DE20120461U1

DE20120461U1 - Vorrichtung zur Messung innerer Kräfte und/oder Momente im Bohrgestänge von Erdbohrmaschinen

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Publication number: DE20120461U1
Application number: DE20120461U
Authority: DE
Original assignee: Max Streicher and Co KG AA GmbH
Current assignee: Max Streicher and Co KG AA GmbH
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2011-12-19

Description

VORRICHTUNG ZUR MESSUNG INNERER KRÄFTE UND/ODER MOMENTE IM BOHRGESTÄNGE VON ERDBOHRMASCHINEN

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten, die an einer Stelle zwischen dem vorderen Ende eines Bohrgestänges einer Erdbohrmaschine und einem Drillmotor, insbesondere einem hydraulischen Drillmotor, wirken, insbesondere zur Messung einer Längskraft (Zug-/Druckkraft) und eines Torsionsmoments (Drehmoment in Längsrichtung). Im folgenden werden eine oder mehrere solcher Kräfte und/oder ein oder mehrere solcher Momente einheitlich als Last bezeichnet.

Erdbohrmaschinen werden heutzutage vielfältig und auf unterschiedlichsten Gebieten eingesetzt. Neben Vertikalbohrmaschinen, die beispielsweise zu geologischen Untersuchungen, Erdgas- und Erdölförderung etc. dienen, kommen zunehmend auch Horizontalbohrmaschinen, etwa zur Verlegung von Leitungen (Gas, Wasser, Telekommunikation etc.) wie auch zur Sanierung von Altlasten und dergleichen zum Einsatz. Im folgenden wird insbesondere auf Horizontalbohrmaschinen eingegangen, die vorliegende Erfindung ist jedoch gleichermaßen auch bei Vertikalbohrmaschinen verwendbar.

Horizontalbohrmaschinen weisen im allgemeinen folgenden Aufbau auf: Auf einer gegen die Horizontale geneigten Grundfläche ("Rig") ist ein Schlitten in Längsrichtung durch einen Vorschubmotor verfahrbar. Auf diesem Schlitten ist eine Bohrantriebseinheit mit einem Drillmotor und einem Getriebe angeordnet, an dessen Abtriebswelle das jeweils hinterste Segment des Bohrgestänges fluchtend, beispielsweise durch Verschrauben, befestigt wird. Die Bohrantriebseinheit kann auch mehrere Drillmotoren mit 5 einem gemeinsamen Getriebe umfassen. In Bohrrichtung vorne an der Grundfläche ist eine Lagerung zur radialen

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Abstützung des Segments vorhanden. Die einzelnen Segmente sind jeweils paarweise miteinander, beispielsweise durch Verschrauben, verbunden, so daß sie das Bohrgestänge bilden. Am vordersten Segment ist der Bohrkopf (Bohrlanze oder Bohrmeißel) befestigt.

Aufgrund der hohen Dauerlasten einerseits (beispielsweise Vorschubkräfte von bis zu 4000 kN) und der schwankenden, zum Teil auch stoßhaften Belastung andererseits, die beim Durchbohren unterschiedlicher geologischer Strukturen auftreten, beispielsweise beim Übergang von lockerem Erdreich zu hartem Gestein, werden als Drillmotor in aller Regel hydraulische Drehmotoren eingesetzt, bei denen die Arbeitsbewegung bzw. -kraft durch Druckdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf erzeugt wird. Der Drillmotor kann zwischen seiner Ausgangswelle, in der das Drehmoment erstmals erzeugt wird, und der mit dem Bohrgestänge verbundenen Abtriebswelle verschiedene Getriebestufen, etwa ein Planetengetriebe und/oder ein Stirnradgetriebe, sowie eine Kupplung umfassen.

Als Vorschubmotoren werden häufig ebenfalls hydraulische Drehmotoren mit entsprechenden Getrieben bzw. Kupplungen oder auch Zwei-Wege-Hydraulikzylinder verwendet.

Alternativ können sowohl für den Drillmotor als auch für den Vorschubmotor entsprechend dimensionierte Elektromotoren, etwa Synchron- oder Asynchronmotoren, Gleichstrommotoren oder dergleichen, gegebenenfalls wiederum mit entsprechenden zwischengeschalteten Getrieben 0 und/oder Kupplungen, verwendet sein.

Eine Bohrung läuft im Prinzip folgendermaßen ab: Der Drillmotor erzeugt ein Drehmoment. Dieses wird über seine Abtriebswelle in das Bohrgestänge eingeleitet, von diesem als Tors.j.onsmoment zum Bohrkopf übertragen und liefert dort die notwendigen auf die Bohrfläche wirkenden

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Schnittkräfte und -momente. Daneben erzeugt der
Vorschubmotor eine Vorschubkraft in Längsrichtung, die ebenfalls über die Abtriebswelle des Drillmotors in das Bohrgestänge eingeleitet und von diesem als Längskraft zum Bohrkopf übertragen wird und an der Schnittfläche die notwendige Anpreßkraft liefert. Darüber hinaus erzeugt der Vorschubmotor durch Verfahren des Schlittens nach
vorne die erforderliche Zustellbewegung.

Wenn der Schlitten an der Lagerung vorne an der
Grundfläche angekommen ist, wird das Bohrgestänge in
dieser Lagerung drehfest geklemmt und die Verbindung zur Abtriebswelle des Drillmotors gelöst, indem beispielsweise mittels des Drillmotors die Verschraubung gelöst wird. Anschließend wird der Schlitten zurückgefahren, ein neues Segment eingesetzt und mit der Abtriebswelle des Drillmotors verbunden. Das vordere Ende des neuen Segments wird am hinteren Ende des geklemmten Bohrgestänges befestigt, beispielsweise wiederum mittels des Drill-

motors verschraubt. Nach Lösung der Klemmung ist das
Bohrgestänge verlängert und beginnt der Vorgang wieder von vorne.

Die einzelnen Segmente des Bohrgestänges sind zur
stückweisen Verlängerung des Gestänges so ausgebildet, daß das jeweils vordere Ende eines Segments an dem jeweils hinteren Ende eines anderen Segments, beispielsweise durch Verschrauben eines Außen- mit einem Innengewinde in Längsrichtung, lösbar befestigt werden kann. 0 Entsprechend ist bei dem Drillmotor einer Erdbohrmaschine nach dem Stand der Technik die Abtriebswelle so
ausgebildet, daß das hintere Ende eines Segments daran lösbar befestigt werden kann.

Bei größeren Horizontalbohrungen wird zunächst eine Pilotbohrung mit kleinem Durchmesser, wie vorstehend

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beschrieben, durchgeführt. Anschließend werden rückwärts ein oder mehrere Aufweitwerkzeuge (Schneide-, Räumwerkzeuge etc.) zur Schaffung des endgültigen Durchmessers durchgezogen, wobei der oben beschriebene Bohrvorgang im Prinzip umgekehrt abläuft: Der Vorschubmotor zieht den Schlitten unter gleichzeitiger Drehbewegung des Bohrgestänges durch den Drillmotor zurück. Abschließend kann auf gleiche Weise ein Schutz- oder Produktrohr in den so geschaffenen Kanal eingezogen werden., Hierzu wird nach der Durchbohrung am der Erdbohrmaschine entgegengesetzten Bohrloch der Bohrkopf abgenommen und ein sogenannter Drehwirbel aufgesetzt, an dem das einzuziehende Rohr beispielsweise durch Klemmen befestigt ist. Unter langsamer Drehbewegung wird das Rohr dann eingezogen.

Zur Führung des Aufweitwerkzeugs kann nach der Pilotbohrung auf der der Erdbohrmaschine abgewandten Seite des Aufweitwerkzeugs ein zweites Bohrgestänge befestigt werden, das beim Zurückziehen des ersten Bohrgestänges in analoger Weise verlängert und so in entgegengesetzter Bohrrichtung hinter dem Aufweitwerkzeug in den gebohrten Kanal eingezogen wird. Nach erfolgter Aufweitung kann daran der Drehwirbel aufgesetzt und in der vorstehend beschriebenen Weise das Rohr eingezogen werden.

Je nach zu durchbohrendem Bereich und gewünschter Bohrrichtung sind unterschiedliche Drehmomente und Vorschubkräfte vom Drill- bzw. Vorschubmotor aufzubringen. Hierzu werden bislang Hydraulikdrücke in den Hydraulik-0 motoren gemessen, denen entsprechende abgegebene Drehmomente bzw. Vorschubkräfte zugeordnet werden können. Durch Soll-Ist-Vergleich und entsprechende Druckerhöhung/ -erniedr igung können so die erforderlichen Kräfte und Momente eingestellt werden. Diese Regelung 5 anhand der Druckmessung geschieht heute in aller Regel von Hand durch das Bedienpersonal ("Driller").

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Dieses Verfahren weist eine Reihe erheblicher Nachteile auf: Die Zuordnung zwischen Hydraulikdruck und Drehmoment/Vorschubkraft hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher, sich ständig ändernder Parameter, beispielsweise dem Druckniveau im Hydraulikkreis, der Drehzahl, dem Verhältnis zwischen eingestelltem zu maximalem Schluckvolumen, der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit, dem technischen Zustand des Motors etc., ab. Zwischen der tatsächlich vorhandenen Druckdifferenz in einem Hydraulikmotor, die das Drehmoment bzw. die Vorschubkraft bestimmt, und dem gemessenem Vorlaufdruck können Unterschiede auftreten, da beispielsweise aufgrund von Bremsventilen, Bremslöseventilen oder dem Eigengewicht des Schlittens zum Teil erhebliche Drücke im Rücklauf der Hydraulikmotoren auftreten.

Aus diesen beiden Gründen kann der Zusammenhang zwischen gemessenem Hydraulikdruck und tatsächlich wirkender Vorschubkraft bzw. tatsächlich wirkendem Drehmoment nur approximiert werden. In der Praxis wird daher vom Bedienpersonal eine über weite Parameterbereiche (Neigung der Grundfläche, Auf- oder Abbewegung des Schlittens etc.) gemittelte Zuordnung zwischen dem gemessenen Vorlaufdruck und den tatsächlich wirkenden Kräfte bzw. Momenten in Form von Tabellen verwendet.

Umgekehrt ergeben sich aus den an der Bohrfläche und dem übrigen Bohrgestänge angreifenden Lasten innere Kräfte (Zug-/Druck- und Querkräfte) und Momente (Torsions- und Biegemomente) im Bohrgestänge, die zu entsprechenden Lasten auf die Abtriebswelle des Drillbzw. Vorschubmotors führen. Auch hier führt die Erfassung der im Bohrgestänge wirkenden inneren Kräfte und Momente 5 über die Hydraulikdrücke in den Motoren zu erheblichen Problemen: Aufgrund der zum Teil erheblichen Trägheiten

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und Totzeiten in den hydraulischen Systemen, die in den Hydraulikmotoren, den Leitungen, den Ventilen, den Drucksensoren etc. entstehen, werden plötzlich auftretende sprunghafte Be1astungsänderungen nur verzögert und ungenau erkannt. Frißt beispielsweise der Bohrkopf, so wirkt sich dies als starker Anstieg des an der Abtriebswelle des Drillmotors wirkenden Drehmoments aus. Bis die Hydraulikanzeige dieses anzeigt und das Bedienpersonal hierauf mit einem Stoppen des Motors reagiert, kann das Bohrgestänge bereits so stark tordiert sein, daß es bricht, was zum Verlust des Bohrgestänges führt und eine komplett neue Bohrung erforderlich macht. Es ist zudem keine eindeutige Zuordnung möglich, ob eine Änderung des Hydraulikdruckes aus einer Belastung des Bohrgestänges oder einem Vorgang im Hydraulikkreis, beispielsweise dem Versagen eines Ventils, resultiert, was zu falschen Reaktionen des Bedienpersonals führen kann. Auch ist die Aufzeichnung der auftretenden Kräfte und Momente zu Analyse- oder Dokumentationszwecken nur schwer möglich: Hierzu müßte das analoge Drucksignal kontinuierlich abgegriffen, A/D-gewandelt und weiterverarbeitet werden. Schließlich ist eine automatische Überwachung der auftretenden Kräfte und Momente, beispielsweise mittels geeigneter Computer und Software, nicht oder nur schwer möglich.

Bei Hydraulik- wie auch bei Elektromotoren, bei denen die tatsächlich abgegebenen Kräfte bzw. Momente ebenfalls nur aus den elektrischen Leistungswerten und den sich 0 teilweise während des Betriebs ändernden Wirkungsgraden der Motoren und Getriebe approximiert werden können, ergibt sich schließlich noch ein weiteres Problem: Die an der Ausgangswelle des Drillmotors wirkenden Lasten lassen nur begrenzt Rückschlüsse auf die an verschiedenen Stel-5 len des Bohrgestänges bzw. direkt am Werkzeug (Bohrkopf, Aufweitwerkzeug oder Drehwirbel) wirkenden Lasten zu. Zu

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den an der Ausgangswelle des Drillmotors wirkenden Lasten kommen noch Getriebereibung, Streckenlasten aus der Reibung des Bohrgestänges im Erdreich, elastische Kräfte und Momente aufgrund der Zug-, Biege- und Torsionselastizität des Bohrgestänges sowie Trägheitskräfte, die zusammen jeweils die Lasten an einer bestimmten Stelle des Bohrgestänges, etwa direkt hinter dem Bohrkopf oder zwischen Bohrgestänge und Abtriebswelle, ergeben. Zwischen den Lasten an einer Stelle des Bohrgestänges, etwa den Lasten direkt am Bohrkopf, die den gerade wirkenden Kräften und Momenten an der Schnittfläche entsprechen, und den zwischen der Ausgangswelle und dem Bohrgestänge wirkenden Kräften, die momentan unter den oben beschriebenen Einschränkungen gemessen bzw. approximiert werden, können daher zum Teil erhebliche Differenzen auftreten: Diese können beispielsweise dazu führen, daß sich der Bohrkopf bereits festfrißt, dies jedoch aufgrund der Trägheit, Elastizität und Reibung im bzw. am Bohrgestänge an der Ausgangswelle des Drillmotors erst viel zu spät bemerkt wird, so daß das Bohrgestänge am vorderen Ende fest ist und am hinteren Ende weiter tordiert wird, was zum Bruch des Gestänges führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für Erdbohrmaschinen zur Verfügung zu stellen, mit der wenigstens an einer Stelle zwischen dem vorderen Ende des Bohrgestänges und dem Drillmotor wirkenden Lasten möglichst präzise und verzögerungsfrei erfaßt und gegebenenfalls einer Weiterverarbeitung zur 0 Aufzeichnung und/oder Regelung zugeführt werden können.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Übertragungselement und eine auf dem Übertragungselement befestigte Dehnmeßanordnung.

Das Übertragungselement weist ein vorderes und ein hinteres Ende auf, wobei sich "vorne" bzw. "hinten" auf die Richtung der Bohrung beziehen. An seinem hinteren Ende ist das Übertragungselement an der Ausgangswelle des Drillmotors, an einer Last übertragenden Welle eines Getriebes des Drillmotors, insbesondere der Abtriebswelle der Bohrantriebseinheit, und/oder einem vorderen Ende eines Segments des Bohrgestänges befestigbar. An seinem vorderen Ende ist das Übertragungselement an einer Last übertragenden Welle eines Getriebes des Drillmotors, einem hinteren Ende eines Segments des Bohrgestänges und/oder an einem am Bohrgestänge befestigbaren Werkzeug, insbesondere an einem Bohrkopf, einem Aufweitwerkzeug oder einem Drehwirbel, befestigbar.

0 Dadurch kann das Übertragungselement im Lastfluß zwischen Ausgangswelle des Drillmotors und dem vorderen Ende des Bohrgestänges bzw. eines daran befestigten Werkzeug angeordnet werden. Mittels der Dehnmeßanordnung können dann die an dieser Stelle wirkenden Lasten, insbesondere ein Torsionsmoment und/oder eine Zug-/Druckkraft ermittelt werden.

Vorzugsweise ist das hintere Ende des Übertragungselements an der Abtriebswelle des hydraulischen Drill-0 motors der Erdbohrmaschine befestigbar, sein vorderes Ende ist lösbar am hinteren Ende des Bohrgestänges befestigbar. Damit können die vom Drillmotor auf das Bohrgestänge wirkenden Lasten erfaßt werden.

5 Gleichermaßen kann das Übertragungselement zwischen der Ausgangswelle des Drillmotors und der Abtriebswelle

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in einem Getriebe des Drillmotors angeordnet sein, indem es jeweils an einer Last übertragenden Welle des Getriebes befestigt ist. Hierdurch können das Übertragungselement besonders geschützt und kompakt im Getriebe angeordnet und ebenfalls die vom Drillmotor auf das Bohrgestänge wirkenden Lasten erfassen werden.

Gleichermaßen kann das Übertragungselement mit seinem hinteren Ende an einem vorderen Ende eines Segments des Bohrgestänges und mit seinem vorderen Ende am hinteren Segment des vorhergehenden Bohrgestänges lösbar befestigt werden, wodurch die an dieser Stelle im Bohrgestänge wirkenden Lasten erfaßt werden können.

Gleichermaßen kann das Übertragungselement mit seinem hinteren Ende an einem vorderen Ende des vordersten Segments des Bohrgestänges und mit seinem vorderen Ende an einem Werkzeug, insbesondere einem Bohrkopf, einem Aufweitwerkzeug oder einem Drehwirbel, befestigt werden, wodurch die an dieser Stelle im Bohrgestänge wirkenden Lasten, insbesondere die äußeren Lasten an der Schnittfläche, direkt erfaßt werden können.

Die Dehnmeßanordnung umfaßt einen oder mehrere auf dem Übetragungselement befestigte Dehnmeßstreifen und eine Signalübertragungsvorrichtung. An die Dehnmeßstreifen sind jeweils geeignete Spannungen angelegt. Anhand der Widerstandsänderungen der Dehnmeßstreifen aufgrund von Verformungen des Übertragungselements und der darauf 0 befestigten Dehnmeßstreifen ergeben sich entsprechende Meßsignale, beispielsweise unterschiedliche elektrische Spannungen, die von der Signalübertragungsvorrichtung zu einer Meßwerterfassungsvorrichtung übertragen werden. Aus diesen Meßsignalen können dann die im Übertragungselement wirkenden Kräfte, insbesondere Zug-/Druckkräfte, und/oder Momente, insbesondere Torsionsmomente, ermittelt werden.

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Diese entsprechen den erfindungsgemäß zu erfassenden Kräften, insbesondere einer Vorschubkraft bzw. Momenten, insbesondere Torsionsmomenten, die an der Stelle, an der das Übertragungselement im Lastfluß angeordnet ist, wirken.

Durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung werden somit die an einer Stelle zwischen dem vorderen Ende des Bohrgestänges und der Ausgangswelle wirkenden Lasten direkt, präzise und verzögerungsfrei gemessen. Sie können darüber hinaus einfach geeignet weiterverarbeitet werden, beispielsweise in einer Überwachungseinrichtung, die das Überschreiten bestimmter Grenzwerte erfaßt und entsprechend, beispielsweise durch Warnsignale oder Abschaltung der Motoren, reagiert. Ebenso können die Signale, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Weiterverarbeitung (A/D-Wandelung, Filterung, Triggerung etc.), als Ist-Werte einer Regelung verwendet werden, die somit automatisch gewünschte Vorschub- und/oder Drehmomentverläufe 0 erzeugt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf: Sie ermöglicht die präzise Erfassung der wirkenden Lasten unabhängig von den Parametern der Motor- und Getriebesysteme. Daneben ermöglicht sie die verzögerungsfreie Erfassung dieser Lasten; die Trägheiten bzw. Totzeiten sind gegenüber einer Messung von Hydraulikdrücken deutlich kleiner. Sie ermöglicht die einfache Aufzeichnung 0 von Kraft- bzw. Momentenverläufen zu Dokumentations- oder Analysezwecken. Die von der Vorrichtung gelieferten Meßsignale sind gut in einer Überwachung oder Regelung verwendbar. Schließlich gewährt die Vorrichtung eine kostengünstigere, wartungsärmere und ausfallsicherere 5 Meßdatenerfassung durch Elektronik im Gegensatz zur bestehenden Messung mittels Hydraulik, bei der kostspie-

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ligere und anfälligere Drucksensoren notwendig sind und Leckagen, Ablagerungen in den Hydraulikkreisen etc. das Meßsystem beeinträchtigen können. Bestehende Anlagen können durch ein wie ein Bohrgestängesegment zwischengeschaltetes erfindungsgemäßes Übertragungselement problemlos nachgerüstet werden.

Je nach Anordnung des Übertragungselements im Getriebe des Drillmotors, zwischen Abtriebswelle des Drillmotors und dem Bohrgestänge, zwischen zwei Segmenten des Bohrgestänges oder zwischen Bohrgestänge und daran befestigtem Werkzeug können gezielt die an dieser Stelle auftretenden Lasten erfaßt werden. Vorteilhafterweise können gleichzeitig auch mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen verwendet werden, um Lasten an verschiedenen Stellen zu erfassen, beispielsweise am Bohrkopf und an der Abtriebswelle, um so Belastungen des Bohrgestänges zu ermitteln.

Das vordere Ende des Übertragungselements ist bevorzugt so ausgebildet, daß es jeweils an einem hinteren Ende eines Bohrgestängesegments lösbar befestigt werden kann. Vorzugsweise weist hierzu das vordere Ende des Übertragungselements ein Außen- bzw. Innengewinde auf, das mit einem entsprechenden Innen- bzw. Außengewinde am hinteren Ende des jeweiligen Segments verschraubt werden kann.

Das hintere Ende des Übertragungselements kann mit 0 der Abtriebswelle des hydraulischen Drillmotors unlösbar verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißen. Alternativ kann das hintere Ende des Übertragungselements auch lösbar, beispielsweise durch Verschrauben, mit der Abtriebswelle verbunden werden. Da die Abtriebswelle eines Drillmotors nach dem Stand der Technik so ausgebildet ist, daß das hintere Ende eines Bohrgestängesegments

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daran, beispielsweise durch Verschrauben, lösbar befestigt werden kann, ist in einer vorteilhaften Ausführung das hintere Ende des Übertragungselements analog zu einem hinteren Ende eines Bohrgestängesegments ausgebildet. Analog ist bevorzugt das vordere Ende des Übertragungselements wie das vordere Ende eines Bohrgestängesegments ausgebildet, so daß das Übertragungselement auch mit bereits vorhandenen Drillmotoren einfach verwendet werden kann. Überdies kann das Übertragungselement somit auch zwischen zwei beliebigen Segmente des Bohrgestänges bzw. zwischen Bohrgestänge und Werkzeug befestigt werden.

Das Übertragungselement ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es definierte Torsions- und/oder Längsdehnungseigenschaften hat, so daß durch auf dem Element applizierte Dehnungsmeßstreifen Längsdehnungen und/oder Torsionen einfach und direkt meßbar sind. Beispielsweise ist das Übertragungselement zumindest teilweise in Form eines Rohres ausgebildet.

Die Dehnmeßanordnung kann einen oder mehrere Dehnmeßstreifen umfassen. Hierbei ist es vorteilhaft, Dehnmeßstreifen so auf dem Übertragungselement zu befestigen, daß bestimmte Verformungen besonders gut erfaßbar sind.

Beispielsweise können Dehnmeßstreifen unter 45° zur Längsachse des Übertragungselements angeordnet sein, um die bei Torsion auftretenden Verformungen zu erfassen. Gleichermaßen können Dehnmeßstreifen in Längsrichtung des Übertragungselements angeordnet sein, um die bei 0 Zug/Druck auftretenden Verformungen zu erfassen. Senkrecht dazu angeordnete Dehnmeßstreifen längen sich bei Druck aufgrund der Querkontraktion und ermöglichen besonders die Erfassung von Druckkräften.

Die Widerstandsänderung der Dehnmeßstreifen kann beispielsweise durch Messung der Stärke des Stroms erfolgen,

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der bei bekannter Spannung durch die Dehnmeßstreifen fließt. Für die Messung der an den Dehnmeßstreifen auftretenden kleinen Widerstandsänderungen werden jedoch bevorzugt Meßbrücken verwendet, denen das Prinzip der Wheatstoneschen Brücke zugrundeliegt. Vorzugsweise sind diese Brücken im unbelasteten, d.h. unverformten Zustand abgeglichen, die WiederStandsänderung ergibt sich aus der Änderung der Spannung im Nullzweig.

Um den Meßeffekt zu vergrößern, sind vorzugsweise mehrere Dehnmeßstreifen in Halb- bzw. Vollbrücke zusammengeschaltet. Hierdurch ist es auch möglich, Störeinflüsse, etwa Temperaturdehnungen, Dehnungen aufgrund von Biegemomenten oder aufgrund des Druckes einer durch das Bohrgestänge fließenden Flüssigkeit zu kompensieren. Es kann hierzu jede zur Messung von Torsionsmomenten und/oder Zug-/Druckkräften geeignete Dehnmeßschaltung verwendet sein. .

Die Signalübertragungsvorrichtung überträgt Meßsignale von den Dehnmeßstreifen bzw. den Meßbrücken zu der Meßwerterfassungsvorrichtung. Die Meßwerterfassungsvorrichtung ist-dabei vprteilhafterweise nicht am sich drehenden Übertragungselement befestigt, sondern bezuglieh der Umgebung rotationsfest. Beispielsweise ist sie am Gehäuse des Drillmotors oder am Schlitten befestigt.

Daher umfaßt die Signalübertragungsvorrichtung vorzugsweise Schleifringkontakte zwischen dem sich 0 drehenden Übertragungselement und der bezüglich der Anlage rotationsfesten Meßwerterfassungsvorrichtung. Die Meßsignale, werden dann, beispielsweise in Form von Spannungen, bevorzugt über elektrische Leitungen an den Dehnmeßstreifen bzw. Meßbrücken aufgenommen und an einen fest am Außenumfang des Übertragungselements angeordneten inneren Schleifring jeweils eines Schleifringkontaktes,

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von diesem auf einen damit in elektrischem Kontakt stehenden äußeren Schleifring des Schleifringkontaktes und von dort über elektrische Leitungen zur Meßwerterfassungsvorrichtung übertragen. Jedem Meßsignal ist daher jeweils ein Schleifringkontakt zugeordnet, eine Spannung wird entsprechend über zwei Pole, zwei elektrische Leitungen und zwei Schleifringkontakte übertragen.

Gleichermaßen können die Meßsignale jedoch auch per elektrischem oder optischem Leiter oder drahtlos, beispielsweise über elektromagnetische (beispielsweise Funk) oder hydrodynamische (beispielsweise Schall in der Bohrflüssigkeit im Inneren des Bohrgestänges) Wellen zur Meßwerterfassungsvorrichtung übermittelt werden. Hierzu kann die Signalübertragungsvorrichtung einen Sender im Übertragungselement und einen Empfänger bei der Meßwerter fas sungsvorrichtung umfassen, wobei der Sender die von den Dehnmeßstreifen gelieferten Meßsignale umwandelt und an den Empfänger überträgt, der sie wiederum an die Meßwerterfassungsvorrichtung übermittelt. Somit können beispielsweise die Meßsignale einer Vorrichtung erfaßt werden, die am Bohrkopf angeordnet ist. Hierzu werden die Spannungen der Dehnmeßanordnung auf dem Übertragungselement, das zwischen Bohrkopf und Bohrgestänge befestigt ist, vom Sender der Signalübertragungsvorrichtung erfaßt, in Schallsignale umgewandelt und diese in Bohrflüssigkeit abgestrahlt, die durch das Innere des Bohrgestänges strömt. Ein Empfänger am Ende des Bohrgestänges erfaßt 0 diese Schallsignale in der Bohrflüssigkeit und gibt sie an die Meßwerterfassungsvorrichtung weiter.

Die Spannungsquellen für die einzelnen Dehnmeßstreifen bzw. die Schaltungen können direkt, beispielsweise in Form von Batterien, Akkumulatoren etc. auf dem Übertragungselement angeordnet sein. Gleichermaßen können die

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Spannungen analog zu den Meßsignalen mittels Schleifringkontakten von außen auf das Übertragungselement und mittels elektrischer Leitungen auf dem Übertragungselement an die einzelnen Pole der Schaltungen angelegt sein.

Von der Meßwerterfassungsvorrichtung werden die Meßwerte zu einer Auswertevorrichtung übertragen. Diese Übertragung kann beispielsweise über elektrische oder optische Leiter, aber auch drahtlos, beispielsweise mittels Infrarot, Radiosignalen oder dergleichen übertragen werden.

Die Auswertevorrichtung kann bezüglich des Schiittens, der Grundfläche oder der Umgebung fest oder auch mobil sein und umfaßt vorzugsweise einen Computer bzw. ein Laptop mit geeigneten Datenschnittstellen und Verarbeitungssoftware.

Die Meßsignale können in der Meßwerterfassungsvorrichtung und/oder in der Auswertevorrichtung weiterverarbeitet werden. Beispielsweise können die analogen Spannungswerte digitalisiert, gefiltert, gespeichert, optisch und/oder akkustisch dargestellt, analysiert bzw. einer Überlastüberwachung oder Regelung zugeführt werden. In einer Überlastüberwachung, die in der Auswertevorrichtung implementiert sein kann, wird überprüft, ob ein Wert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und eine entsprechende Reaktion auslöst, beispielsweise ein Warn-0 signal oder dergleichen. In einer automatischen Regelung werden die Ist-Werte mit Soll-Werten verglichen und aufgrund der Differenz zwischen Soll- und Ist-Werten entsprechende Steuerbefehle gegeben, beispielsweise der Druck in einem Hydraulikmotor verändert, bis ein vorgege-5 benes Drehmoment und/oder eine vorgegebene Vorschubkraft erreicht wird. Dabei können je nach Anordnung des Über-

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tragungselements beispielsweise die von den Motoren aufzubringenden Lasten oder die am Bohrkopf aufzubringenden Lasten, die den Kräften und Momenten auf die Schnittfläche entsprechen, geregelt werden. 5

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den Ausführungsbeispielen. Im Ausführunsgbeispiel wird exemplarisch die Anordnung des Übertragungselements zwischen Abtriebswelle eines hydraulischen Drillmotors und dem hinteren Ende des Bohrgestänges erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Erdbohrmaschine mit einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Teilquerschnitt; und 20

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Teil der Dehnmeßanordnung und den Schleifringkontakten.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt eine Erdbohrmaschine 100 zur Horizontalbohrung eine Grundfläche 101, das sogenannte Rig, und einen darauf durch einen hydraulischen Vorschubmotor 102 in Längsrichtung verschieblichen Schlitten 103. Zur LängsVerschiebung ist der hydraulische Vorschubmotor 0 102 beispielsweise ein auf dem Schlitten befestigter hydraulischer Drehmotor, auf dessen Abtriebswelle ein Zahnrad befestigt ist, das mit einer auf der Grundfläche 101 befestigten Zahnstange kämmt. Durch Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des hydraulischen Vorschubmotors wird 5 der Schlitten 103 auf der Grundfläche 101 vorwärts oder rückwärts bewegt. Auf dem Schlitten ist ein hydraulischer

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Drillmotor 104 befestigt, dessen Abtriebswelle 104a mit der Längsachse des Bohrgestänges 105 fluchtet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist ein normalerweise vorhandenes Getriebe, bestehend aus einem Planetengetriebe und nachgeschaltetem Strinradgetriebe, hier nicht dargestellt, so daß die Abtriebswelle zugleich die Ausgangswelle 104a des hydraulischen Drillmotors ist. Das Bohrgestänge 105 besteht aus mehreren, an ihren Enden miteinander verschraubten Segmenten 105-i mit i=l, 2 etc. Das hinterste Segment 105-1 wird durch ein Lager 106 radial abgestützt und kann in diesem Lager auch drehfest geklemmt werden. Zwischen dem hydraulischen Drillmotor 104 und dem hintersten Segment 105-1 des Bohrgestänges 105 ist ein Übertragungselement 10 angeordnet.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Erfindung ein rohrförmiges Übertragungselement 10 und eine Dehnmeßanordnung 20.

Das Übertragungselement 10 weist an seinem hinteren Ende an seinem inneren Umfang ein Innengewinde 11 auf, das mit einem entsprechenden Außengewinde auf der Abtriebswelle 104a des hydraulischen Drillmotors 104 verschraubt ist. An seinem vorderen Ende ist in analoger Weise das hintere Ende des letzten Bohrgestängesegments 105-1 befestigt, d.h. das Segment 105-1 weist an seinem hinteren Ende ein Innengewinde auf, das dem Innengewinde 11 des Übertragungselements entspricht, und das Übertragungselement weist an seinem vorderen Ende ein Außengewinde auf, das dem Außengewinde am vorderen Ende der 0 Antriebswelle 104a des hydraulischen Drillmotors 104 entspricht (nicht näher dargestellt). Dadurch kann das Übertragungselement problemlos bei bestehenden Erdbohrmaschinen verwendet werden, indem es wie ein (kurzes) zusätzliches Bohrgestängesegment verschraubt wird.

[File:ANM\ST0407B4.DOC] Beschreibung 18.12.01
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Die Dehnmeßanordnung 20 umfaßt vier über den Umfang verteilte identische Teilanordnungen von je sechs Dehnmeßstreifen, von denen eine Teilanordnung im Teilschnitt der Fig. 2 veranschaulicht ist. Die übrigen identischen Teilanordnungen sind redundant und dienen der Absicherung der Meßwerte bzw. als Ersatz bei Ausfall einer Teilanordnung. Im folgenden wird daher eine erfindungsgemäße Dehnmeßanordnung 2 0 anhand der in Fig. 2 gezeigten Teilanordnung erläutert.

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, umfaßt die Dehnmeßanordnung 20 zwei unter 45° nach oben zur Längsachse des Übertragungselements 10 geneigte Dehnmeßstreifen 21 bzw. 23, zwei unter 45° nach unten zur Längsachse des Übertragungselements 10 geneigte Dehnmeßstreifen 22 bzw. 24, einen parallel zur Längsachse angeordneten Dehnmeßstreifen 25 und einen senkrecht zur Längsachse angeordneten Dehnmeßstreifen 26, die sämtlich auf den Außenumfang des Übertragungselements 10 geklebt sind. Zum Schutz der 0 Dehnmeßanordnungen vor den Umgebungsbedingungen (Schmutz, Stöße etc.) ist das Übertragungselement 10 außen mit einer Abdeckung 12 verkleidet, die die Dehnmeßanordnung 20 bedeckt. Zwischen Übertragungselement 10 und Abdeckung 12 ist eine Klebeschicht 13 vorhanden, in die die Dehnmeßanordnung 2 0 eingebettet ist und mit der die Abdeckung 12 am Übertragungselement 10 befestigt ist.

Die vier geneigt angeordneten Dehnmeßstreifen 21, 22, 23 und 24 sind als Vollbrücke miteinander verschaltet und dienen zur Messung eines Torsionsmoments im Übertragungselement 10. Der parallele Dehnmeßstreifen 25 und der senkrechte Dehnmeßstreifen 26 sind als Halbbrücke geschaltet und dienen zur Messung von Zug-/Druckkräften im Übertragungselement 10. An die Meßbrücke ist jeweils mittels eines Akkumulators eine geeignete Speisespannung angelegt (nicht näher dargestellt).

[File:ANM\ST0407B4.DOC] Beschreibung J8.1Z01

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Die Meßsignale der Dehnmeßanordnung 20 werden über eine Signalübertragungsvorrichtung 3 0 zu einer Meßwerterfassungsvorrichtung 40 übertragen. Die Signalübertragungsvorrichtung 30 umfaßt für jedes zu übertragende Spannungssignal I je zwei erste elektrische Leitungen 31-I, 32-1, je zwei Schleifringkontakte 33-1, 34-1 und je zwei zweite elektrische Leitungen 35-1, 36-1. Jeder der Schleifringkontakte 33-1 bzw. 34-1 umfaßt je einen inneren Schleifring 33a-I bzw. 34a-I, der jeweils auf dem Übertragungselement befestigt ist und mit der ersten elektrischen Leitung 31-1 bzw. 32-1 elektrisch verbunden ist, und je einen äußeren Schleifring 33b-I bzw. 34b-I, der mit der zweiten elektrischen Leitung 35-1 bzw. 36-1 elektrisch verbunden ist. Innerer Schleifring 33a-I bzw. 34a-I und äußerer Schleifring 33b-I und 34b-I sind in elektrischem Kontakt zueinander. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich die Vorrichtungen zur Übertragung des Spannungssignals der Vollbrücke dargestellt.

Die Schleifringe 33a-I, 33b-I, 34a-I, 34b-I befinden sich gemäß Fig. 3 in unmittelbarer Nähe der Dehnmeßanordnung 20, können aber auch außerhalb des Übertragungselements 10 angeordnet sein, vorzugsweise angrenzend an das hintere Ende des Übertragungselements 10. Auch kann ein Schleifring, vorzugsweise der ortsfeste äußere Schleifring, durch Kontaktbürsten ersetzt sein, die mit dem anderen Schleifring in elektrischem Kontakt sind.

Die zweiten elektrischen Leitungen 35-1 bzw. 36-1 sind elektrisch mit Eingangsschnittstellen 41-1 bzw. 42-1 der Meßwerterfassungsvorrichtung 4 0 verbunden. Dadurch werden in der Meßwerterfassungsvorrichtung 4 0 die Spannungssignale I erfaßt. Die analogen Spannungssignale I 5 werden in digitale Werte umgewandelt, die, wie Fig. 1 zeigt, durch Kabel zu einer Auswertevorrichtung 5 0 über-

[File:ANM\ST0407B4.DOC] Beschreibung 18.12.01

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tragen werden. Die Übertragung kann in geeigneter Weise auch drahtlos erfolgen.

Die Auswertevorrichtung 5 0 umfaßt einen Computer 51 mit entsprechender Auswertesoftware, der aus den von der Meßwerterfassungsvorrichtung 40 übertragenen digitalen Spannungswerten in bekannter Weise Verformungen und daraus die im Übertragungselement 10 wirkenden Lasten, insbesondere die Längskraft (Zug/Druck) und das Torsionsmoment, ermittelt. Hierzu werden aus den Spannungsänderungen die Widerstandsänderungen, aus den Widerstandsänderungen die Dehnungen der Dehnmeßstreifen und aus den Dehnungen die Kräfte und Momente im Übertragungselement berechnet. Die Umrechnungen finden sich in Tabellenwerken und Standardwerken, wobei bestimmte Parameter auch anhand einer Eichmessung der Dehnmeßanordnung 20 ermittelt und im Computer 51 abgespeichert werden können.

Die so ermittelten Vorschubkräfte und Drehmomente, die zwischen der Abtriebswelle 104a des hydraulischen Drillmotors 104 und dem Bohrgestänge 105 wirken, können, wie oben dargelegt, auf verschiedene Weise weiterverarbeitet werden.

Die momentanen Ist-Werte für Vorschubkraft und Drehmoment können auf dem Computer 51 graphisch dargestellt werden. Das Bedienpersonal kann dann die Hydraulikdrücke des hydraulischen Vorschubmotors 102 bzw. des hydraulischen Drillmotors 104 entsprechend so steuern, daß die 0 gewünschten Soll-Werte für Vorschubkraft und Drehmoment erreicht werden. Diese Regelung kann auch automatisch durch den Computer 51 erfolgen.

Des weiteren können zur Dokumentation und Analyse des Bohrvorgangs die Werte über der Zeit aufgezeichnet und abgespeichert werden, beispielsweise für einen bestimmten

[File:ANM\ST04Q784.DOC] Beschreibung 18.12.01
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Zeitbereich oder den gesamten Bohrvorgang. Die Last-Zeitverläufe können auch graphisch am Computer 51 dargestellt werden, wobei zusätzlich kritische Bereich markiert werden können.
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Das so ermittelte, tatsächliche momentan wirkende Torsionsmoment kann vorteilhaft auch dazu verwendet werden, beim Einsetzen eines neuen Segments in das Bohrgestänge dieses mit einem vorgegebenen definierten Anzugsmoment zu verschrauben.

[File:ANM\ST0407B4.DOC] Beschreibung 18.12.01

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Claims

1. Vorrichtung zur Messung wenigstens einer Kraft und/oder eines Moments, die bzw. das an einer Stelle zwischen dem vorderen, dem Bohrkopf zugewandten Ende eines Bohrgestänges (105) einer Erdbohrmaschine (100) und der Ausgangswelle (104a) eines Drillmotors (104), insbesondere eines hydraulischen Drillmotors, wirkt, wobei die Vorrichtung umfaßt:
ein Übertragungselement (10), mit
einem hinteren Ende, das an der Ausgangswelle (104a) des Drillmotors, an einer Last übertragenden Welle eines Getriebes des Drillmotors, insbesondere der Abtriebswelle einer Bohrantriebseinheit, und/oder einem vorderen Ende eines Segments des Bohrgestänges befestigbar ist, und
einem vorderen Ende, das an einer Last übertragenden Welle eines Getriebes des Drillmotors, einem hinteren Ende eines Segments des Bohrgestänges und/oder an einem am Bohrgestänge befestigbaren Werkzeug, insbesondere an einem Bohrkopf, einem Aufweitwerkzeug oder einem Drehwirbel befestigbar ist, und
eine am Übertragungselement (10) befestigte Dehnmeßanordnung (20).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßanordnung (20) einen oder mehrere auf dem übertragungselement (10) befestigte Dehnmeßstreifen (21, 22, 23, 24, 25, 26) und eine Signalübertragungsvorrichtung (30) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Dehnmeßstreifen (21, 22, 23, 24, 25, 26) jeweils geeignete Spannungen angelegt sind und Meßsignale, die Widerstandsänderungen der Dehnmeßstreifen (21, 22, 23, 24, 25, 26) entsprechen, von der Signalübertragungsvorrichtung (30) zu einer Meßwerterfassungsvorrichtung (40) und von dort zu einer Auswertevorrichtung (40) übertragen werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswertevorrichtung (50) aus den Meßsignalen die im übertragungselement (10) wirkenden Kräfte, insbesondere Zug-/Druckkräfte, und/oder Momente, insbesondere Torsionsmomente, ermittelt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (50) eine Überwachungseinrichtung umfaßt, die das Überschreiten bestimmter Grenzwerte in den Meßsignalen oder den ermittelten Kräften und/oder Momenten erfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (50) eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung oder Regelung wenigstens eines Motors, insbesondere eines hydraulischen Motors durch Steuerung oder Regelung der Pumpen und/oder Steuerblöcke, der Erdbohrmaschine (100) umfaßt, die die Meßsignale oder die ermittelten Kräfte und/oder Momente als Ist-Werte für Vorschubkraft und/oder Drehmoment verwendet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Übertragungselements (10) mit der Ausgangswelle (104a) des Drillmotors, einer Last übertragenden Welle eines Getriebes des Drillmotors, insbesondere der Abtriebswelle der Bohrantriebseinheit, oder einem vorderen Ende eines Segments des Bohrgestänges unlösbar verbindbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Übertragungselements mit der Ausgangswelle (104a) des Drillmotors, einer Last übertragenden Welle eines Getriebes des Drillmotors, insbesondere der Abtriebswelle der Bohrantriebseinheit, oder einem vorderen Ende eines Segments des Bohrgestänges lösbar verbindbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (10) zumindest teilweise in Form eines Rohres ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dehnmeßstreifen (21, 22, 23, 24) unter 45° zur Längsachse des Übertragungselements (10) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dehnmeßstreifen (25) parallel zur Längsachse des Übertragungselements (10) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dehnmeßstreifen (26) senkrecht zur Längsachse des Übertragungselements (10) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dehnmeßstreifen in einer Meßbrücke angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Dehnmeßstreifen in einer Halbbrücke angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier Dehnmeßstreifen in einer Vollbrücke angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragungsvorrichtung (30) wenigstens einen Schleifringkontakt (33-I, 34-I) umfaßt, der einen fest am Außenumfang des Übertragungselements (10) angeordneten inneren Schleifring (33a-I, 34a-I) und einen damit in elektrischem Kontakt stehenden äußeren Schleifring (33b-I, 34b-I) umfaßt, der bezüglich der Meßwerterfassungsvorrichtung (40) rotationsfest ist, und daß der innere Schleifring (33a-I, 34a-I) mit wenigstens einem Dehnmeßstreifen und der äußere Schleifring (33b-I, 34b-I) mit der Meßwerterfassungsvorrichtung (40) elektrisch verbunden sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragungsvorrichtung (40) wenigstens einen Schleifringkontakt (33-I, 34-I) umfaßt, der einen fest am Außenumfang des Übertragungselements (10) angeordneten Schleifring (33a-I, 34a-I) und damit in elektrischem Kontakt stehende Schleifbürsten umfaßt, die bezüglich der Meßwerterfassungsvorrichtung (40) rotationsfest sind, und daß der Schleifring (33a-I, 34a-I) mit wenigstens einem Dehnmeßstreifen und die Schleifbürsten mit der Meßwerterfassungsvorrichtung (40) elektrisch verbunden sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale von der Meßwerterfassungsvorrichtung (40) zur Auswertevorrichtung über elektrische oder optische Leiter oder drahtlos übertragen werden.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (50) einen Computer (51) oder ein Laptop mit geeigneten Datenschnittstellen und Verarbeitungssoftware umfaßt.

20. . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragungsvorrichtung einen Sender und einen Empfänger umfaßt, wobei
der Sender Meßsignale von der Dehnmeßanordnung (20) erfaßt und an den Empfänger überträgt und
der Empfänger diese Meßsignale an die Meßwerterfassungsvorrichtung (40) überträgt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung zwischen Sender und Empfänger mittels eines elektrischen und/oder optischen Leiters erfolgt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung zwischen Sender und Empfänger drahtlos, insbesondere mittels Schall-, Ultraschall-, Infrarot- oder Radiosignalen, erfolgt.

23. Vorrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten, die an verschiedenen Stellen zwischen dem vorderen, dem Bohrkopf zugewandten Ende eines Bohrgestänges (105) einer Erdbohrmaschine (100) und der Ausgangswelle (104a) eines Drillmotors (104), insbesondere eines hydraulischen Drillmotors, wirken, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Vorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt, die an verschiedenen Stellen zwischen dem vorderen Ende des Bohrgestänges (105) und der Ausgangswelle (104a) des Drillmotors (104) angeordnet sind.