprechenden Erdbohrvorrichtung herstellen oder einziehen lassen.The term "horizontal drilling" in the sense of the present description includes in particular any type of existing or to be created, preferably horizontal, channels in a body, in particular earth channels including earth bores, rock holes or earth pipes as well as underground or above-ground pipelines and water channels that are Manufacture or pull in using an appropriate earth drilling device.

Die Begriffe „Verbindungsstecker“ und „Verbindungsbuchse“ umfassen im Sinne der Beschreibung eine Ausgestaltung als ein Element eines Paares von mechanischen Kupplungselementen, von denen das eine („Verbindungsstecker“) zumindest teilweise in das andere („Verbindungsbuchse“) eingeführt werden kann, um die Verbindung auszubilden.For the purposes of the description, the terms “connector” and “connector” encompass an embodiment as an element of a pair of mechanical coupling elements, of which one (“connector”) can be at least partially inserted into the other (“connector”) to Form connection.

Der Begriff „unrundförmiger Abschnitt“ umfasst im Sinne der Beschreibung einen Streckenabschnitt längs eines Querschnitts, mit dem drei verschiedene Punkte längs des Querschnitts miteinander verbunden sind, wobei drei Punkte insbesondere nicht entlang einer Geraden oder eines Kreisabschnitts angeordnet sein können. Der unrundförmige Abschnitt kann insbesondere bogenförmig sein, was die Ausgestaltung als beliebig gekrümmte Linie außer eines Kreisbogensegments einschließt. Der unrundförmige Abschnitt kann eine gekrümmte Linie sein, deren Punkte einen unterschiedlichen Abstand zu jedem beliebigen Punkt im Raum, insbesondere einen Mittelpunkt, aufweisen. Der unrundförmige Abschnitt kann in Teilbereichen mittels Formeln der Art $x (a) = [R_{m} - e \cdot cos (3 \cdot α)] \cdot cos (α) - 3 \cdot e \cdot sin (3 \cdot α) \cdot sin (α)$

y (a) = [R_{m} - e \cdot cos (3 \cdot α)] \cdot sin (α) + 3 \cdot e \cdot sin (3 \cdot α) \cdot cos (α)

beschrieben werden. Die unrundförmigen Abschnitte weisen Strecken, Kanten bzw. Seiten auf, die sich derart ergänzen, dass ein geschlossener Streckenzug als Querschnitt gebildet werden kann. Insbesondere kann ein unrunder Querschnitt gebildet werden, der von einem Kreis periodisch abweicht.For the purposes of the description, the term “non-circular section” encompasses a section of line along a cross section with which three different points along the cross section are connected to one another, wherein three points in particular cannot be arranged along a straight line or a circular section. The non-circular section can in particular be arcuate, which includes the configuration as an arbitrarily curved line other than a circular arc segment. The non-circular section can be a curved line, the points of which have a different distance from any point in space, in particular a center. The non-circular section can be in some areas using formulas of Art

x (a) = [R_{m} - e \cdot cos (3rd \cdot α)] \cdot cos (α) - 3rd \cdot e \cdot sin (3rd \cdot α) \cdot sin (α)

y (a) = [R_{m} - e \cdot cos (3rd \cdot α)] \cdot sin (α) + 3rd \cdot e \cdot sin (3rd \cdot α) \cdot cos (α)

to be discribed. The non-circular sections have sections, edges or sides that complement each other in such a way that a closed section can be formed as a cross section. In particular, a non-circular cross section can be formed, which periodically deviates from a circle.

Der Betriff „stetig“ umfasst im Sinne der Beschreibung eine Eigenschaft des Querschnitts, dass der Querschnitt im Wesentlichen keine Sprünge aufweist, d.h., die Änderung der den Querschnitt beschreibenden Funktionswerte nach Belieben beschränkt werden kann, indem man sich auf hinreichend kleine Änderungen im Argument, beispielsweise im Polarwinkel, beschränkt. Der Begriff „stetig“ bezieht sich auf eine makroskopische Betrachtung, bei der geringfügige Unstetigkeiten vorhanden sein können.The term “steady” in the sense of the description includes a property of the cross-section that the cross-section essentially has no jumps, ie the change in the functional values describing the cross-section can be limited at will by focusing on sufficiently small changes in the argument, for example limited in polar angle. The term "steady" refers to a macroscopic view, where there may be slight discontinuities.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine formschlüssige Verbindung ausgebildet werden kann, die mechanische Vorteile, zum Beispiel eine kleine Formzahl, aufweisen kann. Es kann eine Verbindung geschaffen werden, durch die sich das höchste Drehmoment bezogen auf den betrachteten Durchmesser übertragen lässt. Die Verbindung kann im Wesentlichen ohne bzw. mit reduzierter Kerbwirkung ausgebildet werden. Es kann erreicht werden, dass sich die beiden zu verbindenden Gestängeschüsse flächig berühren, so dass es zu einer deutlich verringerten Flächenpressung kommen kann.According to the invention, it was recognized that a positive connection can be formed, which can have mechanical advantages, for example a small number of shapes. A connection can be created through which the highest torque can be transmitted in relation to the diameter under consideration. The connection can be formed essentially without or with a reduced notch effect. It can be achieved that the two boom sections to be connected touch each other so that the surface pressure can be significantly reduced.

Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass ein unrundförmige Abschnitte aufweisender Querschnitt für Verbindungsstecker und Verbindungsbuchse zu einer größeren Drehmomentübertragbarkeit führen kann, ohne den Durchmesser des Gestängeschusses bzw. des beteiligten Verbindungssteckers und/oder der Verbindungsbuchse zu vergrößern. Insbesondere können unrundförmige Abschnitte verwendet werden, die zusammen ein oder mehrere derselben Formel gehorchende Abschnitte aufweist. Insbesondere kann es sich bei dem sich ergebenden Querschnitt aus den unrundförmigen Abschnitten um ein sogenanntes Polygonprofil handeln. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es auch zu Abweichungen bei einem Polygonprofil kommen kann, wobei der erfindungsgemäße Effekt, die Flächenpressung zu verringern, dennoch erreicht werden kann, so dass ganz geringe Abweichungen von einem Polygonprofil möglich sind. Abweichungen können durch Kreissegmente und/oder gerade Segmente gebildet werden. Die unrundförmigen Abschnitte können hinsichtlich einer flächigen Kontaktierung von Verbindungsstecker und Verbindungsbuchse jeweils optimiert sein.It was recognized according to the invention that a non-circular section having a cross section for the connecting plug and the connecting bush can lead to greater torque transferability without increasing the diameter of the rod section or the connecting plug involved and / or the connecting bush. In particular, non-circular sections can be used which together have one or more sections which obey the same formula. In particular, the cross section resulting from the non-circular sections can be a so-called polygon profile. According to the invention, it was recognized that there may also be deviations in a polygon profile, wherein the effect according to the invention of reducing the surface pressure can nevertheless be achieved, so that very slight deviations from a polygon profile are possible. Deviations can be formed by circular segments and / or straight segments. The non-circular sections can each be optimized with regard to a flat contact between the connector plug and the connector socket.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind verschiedene unrundförmige Abschnitte ausgebildet, wodurch insbesondere bei der Verbindungsbuchse Teilbereiche bzw. Abschnitte ausgebildet sein können, die zueinander unterschiedlich sein können und/oder anders als die Kontur des Verbindungssteckers sein können. Hierdurch kann der Verbindungsstecker leicht in die Verbindungsbuchse eingeführt werden und es wird eine Linienberührung von Verbindungsstecker und Verbindungsbuchse vermieden, welches mit einer hohen Flächenpressung einhergehen würde. Insbesondere kann die Verbindungsbuchse nicht nur eine reine „Vergrößerung“ der Außenkontur des Verbindungssteckers aufweisen, sondern insbesondere nicht achsensymmetrisch und/oder nicht rotationssymmetrisch zum Mittelpunkt ausgebildet sein. Es können insbesondere zwei zueinander verschiedene unrundförmige Abschnitte als Querschnitt der Verbindungsbuchse und/oder des Verbindungssteckers vorgesehen sein.In a preferred embodiment, various non-circular sections are formed, as a result of which, in particular in the case of the connecting socket, partial areas or sections can be formed which can be different from one another and / or can be different than the contour of the connecting plug. As a result, the connector can be easily inserted into the connector and a line contact between connector and connector is avoided, which would be associated with a high surface pressure. In particular, the connecting socket can not only have a pure “enlargement” of the outer contour of the connecting plug, but in particular it can be designed not to be axisymmetric and / or not rotationally symmetrical to the center point. In particular, two mutually different non-circular sections can be provided as a cross section of the connecting socket and / or the connecting plug.

In einer bevorzugten Ausführungsform können sich die zwei zueinander verschiedenen Abschnitte entlang des Umfangs abwechseln, so dass Abschnitte gebildet werden, die einer vorbestimmten oben genannten Funktion bzw. Formel gehorchen, und die von anderen Abschnitten, die einer anderen vorbestimmten Funktion bzw. Formel gehorchen, getrennt sind. Neben dem Vorsehen zweier Abschnitte ist es auch möglich, dass weitere Abschnitte vorgesehen sind. Das Vorsehen weiterer Abschnitte ist nicht ausgeschlossen, da gemäß der Ausführungsform zumindest ein weiterer Abschnitt, der mittels der (ersten) Funktion nicht dargestellt wird, zwischen zwei Abschnitten, die mittels der (ersten) Funktion dargestellt werden können, ausgebildet ist. Der Abschnitt, der nicht mittels der ersten Funktion dargestellt werden kann, kann mittelbar oder unmittelbar an einen der beiden anderen Abschnitte anschließen. Der Abschnitt, der nicht mittels der ersten Funktion dargestellt werden kann, kann aus Kreissegmenten oder geraden Segmenten bestehen.In a preferred embodiment, the two mutually different sections can alternate along the circumference, so that sections are formed which obey a predetermined function or formula mentioned above and which are separated from other sections which obey another predetermined function or formula are. In addition to the provision of two sections, it is also possible for further sections to be provided. The provision of further sections is not excluded, since according to the embodiment at least one further section, which is not represented by the (first) function, is formed between two sections, which can be represented by the (first) function. The section that cannot be represented by means of the first function can directly or indirectly connect to one of the other two sections. The section that cannot be displayed using the first function can consist of circular segments or straight segments.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist es zur Vergrößerung der flächigen Berührung vorgesehen, dass sich die unrunden Abschnitte über eine Länge von 20mm bis 120mm, insbesondere 30mm bis 110mm, insbesondere bevorzugt 40mm bis 100mm, ganz besonders bevorzugt 60mm bis 100mm, in longitudinaler Erstreckung des Gestängeschusses erstrecken.In a preferred embodiment, to increase the areal contact, the non-circular sections extend over a length of 20 mm to 120 mm, in particular 30 mm to 110 mm, particularly preferably 40 mm to 100 mm, very particularly preferably 60 mm to 100 mm, in the longitudinal extension of the rod section .

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eingangsseitig an den unrundförmigen Abschnitten ein Einführabschnitt ausgebildet, der insbesondere endseitig am Verbindungsstecker bzw. an der Verbindungsbuchse ausgebildet ist. Der Einführabschnitt kann von dem jeweils anderen Element des Paares der Steckverbindung zunächst durchschritten werden, um in den Bereich mit den unrundförmigen Abschnitten zu gelangen. Hierdurch ist es möglich, dass ein vereinfachtes Einführen des Verbindungssteckers in die Verbindungsbuchse erreicht werden kann. In dem Einführabschnitt ist eine relative Rotationsbewegung zwischen der Verbindungsbuchse und dem Verbindungsstecker möglich.In a preferred embodiment, an insertion section is formed on the non-circular sections on the input side, and is in particular formed on the end connector or connector. The insertion section can first be passed through by the other element of the pair of plug connections in order to reach the region with the non-circular sections. This makes it possible to achieve a simplified insertion of the connection plug into the connection socket. A relative rotational movement between the connection socket and the connection plug is possible in the insertion section.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Inneren des Gestängeschusses eine koaxial zur Verbindungsbuchse oder zum Verbindungsstecker ausgebildete Steckerverbindung für einen elektrischen Anschluss vorhanden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steckverbindung macht es möglich, dass die elektrische Steckverbindung beim Ausbilden der mechanischen Verbindung zwangsgeführt geschlossen werden kann. Ohne eine andere Bewegung als zum Ausbilden der Steckverbindung kann auch die elektrische Verbindung geschlossen werden.In a preferred embodiment, a plug connection is provided in the interior of the rod section, which is designed coaxially to the connecting socket or to the connecting plug for an electrical connection. The configuration of the plug connection according to the invention makes it possible for the electrical plug connection to be closed in a positively guided manner when the mechanical connection is formed. The electrical connection can also be closed without any movement other than to form the plug connection.

Die Erfindung schafft auch ein Antriebselement zum Eintreiben eines Erdbohrgestänges in das Erdreich. Das Antriebselement ist zum Ineingriffbringen mit einem Gestängeschuss ausgestaltet. Das in Eingriff mit dem Gestängeschuss gelangende Antriebselement ist (a) als Verbindungsstecker, der außenseitig unrundförmige Abschnitte aufweist, oder (b) als Verbindungsbuchse, die innenseitig unrundförmige Abschnitte aufweist, ausgestaltet, wobei der Querschnitt stetig ist.The invention also provides a drive element for driving an earth drill pipe into the ground. The drive element is designed to engage with a rod section. The drive element which comes into engagement with the rod section is designed as (a) a connecting plug which has non-circular sections on the outside, or (b) a connecting socket which has non-round sections on the inside, the cross section being continuous.

Hierdurch kann ein Antriebselement einer Antriebsvorrichtung verwendet werden, welches auf die spezielle Geometrie der Gestängeschüsse zugeschnitten ist, wobei sich ein hohes Drehmoment bezogen auf den Durchmesser übertragen lässt. Eine flächige Berührung des Antriebselements mit dem Gestängeschuss kann erreicht werden und damit eine deutlich verringerte Flächenpressung. As a result, a drive element of a drive device can be used which is tailored to the special geometry of the rod sections, a high torque based on the diameter being able to be transmitted. A flat contact of the drive element with the boom section can be achieved and thus a significantly reduced surface pressure.

Der Begriff „Antriebselement“ im Sinne der Beschreibung umfasst ein Element einer Antriebsvorrichtung, die für den Vortrieb des Erdbohrgestänges in das Erdreich sorgt, wobei der Antrieb ziehend oder drückend sein kann, wobei die Antriebsvorrichtung zusätzlich ausgestaltet sein kann, das Erdbohrgestänge rotierend anzutreiben. Bei dem Antriebselement kann es sich um ein an einem Schlitten angeordnetes Element handeln. Der Schlitten kann in/an einem Rahmen hin- und herbewegt werden, insbesondere parallel in Richtung der einzubringenden Erdbohrung.The term “drive element” in the sense of the description encompasses an element of a drive device which drives the earth drill pipe into the ground, the drive being able to be pulling or pushing, wherein the drive device can additionally be designed to drive the earth drill pipe in rotation. The drive element can be an element arranged on a slide. The carriage can be moved back and forth in a frame, in particular parallel in the direction of the earth hole to be drilled.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind verschiedene unrundförmige Abschnitte vorhanden. Insbesondere können unrundförmige Abschnitte, die mittels der gleichen Funktion beschrieben werden können, zwischen Abschnitten, die mittels einer anderen Funktion beschrieben werden können, vorgesehen sein. Hierdurch ist es möglich, dass insbesondere die Verbindungsbuchse nicht nur als reine „Vergrößerung“ der Außenkontur des Verbindungssteckers ausgebildet ist, sondern insbesondere nicht achsensymmetrisch und/oder nicht rotationssymmetrisch zum Mittelpunkt ausgestaltet ist. Es können insbesondere zwei zueinander verschiedene unrundförmige Abschnitte des Querschnitts der Verbindungsbuchse und/oder des Verbindungssteckers vorgesehen sein.In a preferred embodiment, various non-circular sections are present. In particular, non-circular sections that can be described using the same function can be provided between sections that can be described using a different function. This makes it possible for the connecting socket, in particular, not only to be designed as a pure “enlargement” of the outer contour of the connecting plug, but in particular not to be axially symmetrical and / or not rotationally symmetrical to the center point. In particular, two mutually different non-circular sections of the cross-section of the connecting socket and / or the connecting plug can be provided.

In einer bevorzugten Ausführungsform wechseln sich die voneinander unterscheidenden unrundförmigen Abschnitte entlang des Umfangs ab, wodurch ein einfach aufgebauter und konstruktiv einfach zu handhabender Querschnitt ausgebildet werden kann.In a preferred embodiment, the non-circular sections which differ from one another alternate along the circumference, as a result of which a simply constructed and structurally easy to handle cross section can be formed.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die unrundförmigen Abschnitte über eine Länge von 20mm bis 120mm in longitudinaler Erstreckung des Antriebselements.In a preferred embodiment, the non-circular sections extend over a length of 20 mm to 120 mm in the longitudinal extension of the drive element.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eingangsseitig zu den unrundförmigen Abschnitten ein Einführabschnitt ausgebildet, um die Verbindung des Antriebselements und des Gestängeschusses zu vereinfachen. Über einen gewissen Bereich kann in dem Einführabschnitt das Antriebselement relativ zu dem Gestängeschuss bzw. der Gestängeschuss relativ zu dem Antriebselement bewegt werden.In a preferred embodiment, an insertion section is formed on the input side of the non-circular sections in order to simplify the connection of the drive element and the rod section. The drive element can be moved relative to the rod section or the rod section relative to the drive element over a certain range in the insertion section.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Inneren des Antriebselements eine Steckverbindung für einen elektrischen Anschluss mit einem Gestängeschuss vorhanden. Hierdurch kann eine elektrische Anbindung des Bohrstrangs mittels des Antriebselements erfolgen. Ein elektrischer Anschluss muss nicht außerhalb der Gestängeschüsse geführt werden, um eine Verbindung herzustellen.In a preferred embodiment, a plug connection for an electrical connection with a rod section is provided in the interior of the drive element. This allows the drill string to be electrically connected by means of the drive element. An electrical connection does not have to be made outside the boom sections to make a connection.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steckverbindung koaxial zur Verbindungsbuchse oder dem Verbindungsstecker ausgerichtet, wodurch eine einfache Ausgestaltung erreicht werden kann. Eine koaxial zur Verbindungsbuchse oder dem Verbindungsstecker ausgerichtete Steckverbindung kann dabei drehinvariant sein, insbesondere, wenn Verbindungsbuchse und Verbindungsstecker im Wesentlichen zentrisch bezüglich des Querschnitts des Gestängeschusses bzw. Antriebselements ausgebildet sind. Die Konstruktion von Verbindungsbuchse/Verbindungsstecker mit Steckverbindung ist vereinfacht. An dem für die mechanische Verbindung vorgesehenen Element kann zudem die Steckverbindung ausgebildet sein.In a preferred embodiment, the plug connection is aligned coaxially with the connecting socket or the connecting plug, as a result of which a simple configuration can be achieved. A plug connection aligned coaxially to the connecting socket or the connecting plug can be rotationally variable, in particular if the connecting socket and connecting plug are essentially centered with respect to the cross section of the rod section or drive element. The construction of connection socket / connector with plug connection is simplified. The plug connection can also be formed on the element provided for the mechanical connection.

Die Erfindung schafft auch ein Gestängeschusssystem, welches zwei oder mehr Gestängeschüsse der vorbeschriebenen Ausgestaltung umfasst.The invention also provides a boom section system that includes two or more boom sections of the above configuration.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungsbuchse eine von dem Verbindungsstecker sich unterscheidende Form auf. Die Verbindungsbuchse kann insbesondere nicht nur als reine „Vergrößerung“ der Außenkontur des Verbindungssteckers ausgebildet sein, sondern insbesondere nicht achsensymmetrisch und/oder nicht rotationssymmetrisch zum Mittelpunkt ausgestaltet sein. Beispielsweise können Teilbereiche des Querschnitts als unrundförmige Abschnitte für eine Drehung im Uhrzeigersinn als Anlagefläche für entsprechende Anlageflächen des Verbindungssteckers dienen und Teilbereiche als unrundförmige Abschnitte für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn als Anlagefläche für entsprechende Anlageflächen des Verbindungssteckers dienen.In a preferred embodiment, the connection socket has a shape that differs from the connection plug. The connecting socket can in particular not only be designed as a pure “enlargement” of the outer contour of the connecting plug, but in particular not be configured to be axially symmetrical and / or not rotationally symmetrical to the center point. For example, partial areas of the cross section can serve as non-circular sections for a clockwise rotation as a contact surface for corresponding contact surfaces of the connector, and partial areas as non-circular sections for a counterclockwise rotation can serve as contact surfaces for corresponding contact surfaces of the connector.

Ferner umfasst die Erfindung eine Erdbohrvorrichtung, welche ein Antriebselement der vorbeschriebenen Ausgestaltung aufweist.Furthermore, the invention comprises an earth boring device which has a drive element of the above-described configuration.

Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmalen dar.Like the following description of an exemplary embodiment, the above statements do not constitute a waiver of specific embodiments or features.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawings.

In den Zeichnungen zeigt:

1 eine isometrische Ansicht eines Verbindungssteckers;
2 eine Seitenansicht des Verbindungssteckers gemäß 1;
3 eine Ansicht des Verbindungssteckers gemäß 1 von vorne;
4 eine isometrische Ansicht einer Verbindungsbuchse;
5 eine Ansicht der Verbindungsbuchse gemäß 4 von vorne, und
6 einen Schnitt quer zur Längsrichtung im Bereich von einem in eine Verbindungsbuchse eingesteckten Verbindungsstecker.

In the drawings:

1 an isometric view of a connector;
2nd a side view of the connector according to 1 ;
3rd a view of the connector according 1 from the front;
4th an isometric view of a connector socket;
5 a view of the connector according 4th from the front, and
6 a section transverse to the longitudinal direction in the area of a plug inserted into a connector.

1 zeigt schematisch in einer isometrischen Ansicht einen Verbindungsstecker 1, wie er endseitig an einem Gestängeschuss oder einem Antriebselement vorgesehen sein kann. Das Ende des Gestängeschusses oder des Antriebselements ist zur Ausbildung einer Steckverbindung ausgestaltet. Der Verbindungsstecker 1 ist Teil eines Paares, welches zusätzlich durch eine Verbindungsbuchse 2, wie sie unten stehend näher beschrieben wird, gebildet wird. Von dem dargestellten ersten Ende des Gestängeschusses bzw. Antriebselements erstreckt sich eine Mittellinie 3 zu einem zweiten Ende (nicht dargestellt) des Gestängeschusses bzw. Antriebselements. Der Verbindungsstecker 1 weist außenseitig unrundförmige Abschnitte 4 längs eines Querschnitts 5 auf. Die unrundförmigen Abschnitte 4 erstrecken sich in längsaxialer Richtung entlang der Mittellinie 3 über einen Bereich von 85mm. Es ergibt sich ein senkrecht zur Mittellinie 3 angeordneter Querschnitt 5, der im Wesentlichen drei unrundförmige Abschnitte 4 aufweist. 1 shows schematically in an isometric view a connector 1 as it can be provided on the end of a rod section or a drive element. The end of the rod section or the drive element is designed to form a plug connection. The connector 1 is part of a pair, which is additionally connected by a connection socket 2nd as described in more detail below. A center line extends from the illustrated first end of the rod section or drive element 3rd to a second end (not shown) of the rod section or drive element. The connector 1 has non-circular sections on the outside 4th along a cross section 5 on. The non-circular sections 4th extend in the longitudinal axial direction along the center line 3rd over a range of 85mm. The result is a perpendicular to the center line 3rd arranged cross section 5 , which is essentially three non-circular sections 4th having.

Die 2 zeigt schematisch den Verbindungsstecker 1 von der Seite, wobei Einführabschnitte 6 am Verbindungsstecker 1 ausgebildet sind, die benachbart zum Ende des Gestängeschusses bzw. des Antriebselements angeordnet sind, um die Verbindung mit einer Verbindungsbuchse 2 zu vereinfachen. Es sind sich in Längsrichtung (längs der Mittellinie 3) erstreckende Vertiefungen ausgebildet, die für jeden unrundförmigen Abschnitt 4 vorgesehen sind. Die Vertiefungen des Einführabschnittes 6 können als Einführhilfe mit einem entsprechend ausgebildeten Einführabschnitt 6 an der Verbindungsbuchse 2 zusammenwirken, um die Ausrichtung zwischen Verbindungsstecker 1 und Verbindungsbuchse 2 zu ermöglichen.The 2nd shows schematically the connector 1 from the side, with insertion sections 6 on the connector 1 are formed, which are arranged adjacent to the end of the rod section or the drive element, around the connection with a connecting bush 2nd to simplify. They are in the longitudinal direction (along the center line 3rd ) extending recesses formed for each non-circular section 4th are provided. The recesses of the insertion section 6 can be used as an insertion aid with an appropriately trained insertion section 6 at the connection socket 2nd work together to align the connector 1 and connection socket 2nd to enable.

Der 3 ist zu entnehmen, dass der Gestängeschuss bzw. das Antriebselement auch einen elektrischen Kontakt aufweist, der in Form eines (elektrischen) Verbindungssteckers 7, der koaxial zum (mechanischen) Verbindungsstecker 1 ausgebildet ist, vorliegt.The 3rd it can be seen that the rod section or the drive element also has an electrical contact in the form of an (electrical) connector 7 , the coaxial to the (mechanical) connector 1 trained, is present.

Die 4 zeigt in einer isometrischen schematischen Darstellung eine Verbindungsbuchse 2, wie sie an einem Ende eines Gestängeschusses bzw. eines Antriebselements vorliegen kann. Die Verbindungsbuchse 2 weist einen Einführabschnitt 6 auf, der sich über einen längsaxialen Bereich von 20mm erstreckt.The 4th shows an isometric schematic representation of a connection socket 2nd , as it can be present at one end of a rod section or a drive element. The connection socket 2nd has an insertion section 6 which extends over a longitudinal axial area of 20 mm.

Die 5 zeigt eine Ansicht von vorne auf die Verbindungsbuchse 2. Es sind unrundförmige Abschnitte 8 zur Ausbildung eines innenseitigen Querschnitts 9 der Verbindungsbuchse 2 vorgesehen. Die Verbindungsbuchse 2 weist koaxial eine elektrische Verbindungsbuchse 11 für eine elektrische Verbindung auf.The 5 shows a view from the front of the connection socket 2nd . They are non-circular sections 8th to form an inside cross-section 9 the connection socket 2nd intended. The connection socket 2nd has an electrical connection socket coaxially 11 for an electrical connection.

In 6 ist eine Schnittdarstellung gezeigt, die sich ergibt, wenn der Verbindungsstecker 1 in die Verbindungsbuchse 2 eingeführt ist. Der Schnitt ist im Wesentlichen senkrecht zur Mittellinie 3 ausgeführt. Die 6 zeigt, dass die Verbindungsbuchse 2 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht nur lediglich eine Vergrößerung der Außenkontur des Verbindungssteckers 1 ist, sondern auch andere unrundförmige Abschnitte 10 enthält, die der Verbindungsstecker 1 nicht enthält. Während für den Verbindungsstecker 1 im Wesentlichen drei unrundförmige Abschnitte 4 vorgesehen sind, enthält die Verbindungsbuchse 2 zweimal drei unrundförmige Abschnitte 8, 10, von denen drei den drei Abschnitten des Verbindungssteckers 1 entsprechen, aber diese nicht über den gesamten Bereich, wie beim Verbindungsstecker 1, ausgebildet sind. Die drei unrundförmigen Abschnitte 8, die den unrundförmigen Abschnitten 4 des Verbindungssteckers 1 entsprechen, werden durch drei von den unrundförmigen Abschnitten 4 verschiedenen unrundförmigen Abschnitten 10 getrennt. Dies ist in der 6 schematisch dadurch dargestellt, dass die unrundförmigen Abschnitte 8, die einander hinsichtlich Verbindungsstecker 1 und Verbindungsbuchse 2 ähneln, mit einem gestrichelten Bereich versehen sind, und die Bereiche, in denen sich die unrundförmigen Abschnitte 10 nicht ähneln, mit einem strichpunktierten Bereich gekennzeichnet sind.In 6 is a sectional view shown, which results when the connector 1 into the connection socket 2nd is introduced. The cut is essentially perpendicular to the center line 3rd executed. The 6 shows that the connection socket 2nd in the illustrated embodiment, not only an enlargement of the outer contour of the connector 1 but other non-circular sections 10th contains the connector 1 does not contain. While for the connector 1 essentially three non-circular sections 4th are provided, contains the connection socket 2nd twice three non-circular sections 8th , 10th three of which are the three sections of the connector 1 correspond, but not over the entire area, as with the connector 1 , are trained. The three non-circular sections 8th that the non-circular sections 4th the connector 1 correspond by three of the non-circular sections 4th different non-circular sections 10th Cut. This is in the 6 represented schematically in that the non-circular sections 8th that each other regarding connectors 1 and connection socket 2nd similar, are provided with a dashed area, and the areas in which the non-circular sections 10th not similar, are marked with a dash-dotted area.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102011010958 A1 [0004]

Claims

Rod section of an earth drill rod, the rod section being configured at the end to form a plug connection and having at one end (a) a connecting plug (1) or (b) a connecting socket (2), characterized in that the connecting plug (1) on the outside or the connecting socket (2) has non-circular sections (4, 8, 10) on the inside along a cross section (5, 9), the cross section (5, 9) being continuous.

Linkage shot after Claim 1 , characterized in that different non-circular sections (4, 8, 10) are formed.

Linkage shot after Claim 2 , characterized in that the sections (4, 8, 10) alternate along the circumference.

Pole shot after one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the non-circular sections (4, 8, 10) extend over a length of 20mm to 120mm in the longitudinal extension of the rod section.

Pole shot after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that an insertion section (6) is formed on the input side to the non-circular sections (4, 8, 10).

Pole shot after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that in the interior of the rod section there is a plug connection for an electrical connection which is formed coaxially to the connecting socket (2) or connecting plug (1).

Drive element for driving an earth drill rod into the ground, which is designed to be brought into engagement with a rod section, characterized in that the drive element (a), which comes into engagement with the rod section, acts as a connecting plug (1), the outside of which has a cross section (5) with non-circular sections ( 4, 8, 10), or (b) is designed as a connecting bush (2) which has a cross section (9) on the inside with non-circular sections (4, 8, 10), the cross section (5, 9) being continuous .

Drive element after Claim 7 , characterized in that different non-circular sections (4, 8, 10) are formed.

Drive element after Claim 8 , characterized in that the sections (4, 8, 10) alternate along the circumference.

Drive element according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the non-circular sections (4, 8, 10) extend over a length of 20 mm to 80 mm in the longitudinal extension of the drive element.

Drive element according to one of the Claims 7 to 10th , characterized in that an insertion section (6) is formed on the input side to the non-circular sections (4, 8, 10).

Drive element according to one of the Claims 7 to 11 , characterized in that there is a plug connection in the form of an electrical connector (7) or an electrical connection socket (11) for an electrical connection in the interior of the drive element.

Drive element after Claim 12 , characterized in that the plug connection is aligned coaxially to the connecting socket (2) or the connecting plug (1).

Boom shot system comprising two or more boom shots according to one of the Claims 1 to 6 .

Earth boring device comprising a drive element according to one of the Claims 7 to 13 .