EP2772606A1 - Drive device and method for operating a drive device - Google Patents

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EP2772606A1
EP2772606A1 EP13157000.4A EP13157000A EP2772606A1 EP 2772606 A1 EP2772606 A1 EP 2772606A1 EP 13157000 A EP13157000 A EP 13157000A EP 2772606 A1 EP2772606 A1 EP 2772606A1
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EP
European Patent Office
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adapter
drive
output shaft
drive device
linkage
Prior art date
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EP13157000.4A
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German (de)
French (fr)
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EP2772606B1 (en
Inventor
Andreas Pikowski
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Eurodrill GmbH
Original Assignee
Eurodrill GmbH
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Publication date
Application filed by Eurodrill GmbH filed Critical Eurodrill GmbH
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Priority to EP13157000.4A priority patent/EP2772606B1/en
Priority to PL13157000T priority patent/PL2772606T3/en
Priority to US14/190,898 priority patent/US9932773B2/en
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Priority to HK14111617.4A priority patent/HK1198195A1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/002—Drilling with diversely driven shafts extending into the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action
    • E21B6/02—Drives for drilling with combined rotary and percussive action the rotation being continuous

Definitions

  • the invention relates to a drive device for driving a drill pipe according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a drive device.
  • the drive device comprises a drive device with a rotary drive and a vibration drive for rotating and axially vibrating an output shaft and an adapter device which is coupled to the output shaft and comprises an outer adapter for connecting an outer linkage and an inner adapter for connecting an inner linkage.
  • a drive device of the type mentioned is for example in the EP 2 444 587 A1 disclosed.
  • an output shaft is rotated by means of a rotary drive and generates a vibration of the output shaft by means of a vibration drive.
  • an adapter is provided, to which both an inner rod and an outer rod can be connected. The rotational movement and the vibration are transmitted in this case to the same extent on the inner rod and the outer rod.
  • a second rotary drive can be provided with a separate output shaft, to which the inner linkage can be connected. In this way, inner linkage and outer linkage can be driven independently.
  • the invention has for its object to provide a drive device and a method for operating a drive device, which allow a particularly economic creation of a borehole.
  • the outer adapter is adapted to transmit the rotational movement and the axially vibrating movement of the output shaft to the outer rod, and that the inner adapter is axially displaceably and resiliently mounted in the outer adapter.
  • a rotating and axially vibrating movement is transmitted to an output shaft, the rotating and axially vibrating movement of the output shaft transmitted to an outer adapter, which is coupled to an outer linkage, and the rotational movement of the outer adapter and / or the output shaft transmit an inner adapter, which is coupled to an inner rod.
  • the inner adapter is axially displaceable and resiliently mounted in the outer adapter.
  • a first basic idea of the invention can be seen in coupling the outer adapter to the output shaft in such a way that the rotational movement and the vibration of the output shaft are transmitted to the outer adapter and from there to the outer rod.
  • the outer adapter is thus connected to the transmission of rotations and axial movements fixed to the output shaft.
  • a second basic idea of the invention can be seen in the axially movable relative to the outer adapter or the output shaft to store the inner adapter in order not to transmit the axially vibrating movement of the output shaft or at least reduced to the inner rod.
  • the inner adapter is movable in the axial direction of the drill string by a defined amount, wherein the movement of the inner adapter is preferably limited relative to the outer adapter.
  • the inner adapter is mounted within the outer adapter coaxially thereto.
  • a vibration can be transmitted to an outer linkage, while the transmission of vibration to the inner linkage is at least reduced by the axially displaceably mounted inner adapter.
  • the axial movement of the inner adapter and thus of the inner linkage is thus largely decoupled from the axial movement of the outer adapter or outer linkage.
  • the adapter device can accordingly also be referred to as a decoupling device.
  • the drive device is set up to transmit a vibration movement of an output shaft unchanged to an outer linkage, while the transmission to an inner linkage mounted in the outer linkage is attenuated or attenuated.
  • the decoupling of outer linkage and inner linkage with regard to the transmission of a vibration can be carried out in extreme cases so that no vibrations are generated on the inner linkage.
  • a driver toothing is preferably provided for transmitting the rotary motion to the inner linkage.
  • a driver toothing is characterized in particular by an axial displaceability of the meshing tooth flanks. In this way, a rotational movement can be transmitted to the inner adapter with an axial mobility of the inner adapter.
  • Outer linkage and inner linkage preferably rotate at the same angular velocity.
  • the transmission of the rotational movement on the inner adapter is preferably carried out via the outer adapter.
  • the inner adapter is coupled via a driver toothing with the outer adapter.
  • the rotational movement of the output shaft can also directly, for example via a driver toothing, from the output shaft to the inner adapter be transmitted.
  • a spring device with at least one spring element is provided for resilient mounting of the inner adapter in the outer adapter, which is designed as a biasing spring and / or as a pneumatic spring unit.
  • the spring device has at least two counteracting spring elements, for example compression and / or tension springs.
  • the oppositely acting, separate spring elements effectively cushion the opposite axial movements of the inner adapter.
  • the axial movement of the inner adapter in the outer adapter is thus sprung in both directions, the respective spring properties can be adjusted separately by the independent spring elements.
  • an axial guide for axially guiding the inner adapter along the outer adapter is provided between the spring elements.
  • the axial guide which may be formed in particular by the driver toothing and thus formed as it were for the transmission of torque, ensures a reliable coaxial guidance of the inner adapter in the outer adapter.
  • the vibration on the output shaft can be produced in a particularly economical way by the fact that the vibration drive comprises rotating masses.
  • the rotating masses each include an eccentric weight and are set in a synchronized rotational movement, so that the unbalanced portions acting radially to the longitudinal axis compensate each other.
  • the axially acting vibration movements are transmitted to the output shaft via a suitable transmission device, for example an axial or thrust bearing.
  • the output shaft is preferably rotatably mounted relative to the vibration drive.
  • To transmit the rotational movement to the output shaft of the rotary drive preferably comprises a rotationally driven main or drive shaft, which is preferably coupled via a driver toothing, with the output shaft.
  • the output shaft is preferably axially movable relative to the drive shaft of the rotary drive stored.
  • the output shaft is passed through the designed as a hollow shaft drive shaft and rotationally coupled thereto via the driver teeth.
  • the main shaft may be driven, for example, via a driven by a rotary drive pinion.
  • a compact and protected drive device can be provided by accommodating the rotary drive and the vibration drive in a common housing.
  • the vibration drive is preferably mounted axially movable in the housing.
  • the rotary drive is preferably arranged on the side facing the adapter device side of the vibration drive.
  • the output shaft does not need to be passed through the vibration drive in this way.
  • the adapter device For coupling with the output shaft, the adapter device preferably comprises a flange and / or a thread.
  • the adapter device is preferably releasably secured by means of fastening elements on the output shaft.
  • the output shaft preferably also includes a flange and / or a thread.
  • the output shaft is provided with an annularly arranged around the outer periphery of the output shaft connecting flange.
  • the adapter device preferably comprises a corresponding flange section.
  • the inner linkage is coupled at its end opposite the adapter device with a percussion drive for generating a striking movement of a drilling tool.
  • the preferably hydraulically operated percussion drive can generate an axially reversing movement of the drilling tool driven in rotation by the inner rod independently of the vibration drive. In this way, depending on the soil conditions, the drilling progress can be significantly increased.
  • the percussion drive may have an axially upwardly and downwardly movable hammer.
  • annular drilling tool On the rotating and vibrating driven outer linkage, an annular drilling tool is preferably attached, which may also be referred to as a ring bit.
  • the percussion drive which may in particular be a so-called down-the-hole hammer, is provided in particular for predrilling the borehole by a striking and simultaneously rotating movement.
  • the rotational movement is provided here by the rotary drive arranged outside the borehole, while the striking motion is produced by the impact drive located in the borehole.
  • the percussion drive is preferably arranged in the immediate vicinity of the inner drill bit, that is, between inner rod and inner drill bit.
  • the impact forces are transmitted directly, not via the inner linkage, to the internal drilling tool.
  • the inner bit so the drilling tool of the inner rod, this is suitably axially against the drill collar of the outer rod before.
  • a reliable transmission of the torque with simultaneous axial relative movement can be realized in the inventive method in that the rotational movement of the outer adapter is transmitted via a driver toothing on the inner adapter.
  • the device according to the invention and the method according to the invention offer, inter alia, the following advantages:
  • the vibration power is almost unrestricted only in the outer rod, the inner rod is axially decoupled.
  • a downhole hammer can be operated with the inner rod.
  • This allows a so-called overlay drilling, in which pre-drilled by means of Imlochhammers and with a coupled with the outer rod drilling tool, the pre-drilled hole is enlarged.
  • the device may be equipped with an introduction device.
  • the flushing can be initiated, for example, from behind by the vibration drive or the vibration unit or via a lateral flushing head before the rotary drive.
  • a drive device 10 comprises a drive device 12, which may also be referred to as a rotary vibratory drive, and an adapter device 40 for receiving a drill pipe 60 designed as a double linkage.
  • the drill pipe 60 comprises an outer linkage 62 and an inner linkage 64.
  • the drive device 12 comprises a rotary drive 20 for rotationally driving an output shaft 14 and a vibration unit or a vibration drive 30 for generating a vibration on the output shaft 14.
  • the rotary drive 20 comprises a motor 22 which rotatably drives a drive pinion 24, which engages with a main shaft 26 designed as a hollow shaft and rotates it.
  • the main shaft 26 is mounted in a housing 21 of the rotary drive 20.
  • Via a driver toothing 16, 27, the torque is transmitted to the output shaft 14.
  • the output shaft 14 is guided axially through the main shaft 26 and comprises an external toothing 16 which meshes with an internal toothing 27 of the main shaft 26.
  • the driver toothing 16, 27 allows axial displacement of the output shaft 14 in the rotary drive 20th
  • the vibration drive 30 comprises a vibration housing 31 in which rotating shafts 34 are rotatably mounted about axes of rotation 33. On the shafts 34 eccentric 36 are provided. The shafts 34 with the eccentrics 36 form a total of rotating masses 32. The vibration drive 30 and the vibration housing 31 is coupled to the output shaft 14 via a bearing 38 and transmits an axial up and down movement to the output shaft 14th
  • the vibration drive 30 together with its vibration housing 31 and the rotary drive 20 are accommodated in a common housing 18, wherein the vibration drive 30 is mounted axially movably in the housing 18 via elastic elements 39.
  • an adapter device 40 is arranged, to which at the same time the outer rod 62 and the inner rod 64 are connected.
  • the output shaft 14 comprises a flange 15, to which the adapter device 40 can be connected.
  • the adapter device 40 comprises a corresponding connection flange 42.
  • an outer adapter 46 Securely connected to the connecting flange 42 is an outer adapter 46, to which the outer rod 62 can be connected.
  • a tubular inner adapter 56 is arranged, which is also driven in rotation via the output shaft 14.
  • the outer adapter 46 for this purpose comprises a driver toothing 48, which is in engagement with a corresponding driver toothing 58 of the inner adapter 56.
  • the toothing between outer adapter 46 and inner adapter 56 may be designed as a splined shaft profile.
  • a spring device 43 For resilient mounting of the inner adapter 56 in the outer adapter 46, a spring device 43 is provided. This comprises two oppositely acting spring elements 44, which are arranged on both axial sides of the driving teeth 48, 58.
  • the spring elements 44 are supported on the one hand on the inner adapter 56 and on the other hand on a stop 47 of the outer adapter 46 from.
  • the space in which the springs 44 and the Mit Simplyvertechnik GmbH 48, 58 are arranged, is sealed by means of sealing elements 45 from the environment.
  • the inner adapter 56 may also be mounted floating between the springs 44. There are different spring elements conceivable.
  • the outer linkage 62 is provided with an annular boring tool 68 at its end facing the borehole bottom.
  • the inner linkage 64 is equipped with a percussion drive 70.
  • the percussion drive 70 is attached to the inner rod 64 and includes a striking body 72 which is mounted axially movable in a sleeve-shaped guide member 74 to exert a striking movement on a drilling tool 78 of the inner rod 64.
  • the percussion drive 70 is preferably hydraulically operated and may, in particular, be a pneumatic down-the-hole hammer which is placed on the drill bit of the inner rod strikes. In the case of a pneumatic percussion drive or deep hole hammer, the compressed air can be used for resilient mounting of the inner adapter 56. In this way, the springs 44 could be omitted.
  • the vibration unit or the vibration drive 30 is set in a movement oscillating axially to the drilling axis 6 in that the shafts 34 are brought into a synchronized rotational movement with their eccentrics 36, so that imbalance portions acting radially to the longitudinal axis are mutually compensated. Since the output shaft 14 is connected via the bearing 38 to the vibration drive 30, this is also set in vibration.
  • the drive motor 22 drives the main shaft 26 of the rotary drive 20 via the pinion 24. Via a driver toothing 16, 27, the torque is transmitted to the output shaft 14.
  • the rotation and vibration is transmitted via the outer linkage adapter 46, which may also be provided with ejection openings, directly to the outer tube 62 to be driven.
  • the vibration is thus transmitted to the drilling tool 68 or the drill bit of the outer tube 62.
  • the torque from the outer linkage adapter 46 is also transmitted to the adapter 56 for the inner linkage 64.
  • the inner adapter 56 is mounted axially in the front and in the rear area via the springs 44 against the outer adapter 46, the movement of the vibration is not or only reduced to the inner adapter 56 and thus transferred to the inner rod 64.
  • the drilling tool 78 of the inner rod 64 can be acted upon striking.
  • the drive device 10 makes it possible, in a cost-effective and simple manner, to rotate a drive device both on an outer linkage as well as to transfer to an inner rod.
  • the inner linkage is axially decoupled such that a vibration movement generated by the drive device 12 is indeed transmitted completely to the outer linkage, but not or only reduced to the inner linkage.
  • the inner rod is axially slidably received in the outer rod for this purpose.
  • a percussion drive is provided on the tool-side end of the inner linkage.
  • an overlay drilling can be performed.

Abstract

The device (10) has a drive unit (12) that is provided with a rotary drive. A vibration drive (30) is provided for driving an output shaft (14) in rotating and axially vibrating manner. An adapter unit (40) is coupled with output shaft, and provided with outer adapter (46) for connecting outer rod (62) and inner adapter (56) for connecting inner rod (64). The outer adapter is adapted to transmit rotational movement and axially vibrating movement of output shaft to outer rod. The inner adapter is supported in axially displaceable and spring-mounted manner in outer adapter. An independent claim is included for a method for operating drive device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Bohrgestänges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsvorrichtung.The invention relates to a drive device for driving a drill pipe according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a drive device.

Die Antriebsvorrichtung umfasst eine Antriebseinrichtung mit einem Drehantrieb und einem Vibrationsantrieb zum drehenden und axial vibrierenden Antreiben einer Abtriebswelle und eine Adaptereinrichtung, welche mit der Abtriebswelle gekoppelt ist und einen Außenadapter zum Anschließen eines Außengestänges und einen Innenadapter zum Anschließen eines Innengestänges umfasst.The drive device comprises a drive device with a rotary drive and a vibration drive for rotating and axially vibrating an output shaft and an adapter device which is coupled to the output shaft and comprises an outer adapter for connecting an outer linkage and an inner adapter for connecting an inner linkage.

Eine Antriebsvorrichtung der genannten Art ist beispielsweise in der EP 2 444 587 A1 offenbart. Bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung wird mittels eines Drehantriebs eine Abtriebswelle in Drehung versetzt und mittels eines Vibrationsantriebs eine Vibration der Abtriebswelle erzeugt. An der dem Bohrgestänge zugewandten Seite der Abtriebswelle ist ein Adapter vorgesehen, an welchem sowohl ein Innengestänge als auch ein Außengestänge angeschlossen werden können. Die Drehbewegung sowie die Vibration werden in diesem Fall in gleichem Maße auf das Innengestänge und das Außengestänge übertragen.A drive device of the type mentioned is for example in the EP 2 444 587 A1 disclosed. In this known drive device, an output shaft is rotated by means of a rotary drive and generates a vibration of the output shaft by means of a vibration drive. At the drill rod side facing the output shaft an adapter is provided, to which both an inner rod and an outer rod can be connected. The rotational movement and the vibration are transmitted in this case to the same extent on the inner rod and the outer rod.

Um ausschließlich das Außengestänge vibrierend anzutreiben und an dem Innengestänge lediglich eine Drehbewegung bereitzustellen, kann bei der bekannten Antriebsvorrichtung ein zweiter Drehantrieb mit einer eigenständigen Abtriebswelle vorgesehen werden, an welche das Innengestänge anschließbar ist. Auf diese Weise lassen sich Innengestänge und Außengestänge unabhängig voneinander antreiben.In order to drive only the outer linkage vibrating and provide only a rotational movement on the inner linkage, in the known drive device, a second rotary drive can be provided with a separate output shaft, to which the inner linkage can be connected. In this way, inner linkage and outer linkage can be driven independently.

Durch das Vorsehen von zwei eigenständigen Drehantrieben ist die bekannte Lösung zur Bereitstellung eines ausschließlich drehenden Antriebs des Innengestänges aufwändig.By providing two independent rotary actuators the known solution for providing an exclusively rotating drive of the inner rod is complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsvorrichtung bereitzustellen, welche eine besonders wirtschaftliche Erstellung eines Bohrloches ermöglichen.The invention has for its object to provide a drive device and a method for operating a drive device, which allow a particularly economic creation of a borehole.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a drive device with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 12. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei der Antriebsvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Außenadapter eingerichtet ist, die Drehbewegung und die axial vibrierende Bewegung der Abtriebswelle auf das Außengestänge zu übertragen, und dass der Innenadapter in dem Außenadapter axial verschiebbar und federnd gelagert ist.In the drive device according to the invention, it is provided that the outer adapter is adapted to transmit the rotational movement and the axially vibrating movement of the output shaft to the outer rod, and that the inner adapter is axially displaceably and resiliently mounted in the outer adapter.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels einer Antriebseinrichtung eine drehende und axial vibrierende Bewegung auf eine Abtriebswelle übertragen, die drehende und axial vibrierende Bewegung der Abtriebswelle auf einen Außenadapter übertragen, welcher mit einem Außengestänge gekoppelt ist, und die Drehbewegung des Außenadapters und/oder der Abtriebswelle auf einen Innenadapter übertragen, welcher mit einem Innengestänge gekoppelt ist. Der Innenadapter ist axial verschiebbar und federnd in dem Außenadapter gelagert.In the method according to the invention by means of a drive device, a rotating and axially vibrating movement is transmitted to an output shaft, the rotating and axially vibrating movement of the output shaft transmitted to an outer adapter, which is coupled to an outer linkage, and the rotational movement of the outer adapter and / or the output shaft transmit an inner adapter, which is coupled to an inner rod. The inner adapter is axially displaceable and resiliently mounted in the outer adapter.

Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Außenadapter derart mit der Abtriebswelle zu koppeln, dass die Drehbewegung und die Vibration der Abtriebswelle auf den Außenadapter und von diesem auf das Außengestänge übertragen werden. Der Außenadapter ist also zur Übertragung von Rotationen und axialen Bewegungen fest mit der Abtriebswelle verbunden.A first basic idea of the invention can be seen in coupling the outer adapter to the output shaft in such a way that the rotational movement and the vibration of the output shaft are transmitted to the outer adapter and from there to the outer rod. The outer adapter is thus connected to the transmission of rotations and axial movements fixed to the output shaft.

Ein zweiter Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Innenadapter axial bewegbar relativ zu dem Außenadapter beziehungsweise der Abtriebswelle zu lagern, um die axial vibrierende Bewegung der Abtriebswelle nicht oder zumindest reduziert auf das Innengestänge zu übertragen. Der Innenadapter ist in Achsrichtung des Bohrgestänges um einen definierten Betrag bewegbar, wobei die Bewegung des Innenadapters relativ zu dem Außenadapter vorzugsweise begrenzt ist. Vorzugsweise ist der Innenadapter innerhalb des Außenadapters koaxial zu diesem gelagert.A second basic idea of the invention can be seen in the axially movable relative to the outer adapter or the output shaft to store the inner adapter in order not to transmit the axially vibrating movement of the output shaft or at least reduced to the inner rod. The inner adapter is movable in the axial direction of the drill string by a defined amount, wherein the movement of the inner adapter is preferably limited relative to the outer adapter. Preferably, the inner adapter is mounted within the outer adapter coaxially thereto.

Mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung lässt sich eine Vibration auf ein Außengestänge übertagen, während die Übertragung der Vibration auf das Innengestänge durch den axial verschiebbar gelagerten Innenadapter zumindest reduziert ist. Die axiale Bewegung des Innenadapters und damit des Innengestänges ist also weitgehend von der axialen Bewegung des Außenadapters beziehungsweise Außengestänges entkoppelt. Die Adaptereinrichtung kann dementsprechend auch als Entkopplungseinrichtung bezeichnet werden.With the drive device according to the invention, a vibration can be transmitted to an outer linkage, while the transmission of vibration to the inner linkage is at least reduced by the axially displaceably mounted inner adapter. The axial movement of the inner adapter and thus of the inner linkage is thus largely decoupled from the axial movement of the outer adapter or outer linkage. The adapter device can accordingly also be referred to as a decoupling device.

Die Antriebseinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Vibrationsbewegung einer Abtriebswelle unverändert auf ein Außengestänge zu übertragen, während die Übertragung auf ein in dem Außengestänge gelagertes Innengestänge abgeschwächt oder abgemildert ist. Die Entkopplung von Außengestänge und Innengestänge im Hinblick auf die Übertragung einer Vibration kann im Extremfall so ausgeführt sein, dass keine Vibrationen an dem Innengestänge erzeugt werden.The drive device is set up to transmit a vibration movement of an output shaft unchanged to an outer linkage, while the transmission to an inner linkage mounted in the outer linkage is attenuated or attenuated. The decoupling of outer linkage and inner linkage with regard to the transmission of a vibration can be carried out in extreme cases so that no vibrations are generated on the inner linkage.

Die Drehbewegung der Abtriebswelle wird hingegen sowohl auf das Außengestänge als auch auf das Innengestänge übertragen. Zur Übertragung der Drehbewegung auf das Innengestänge ist vorzugsweise eine Mitnehmerverzahnung vorgesehen. Eine Mitnehmerverzahnung zeichnet sich insbesondere durch eine axiale Verschiebbarkeit der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken aus. Auf diese Weise lässt sich bei einer axialen Bewegbarkeit des Innenadapters eine Rotationsbewegung auf den Innenadapter übertragen. Außengestänge und Innengestänge rotieren vorzugsweise mit derselben Winkelgeschwindigkeit.The rotational movement of the output shaft, however, is transmitted to both the outer rod and the inner rod. For transmitting the rotary motion to the inner linkage, a driver toothing is preferably provided. A driver toothing is characterized in particular by an axial displaceability of the meshing tooth flanks. In this way, a rotational movement can be transmitted to the inner adapter with an axial mobility of the inner adapter. Outer linkage and inner linkage preferably rotate at the same angular velocity.

Die Übertragung der Drehbewegung auf den Innenadapter erfolgt vorzugsweise über den Außenadapter. Um die Drehbewegung des Außenadapters auf den Innenadapter zu übertragen, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Innenadapter über eine Mitnehmerverzahnung mit dem Außenadapter gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehbewegung der Abtriebswelle jedoch auch direkt, beispielsweise über eine Mitnehmerverzahnung, von der Abtriebswelle auf den Innenadapter übertragen werden. Das Vorsehen einer Mitnehmerverzahnung mit zueinander axial bewegbaren Zahnflanken ermöglicht eine sichere Übertragung einer Drehbewegung bei gleichzeitiger axialer Bewegbarkeit der miteinander drehgekoppelten Elemente.The transmission of the rotational movement on the inner adapter is preferably carried out via the outer adapter. In order to transmit the rotational movement of the outer adapter to the inner adapter, it is inventively preferred that the inner adapter is coupled via a driver toothing with the outer adapter. Alternatively or additionally, however, the rotational movement of the output shaft can also directly, for example via a driver toothing, from the output shaft to the inner adapter be transmitted. The provision of a driver toothing with mutually axially movable tooth flanks enables safe transmission of a rotational movement with simultaneous axial mobility of the elements coupled together with rotation.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass zum federnden Lagern des Innenadapters in dem Außenadapter eine Federeinrichtung mit mindestens einem Federelement vorgesehen ist, welches als eine Vorspannfeder und/oder als pneumatische Federeinheit ausgeführt ist.According to the invention, it is preferred that a spring device with at least one spring element is provided for resilient mounting of the inner adapter in the outer adapter, which is designed as a biasing spring and / or as a pneumatic spring unit.

Die Federeinrichtung weist in einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens zwei gegeneinander wirkende Federelemente, beispielsweise Druck- und/oder Zugfedern, auf. Die entgegengesetzt wirkenden, separaten Federelemente federn die entgegengesetzten Axialbewegungen des Innenadapters wirkungsvoll ab. Die axiale Bewegung des Innenadapters in dem Außenadapter wird somit in beide Richtungen gefedert, wobei die jeweiligen Federeigenschaften durch die eigenständigen Federelemente separat eingestellt werden können.In a preferred embodiment, the spring device has at least two counteracting spring elements, for example compression and / or tension springs. The oppositely acting, separate spring elements effectively cushion the opposite axial movements of the inner adapter. The axial movement of the inner adapter in the outer adapter is thus sprung in both directions, the respective spring properties can be adjusted separately by the independent spring elements.

Vorzugsweise ist zwischen den Federelementen eine Axialführung zum axialen Führen des Innenadapters entlang dem Außenadapter vorgesehen. Die Axialführung, welche insbesondere durch die Mitnehmerverzahnung gebildet sein kann und somit gleichsam zur Übertragung des Drehmomentes ausgebildet ist, gewährleistet eine zuverlässige koaxiale Führung des Innenadapters in dem Außenadapter.Preferably, an axial guide for axially guiding the inner adapter along the outer adapter is provided between the spring elements. The axial guide, which may be formed in particular by the driver toothing and thus formed as it were for the transmission of torque, ensures a reliable coaxial guidance of the inner adapter in the outer adapter.

Die Vibration an der Abtriebswelle lässt sich auf besonders wirtschaftliche Weise dadurch erzeugen, dass der Vibrationsantrieb rotierende Massen umfasst. Die rotierenden Massen umfassen jeweils ein Exzentergewicht und werden in eine synchronisierte Drehbewegung versetzt, so dass sich die radial zur Längsachse wirkenden Unwuchtanteile gegenseitig kompensieren. Die axial wirkenden Vibrationsbewegungen werden über eine geeignete Übertragungseinrichtung, beispielsweise ein Axial-oder Drucklager, auf die Abtriebswelle übertragen. Die Abtriebswelle ist gegenüber dem Vibrationsantrieb vorzugsweise drehbar gelagert.The vibration on the output shaft can be produced in a particularly economical way by the fact that the vibration drive comprises rotating masses. The rotating masses each include an eccentric weight and are set in a synchronized rotational movement, so that the unbalanced portions acting radially to the longitudinal axis compensate each other. The axially acting vibration movements are transmitted to the output shaft via a suitable transmission device, for example an axial or thrust bearing. The output shaft is preferably rotatably mounted relative to the vibration drive.

Zur Übertragung der Drehbewegung auf die Abtriebswelle umfasst der Drehantrieb vorzugsweise eine drehend antreibbare Haupt- oder Antriebswelle, welche, vorzugsweise über eine Mitnehmerverzahnung, mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Die Abtriebswelle ist vorzugsweise gegenüber der Antriebswelle des Drehantriebs axial bewegbar gelagert. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle durch die als Hohlwelle ausgeführte Antriebswelle hindurchgeführt und mit dieser über die Mitnehmerverzahnung drehgekoppelt. Die Hauptwelle kann beispielsweise über ein von einem Drehmotor angetriebenes Antriebsritzel angetrieben sein.To transmit the rotational movement to the output shaft of the rotary drive preferably comprises a rotationally driven main or drive shaft, which is preferably coupled via a driver toothing, with the output shaft. The output shaft is preferably axially movable relative to the drive shaft of the rotary drive stored. Preferably, the output shaft is passed through the designed as a hollow shaft drive shaft and rotationally coupled thereto via the driver teeth. The main shaft may be driven, for example, via a driven by a rotary drive pinion.

Eine kompakte und geschützte Antriebsvorrichtung kann dadurch bereitgestellt werden, dass der Drehantrieb und der Vibrationsantrieb in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind. Der Vibrationsantrieb ist vorzugsweise axial bewegbar in dem Gehäuse gelagert.A compact and protected drive device can be provided by accommodating the rotary drive and the vibration drive in a common housing. The vibration drive is preferably mounted axially movable in the housing.

Der Drehantrieb ist vorzugsweise auf der der Adaptereinrichtung zugewandten Seite des Vibrationsantriebs angeordnet. Die Abtriebswelle braucht auf diese Weise nicht durch den Vibrationsantriebs hindurchgeführt werden.The rotary drive is preferably arranged on the side facing the adapter device side of the vibration drive. The output shaft does not need to be passed through the vibration drive in this way.

Zum Koppeln mit der Abtriebswelle umfasst die Adaptereinrichtung vorzugsweise einen Flansch und/oder ein Gewinde. Die Adaptereinrichtung ist vorzugsweise lösbar mittels Befestigungselementen an der Abtriebswelle befestigt. Die Abtriebswelle umfasst vorzugsweise ebenfalls einen Flansch und/oder ein Gewinde. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abtriebswelle mit einem ringförmig um den Außenumfang der Abtriebswelle angeordneten Verbindungsflansch versehen. Die Adaptereinrichtung umfasst vorzugsweise einen entsprechenden Flanschabschnitt.For coupling with the output shaft, the adapter device preferably comprises a flange and / or a thread. The adapter device is preferably releasably secured by means of fastening elements on the output shaft. The output shaft preferably also includes a flange and / or a thread. In a preferred embodiment, the output shaft is provided with an annularly arranged around the outer periphery of the output shaft connecting flange. The adapter device preferably comprises a corresponding flange section.

Um an dem Innengestänge eine von dem Vibrationsantrieb unabhängige vibrierende oder schlagende Bewegung bereitzustellen, ist es bevorzugt, dass das Innengestänge an seinem der Adaptereinrichtung gegenüberliegenden Ende mit einem Schlagantrieb zum Erzeugen einer schlagenden Bewegung eines Bohrwerkzeugs gekoppelt ist. Der vorzugsweise hydraulisch betriebene Schlagantrieb kann unabhängig von dem Vibrationsantrieb eine axial reversierende Bewegung des von dem Innengestänge drehend angetriebenen Bohrwerkzeugs erzeugen. Auf diese Weise lässt sich je nach Bodenbeschaffenheit der Bohrfortschritt erheblich erhöhen. Der Schlagantrieb kann einen axial auf- und abbewegbaren Hammer aufweisen.In order to provide a vibrating or impacting movement independent of the vibration drive on the inner linkage, it is preferred that the inner linkage is coupled at its end opposite the adapter device with a percussion drive for generating a striking movement of a drilling tool. The preferably hydraulically operated percussion drive can generate an axially reversing movement of the drilling tool driven in rotation by the inner rod independently of the vibration drive. In this way, depending on the soil conditions, the drilling progress can be significantly increased. The percussion drive may have an axially upwardly and downwardly movable hammer.

An dem drehend und vibrierend angetriebenen Außengestänge ist vorzugsweise ein ringförmiges Bohrwerkzeug befestigt, welches auch als Ringbohrkrone bezeichnet werden kann.On the rotating and vibrating driven outer linkage, an annular drilling tool is preferably attached, which may also be referred to as a ring bit.

Der Schlagantrieb, welcher insbesondere ein sogenannter Imlochhammer sein kann, ist insbesondere dazu vorgesehen, das Bohrloch durch eine schlagende und gleichzeitig drehende Bewegung vorzubohren. Die Drehbewegung wird hierbei durch den außerhalb des Bohrloches angeordneten Drehantrieb bereitgestellt, während die Schlagbewegung durch den sich im Bohrloch befindenden Schlagantrieb erzeugt wird. Der Schlagantrieb ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Innenbohrkrone, also zwischen Innengestänge und Innenbohrkrone, angeordnet. Die Schlagkräfte werden direkt, nicht über das Innengestänge, auf das Innenbohrwerkzeug übertragen. Die Innenbohrkrone, also das Bohrwerkzeug des Innengestänges, steht hierzu geeigneterweise axial gegenüber dem Bohrkranz des Außengestänges vor.The percussion drive, which may in particular be a so-called down-the-hole hammer, is provided in particular for predrilling the borehole by a striking and simultaneously rotating movement. The rotational movement is provided here by the rotary drive arranged outside the borehole, while the striking motion is produced by the impact drive located in the borehole. The percussion drive is preferably arranged in the immediate vicinity of the inner drill bit, that is, between inner rod and inner drill bit. The impact forces are transmitted directly, not via the inner linkage, to the internal drilling tool. The inner bit, so the drilling tool of the inner rod, this is suitably axially against the drill collar of the outer rod before.

Eine zuverlässige Übertragung des Drehmomentes bei gleichzeitiger axialer Relativbewegung lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch realisieren dass die Drehbewegung des Außenadapters über eine Mitnehmerverzahnung auf den Innenadapter übertragen wird.A reliable transmission of the torque with simultaneous axial relative movement can be realized in the inventive method in that the rotational movement of the outer adapter is transmitted via a driver toothing on the inner adapter.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bieten unter anderem die folgenden Vorteile:The device according to the invention and the method according to the invention offer, inter alia, the following advantages:

Die Vibrationsleistung geht fast uneingeschränkt nur in das Außengestänge, das Innengestänge ist axial entkoppelt.The vibration power is almost unrestricted only in the outer rod, the inner rod is axially decoupled.

Mit dem Innengestänge kann zum Beispiel ein Imlochhammer betrieben werden. Dies ermöglicht ein sogenanntes Überlagerungsbohren, bei welchem mittels des Imlochhammers vorgebohrt und mit einem mit dem Außengestänge gekoppelten Bohrwerkzeug das vorgebohrte Bohrloch vergrößert wird.For example, a downhole hammer can be operated with the inner rod. This allows a so-called overlay drilling, in which pre-drilled by means of Imlochhammers and with a coupled with the outer rod drilling tool, the pre-drilled hole is enlarged.

Zum Einleiten einer Spülflüssigkeit in das Bohrloch kann die Vorrichtung mit einer Einleiteinrichtung ausgestattet sein. Die Spülung kann beispielsweise von hinten durch den Vibrationsantrieb beziehungsweise die Vibrationseinheit oder auch über einen seitlichen Spülkopf vor dem Drehantrieb eingeleitet werden.For introducing a rinsing liquid into the borehole, the device may be equipped with an introduction device. The flushing can be initiated, for example, from behind by the vibration drive or the vibration unit or via a lateral flushing head before the rotary drive.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform, welche in den beiliegenden Figuren schematisch dargestellt ist, weiter beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1:
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit einem damit verbundenen Doppelgestänge und
Fig. 2:
eine Querschnittsansicht entlang der Linie A - A aus Fig. 1.
The invention will be further described with reference to a preferred embodiment, which is shown schematically in the accompanying figures. It shows:
Fig. 1:
a longitudinal section through a drive device according to the invention with an associated double rod and
Fig. 2:
a cross-sectional view taken along the line A - A from Fig. 1 ,

Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 10 umfasst eine Antriebseinrichtung 12, welche auch als Vibrationsdrehantrieb bezeichnet werden kann, sowie eine Adaptereinrichtung 40 zur Aufnahme eines als Doppelgestänge ausgeführten Bohrgestänges 60. Das Bohrgestänge 60 umfasst ein Außengestänge 62 und ein Innengestänge 64.A drive device 10 according to the invention comprises a drive device 12, which may also be referred to as a rotary vibratory drive, and an adapter device 40 for receiving a drill pipe 60 designed as a double linkage. The drill pipe 60 comprises an outer linkage 62 and an inner linkage 64.

Die Antriebseinrichtung 12 umfasst einen Drehantrieb 20 zum drehenden Antreiben einer Abtriebswelle 14 und eine Vibrationseinheit beziehungsweise einen Vibrationsantrieb 30 zum Erzeugen einer Vibration an der Abtriebswelle 14.The drive device 12 comprises a rotary drive 20 for rotationally driving an output shaft 14 and a vibration unit or a vibration drive 30 for generating a vibration on the output shaft 14.

Der Drehantrieb 20 umfasst einen Motor 22, welcher ein Antriebsritzel 24 drehend antreibt, das mit einer als Hohlwelle ausgeführten Hauptwelle 26 in Eingriff ist und diese drehend antreibt. Die Hauptwelle 26 ist in einem Gehäuse 21 des Drehantriebes 20 gelagert. Über eine Mitnehmerverzahnung 16, 27 wird das Drehmoment auf die Abtriebswelle 14 übertragen. Die Abtriebswelle 14 ist durch die Hauptwelle 26 axial hindurchgeführt und umfasst eine Außenverzahnung 16, welche mit einer Innenverzahnung 27 der Hauptwelle 26 kämmt. Die Mitnehmerverzahnung 16, 27 ermöglicht eine axiale Verschiebung der Abtriebswelle 14 im Drehantrieb 20.The rotary drive 20 comprises a motor 22 which rotatably drives a drive pinion 24, which engages with a main shaft 26 designed as a hollow shaft and rotates it. The main shaft 26 is mounted in a housing 21 of the rotary drive 20. Via a driver toothing 16, 27, the torque is transmitted to the output shaft 14. The output shaft 14 is guided axially through the main shaft 26 and comprises an external toothing 16 which meshes with an internal toothing 27 of the main shaft 26. The driver toothing 16, 27 allows axial displacement of the output shaft 14 in the rotary drive 20th

Der Vibrationsantrieb 30 umfasst ein Vibrationsgehäuse 31, in welchem rotierende Wellen 34 um Rotationsachsen 33 drehend gelagert sind. An den Wellen 34 sind Exzenter 36 vorgesehen. Die Wellen 34 mit den Exzentern 36 bilden insgesamt rotierende Massen 32. Der Vibrationsantrieb 30 beziehungsweise das Vibrationsgehäuse 31 ist mit der Abtriebswelle 14 über ein Lager 38 gekoppelt und überträgt eine axiale Auf- und Abbewegung auf die Abtriebswelle 14.The vibration drive 30 comprises a vibration housing 31 in which rotating shafts 34 are rotatably mounted about axes of rotation 33. On the shafts 34 eccentric 36 are provided. The shafts 34 with the eccentrics 36 form a total of rotating masses 32. The vibration drive 30 and the vibration housing 31 is coupled to the output shaft 14 via a bearing 38 and transmits an axial up and down movement to the output shaft 14th

Der Vibrationsantrieb 30 mitsamt seinem Vibrationsgehäuse 31 und der Drehantrieb 20 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 18 aufgenommen, wobei der Vibrationsantrieb 30 über elastische Elemente 39 axial bewegbar in dem Gehäuse 18 gelagert ist.The vibration drive 30 together with its vibration housing 31 and the rotary drive 20 are accommodated in a common housing 18, wherein the vibration drive 30 is mounted axially movably in the housing 18 via elastic elements 39.

An ihrem dem Bohrgestänge 60 zugewandten Ende der Abtriebswelle 14 ist ein Entkoppelungsstück beziehungsweise eine Adaptereinrichtung 40 angeordnet, an welche gleichzeitig das Außengestänge 62 und das Innengestänge 64 anschließbar sind. Zum Verbinden der Adaptereinrichtung 40 mit der Abtriebswelle 14 umfasst die Abtriebswelle 14 einen Flansch 15, an welchen die Adaptereinrichtung 40 anschließbar ist. Die Adaptereinrichtung 40 umfasst hierzu einen entsprechenden Anschlussflansch 42.At its end facing the drill pipe 60 end of the output shaft 14, a Entkoppelungsstück or an adapter device 40 is arranged, to which at the same time the outer rod 62 and the inner rod 64 are connected. For connecting the adapter device 40 to the output shaft 14, the output shaft 14 comprises a flange 15, to which the adapter device 40 can be connected. For this purpose, the adapter device 40 comprises a corresponding connection flange 42.

Mit dem Anschlussflansch 42 fest verbunden ist ein Außenadapter 46, an welchen das Außengestänge 62 anschließbar ist. In dem rohrförmig ausgebildeten Außenadapter 46 ist ein rohrförmiger Innenadapter 56 angeordnet, welcher ebenfalls über die Abtriebswelle 14 drehend antreibbar ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Außenadapter 46 hierzu eine Mitnehmerverzahnung 48, welche mit einer entsprechenden Mitnehmerverzahnung 58 des Innenadapters 56 in Eingriff ist. Die Verzahnung zwischen Außenadapter 46 und Innenadapter 56 kann als Keilwellenprofil ausgeführt sein.Securely connected to the connecting flange 42 is an outer adapter 46, to which the outer rod 62 can be connected. In the tubular outer adapter 46, a tubular inner adapter 56 is arranged, which is also driven in rotation via the output shaft 14. In the illustrated embodiment, the outer adapter 46 for this purpose comprises a driver toothing 48, which is in engagement with a corresponding driver toothing 58 of the inner adapter 56. The toothing between outer adapter 46 and inner adapter 56 may be designed as a splined shaft profile.

Zur federnden Lagerung des Innenadapters 56 in dem Außenadapter 46 ist eine Federeinrichtung 43 vorgesehen. Diese umfasst zwei entgegengesetzt wirkende Federelemente 44, welche zu beiden axialen Seiten der Mitnehmerverzahnung 48, 58 angeordnet sind.For resilient mounting of the inner adapter 56 in the outer adapter 46, a spring device 43 is provided. This comprises two oppositely acting spring elements 44, which are arranged on both axial sides of the driving teeth 48, 58.

Die Federelemente 44 stützen sich jeweils einerseits an dem Innenadapter 56 und andererseits an einem Anschlag 47 des Außenadapters 46 ab. Der Raum, in welchem die Federn 44 und die Mitnehmerverzahnungen 48, 58 angeordnet sind, ist mittels Dichtungselementen 45 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Der Innenadapter 56 kann auch schwimmend zwischen den Federn 44 gelagert sein. Es sind verschiedene Federelemente denkbar.The spring elements 44 are supported on the one hand on the inner adapter 56 and on the other hand on a stop 47 of the outer adapter 46 from. The space in which the springs 44 and the Mitnehmerverzahnungen 48, 58 are arranged, is sealed by means of sealing elements 45 from the environment. The inner adapter 56 may also be mounted floating between the springs 44. There are different spring elements conceivable.

Das Außengestänge 62 ist an seinem der Bohrlochsohle zugewandten Ende mit einem ringförmigen Bohrwerkzeug 68 versehen. An seinem der Antriebseinrichtung 12 abgewandten Ende ist das Innengestänge 64 mit einem Schlagantrieb 70 ausgestattet. Der Schlagantrieb 70 ist an dem Innengestänge 64 befestigt und umfasst einen Schlagkörper 72, welcher in einem hülsenförmigen Führungsteil 74 axial bewegbar gelagert ist, um eine schlagende Bewegung auf ein Bohrwerkzeug 78 des Innengestänges 64 auszuüben. Der Schlagantrieb 70 ist vorzugsweise hydraulisch betrieben und kann insbesondere ein pneumatischer Tieflochhammer sein, der auf die Bohrkrone des Innengestänges schlägt. Im Falle eines pneumatischen Schlagantriebs oder Tieflochhammers kann die Druckluft zur federnden Lagerung des Innenadapters 56 genutzt werden. Auf diese Weise könnten die Federn 44 entfallen.The outer linkage 62 is provided with an annular boring tool 68 at its end facing the borehole bottom. At its end facing away from the drive device 12, the inner linkage 64 is equipped with a percussion drive 70. The percussion drive 70 is attached to the inner rod 64 and includes a striking body 72 which is mounted axially movable in a sleeve-shaped guide member 74 to exert a striking movement on a drilling tool 78 of the inner rod 64. The percussion drive 70 is preferably hydraulically operated and may, in particular, be a pneumatic down-the-hole hammer which is placed on the drill bit of the inner rod strikes. In the case of a pneumatic percussion drive or deep hole hammer, the compressed air can be used for resilient mounting of the inner adapter 56. In this way, the springs 44 could be omitted.

Nachfolgend wird der Betrieb einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung beschrieben:The operation of a drive device according to the invention is described below:

Die Vibrationseinheit beziehungsweise der Vibrationsantrieb 30 wird in eine axial zur Bohrachse 6 schwingende Bewegung versetzt, indem die Wellen 34 mit ihren Exzentern 36 in eine synchronisierte Drehbewegung gebracht werden, so dass radial zur Längsachse wirkende Unwuchtanteile gegenseitig kompensiert werden. Da die Abtriebswelle 14 über das Lager 38 mit dem Vibrationsantrieb 30 verbunden ist, wird auch diese in Schwingung versetzt.The vibration unit or the vibration drive 30 is set in a movement oscillating axially to the drilling axis 6 in that the shafts 34 are brought into a synchronized rotational movement with their eccentrics 36, so that imbalance portions acting radially to the longitudinal axis are mutually compensated. Since the output shaft 14 is connected via the bearing 38 to the vibration drive 30, this is also set in vibration.

Der Antriebsmotor 22 treibt über das Ritzel 24 die Hauptwelle 26 des Drehantriebes 20 an. Über eine Mitnehmerverzahnung 16, 27 wird das Drehmoment auf die Abtriebswelle 14 übertragen.The drive motor 22 drives the main shaft 26 of the rotary drive 20 via the pinion 24. Via a driver toothing 16, 27, the torque is transmitted to the output shaft 14.

Die Rotation und Vibration wird über den äußeren Gestängeadapter 46, welcher auch mit Auswurföffnungen versehen sein kann, direkt auf das anzutreibende Außenrohr 62 übertragen. Die Vibration wird somit auch auf das Bohrwerkzeug 68 oder die Bohrkrone des Außenrohres 62 übertragen.The rotation and vibration is transmitted via the outer linkage adapter 46, which may also be provided with ejection openings, directly to the outer tube 62 to be driven. The vibration is thus transmitted to the drilling tool 68 or the drill bit of the outer tube 62.

Über eine Mitnehmerverzahnung 48 wird das Drehmoment vom äußeren Gestängeadapter 46 auch auf den Adapter 56 für das Innengestänge 64 übertragen.Via a driver toothing 48, the torque from the outer linkage adapter 46 is also transmitted to the adapter 56 for the inner linkage 64.

Da der Innenadapter 56 axial im vorderen und im hinteren Bereich über die Federn 44 gegen den Außenadapter 46 gelagert ist, wird die Bewegung der Vibration nicht oder nur gemindert auf den Innenadapter 56 und somit auf das Innengestänge 64 übertragen.Since the inner adapter 56 is mounted axially in the front and in the rear area via the springs 44 against the outer adapter 46, the movement of the vibration is not or only reduced to the inner adapter 56 and thus transferred to the inner rod 64.

Mittels des am Gestängeende angeordneten Schlagantriebs 70 kann das Bohrwerkzeug 78 des Innengestänges 64 schlagend beaufschlagt werden.By means of the rod end arranged on the impact drive 70, the drilling tool 78 of the inner rod 64 can be acted upon striking.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 10 ermöglicht es, auf kostengünstige und einfache Weise eine Drehbewegung einer Antriebseinrichtung sowohl auf ein Außengestänge als auch auf ein Innengestänge zu übertragen. Mittels einer Adaptereinrichtung wird das Innengestänge derart axial entkoppelt, dass eine von der Antriebseinrichtung 12 erzeugte Vibrationsbewegung zwar vollständig auf das Außengestänge, aber nicht oder nur reduziert auf das Innengestänge übertragen wird. Das Innengestänge ist hierzu axial verschiebbar in dem Außengestänge aufgenommen. Zum Erzeugen einer Schlagbewegung des Innengestänges ist an dem werkzeugseitigen Ende des Innengestänges ein Schlagantrieb vorgesehen. Mit der Antriebsvorrichtung lässt sich beispielsweise ein Überlagerungsbohren durchführen.The drive device 10 according to the invention makes it possible, in a cost-effective and simple manner, to rotate a drive device both on an outer linkage as well as to transfer to an inner rod. By means of an adapter device, the inner linkage is axially decoupled such that a vibration movement generated by the drive device 12 is indeed transmitted completely to the outer linkage, but not or only reduced to the inner linkage. The inner rod is axially slidably received in the outer rod for this purpose. To produce a striking movement of the inner linkage, a percussion drive is provided on the tool-side end of the inner linkage. With the drive device, for example, an overlay drilling can be performed.

Claims (13)

Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines Bohrgestänges (60) mit - einer Antriebseinrichtung (12) mit einem Drehantrieb (20) und einem Vibrationsantrieb (30) zum drehenden und axial vibrierenden Antreiben einer Abtriebswelle (14) und - einer Adaptereinrichtung (40), welche mit der Abtriebswelle (14) gekoppelt ist und einen Außenadapter (46) zum Anschließen eines Außengestänges (62) und einen Innenadapter (56) zum Anschließen eines Innengestänges (64) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Außenadapter (46) eingerichtet ist, die Drehbewegung und die axial vibrierende Bewegung der Abtriebswelle (14) auf das Außengestänge (62) zu übertragen, und
dass der Innenadapter (56) in dem Außenadapter (46) axial verschiebbar und federnd gelagert ist. Driving device for driving a drill string (60) with - A drive device (12) having a rotary drive (20) and a vibration drive (30) for rotating and axially vibrating driving an output shaft (14) and - An adapter device (40) which is coupled to the output shaft (14) and an outer adapter (46) for connecting an outer linkage (62) and an inner adapter (56) for connecting an inner linkage (64),
characterized,
that the outer adapter (46) is adapted to transmit the rotational movement and the axially vibrating movement of the output shaft (14) to the outer linkage (62), and
that the inner adapter (56) in the outer adapter (46) is axially displaceable and resiliently mounted. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenadapter (56) über eine Mitnehmerverzahnung (48, 58) mit dem Außenadapter (46) gekoppelt ist, um die Drehbewegung des Außenadapters (46) auf den Innenadapter (56) zu übertragen.Drive device according to claim 1,
characterized,
in that the inner adapter (56) is coupled to the outer adapter (46) via a driver toothing (48, 58) in order to transmit the rotational movement of the outer adapter (46) to the inner adapter (56). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum federnden Lagern des Innenadapters (56) in dem Außenadapter (46) eine Federeinrichtung (43) mit mindestens einem Federelement (44) vorgesehen ist, welches als eine Vorspannfeder und/oder als pneumatische Federeinheit ausgeführt ist.Drive device according to claim 1 or 2,
characterized,
in that a spring device (43) with at least one spring element (44), which is designed as a pretensioning spring and / or as a pneumatic spring unit, is provided for resiliently supporting the inner adapter (56) in the outer adapter (46). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federeinrichtung (43) mindestens zwei gegeneinander wirkende Federelemente (44) aufweist.Drive device according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the spring means (43) comprises at least two oppositely acting spring elements (44). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Vibrationsantrieb (30) rotierende Massen (32) umfasst.Drive device according to one of claims 1 to 4,
characterized,
in that the vibration drive (30) comprises rotating masses (32). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehantrieb (20) eine drehend antreibbare Antriebswelle (26) umfasst, welche über eine Mitnehmerverzahnung (16, 27) mit der Abtriebswelle (14) gekoppelt ist.Drive device according to one of claims 1 to 5,
characterized,
in that the rotary drive (20) comprises a drive shaft (26) which can be driven in rotation and which is coupled to the output shaft (14) via a driver toothing (16, 27). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehantrieb (20) und der Vibrationsantrieb (30) in einem gemeinsamen Gehäuse (18) aufgenommen sind.Drive device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
in that the rotary drive (20) and the vibration drive (30) are accommodated in a common housing (18). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehantrieb (20) auf der der Adaptereinrichtung (40) zugewandten Seite des Vibrationsantriebs (30) angeordnet ist.Drive device according to one of claims 1 to 7,
characterized,
in that the rotary drive (20) is arranged on the side of the vibration drive (30) facing the adapter device (40). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Adaptereinrichtung (40) einen Flansch (42) und/oder ein Gewinde zum Koppeln mit der Abtriebswelle (14) umfasst.Drive device according to one of claims 1 to 8,
characterized,
in that the adapter device (40) comprises a flange (42) and / or a thread for coupling to the output shaft (14). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innengestänge (64) an seinem der Adaptereinrichtung (40) gegenüberliegenden Ende mit einem Schlagantrieb (70) zum Erzeugen einer schlagenden Bewegung eines Bohrwerkzeugs (78) gekoppelt ist.Drive device according to one of claims 1 to 9,
characterized,
in that the inner linkage (64) is coupled at its end opposite the adapter device (40) to a percussion drive (70) for producing a striking movement of a drilling tool (78). Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Außengestänge (62) ein ringförmiges Bohrwerkzeug (68) befestigt ist.Drive device according to one of claims 1 to 10,
characterized,
in that an annular boring tool (68) is attached to the outer rod (62). Verfahren zum Betrieb einer Antriebsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei - mittels einer Antriebseinrichtung (12) eine drehende und axial vibrierende Bewegung auf eine Abtriebswelle (14) übertragen wird, - die drehende und axial vibrierende Bewegung der Abtriebswelle (14) auf einen Außenadapter (46) übertragen wird, welcher mit einem Außengestänge (62) gekoppelt ist, - die Drehbewegung des Außenadapters (46) und/oder der Abtriebswelle auf einen Innenadapter (56) übertragen wird, welcher mit einem Innengestänge (64) gekoppelt ist, und - der Innenadapter (56) axial verschiebbar und federnd in dem Außenadapter (46) gelagert ist. Method for operating a drive device, in particular according to one of claims 1 to 11, wherein a rotational and axially vibrating movement is transmitted to an output shaft (14) by means of a drive device (12), the rotating and axially vibrating movement of the output shaft (14) is transmitted to an outer adapter (46) which is coupled to an outer linkage (62), - The rotational movement of the outer adapter (46) and / or the output shaft is transmitted to an inner adapter (56) which is coupled to an inner rod (64), and - The inner adapter (56) is axially displaceable and resiliently mounted in the outer adapter (46). Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehbewegung des Außenadapters (46) über eine Mitnehmerverzahnung (48) auf den Innenadapter (56) übertragen wird.Method according to claim 12,
characterized,
in that the rotational movement of the outer adapter (46) is transmitted to the inner adapter (56) via a driver toothing (48).
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