二重管ロッド区分、二重管ロッドセクションおよび二重管ロッド区分に導電性の接続を形成する方法

本発明は、二重管ロッド区分、二重管ロッドセクションおよび二重管ロッド区分に導電性の接続を形成する方法に関する。

ロッドをベースとした地中削孔、特に「水平孔」を作孔するための削孔の場合には、ドリルヘッドが、ドリルロッドを用いて、地表面または根切り内に配置された駆動装置によって駆動される。この場合に使用されるドリルロッドは、互いに結合された個々のロッドセクションから成り、これらのロッドセクションは、削孔ラインに相応して、既に削孔済みのドリルロッドの後端部に順次に継がれて、削孔済みのドリルロッドに結合される。

岩石削孔のために、すなわち岩石または石質の地質における削孔のために、二重管ロッドまたは二重ロッドが使用される。このような削孔装置においては、ドリルヘッドが、二重管ロッドの内側ロッドを介して、地表面または根切り内に配置された、ドリルヘッドの推進をも生ぜしめる駆動装置によって、付加的に回転駆動される。このために、内側ロッドが、二重管ロッドの外側ロッド内に回転可能に支持されている。二重管ロッドにおいては、外側ロッドの個々のロッドセクションも、内側ロッドの個々のロッドセクションも、それぞれ互いにねじ締結されるか、または互いに内外に嵌め合わされる。

二重管ロッド内の電気的な消費器に給電するために、かつ/または信号を伝送するためには、二重管ロッド内に電気的な接続を提供することが必要である。このために、内側管ロッドの内部に案内される導体またはケーブルを使用することが知られている。

電気的な接続の従来の提供手段において不都合となるのは、−電圧供給もしくは電流供給および/またはデータ伝送のための−電気的なエネルギを導くための電気的な接続が、内側管ロッド内でしか行われ得ないことである。なぜならば、従来では、導体またはケーブルは、内側管ロッド内で保護されなければならないという思想を前提としていたからである。

上記公知技術から出発して、本発明の根底を成す課題は、従来の二重管ロッド区分、二重管ロッドセクションおよび二重管ロッド区分に導電性の接続を形成する方法をそれぞれ改良して、内側管ロッドと外側管ロッドとの間の環状室内での電気的な接続も可能になるような、二重管ロッド区分、二重管ロッドセクションおよび二重管ロッド区分に導電性の接続を形成する方法を提供することである。

上記課題は、独立形式の複数の請求項の対象によって解決される。独立形式の請求項の対象の好適な改良形は、それぞれ従属形式の請求項の対象であり、以下の説明から明らかになる。

本発明の根本思想は、内側ロッド区分と外側ロッド区分との間の環状室内に設けられた取出し器が、内側ロッド区分内に設けられた少なくとも1つの導体を、内側ロッド区分に形成された外側コンタクトと接触するように、内側ロッド区分から導出させることである。内側ロッド区分には、外側コンタクトが形成されており、この外側コンタクトは、内側ロッド区分の外周をほぼ環状に巡るように成形されている。外側コンタクトは、内側ロッド区分の上記少なくとも1つの導体に電気的に接続することができる。電気的な信号もしくは電流または電圧は、内側ロッド区分と外側ロッド区分との間の環状室内に設けられている取出し器によって取り出すことができる。なぜならば、この取出し器は内側ロッドに設けられた環状の外側コンタクトと接触しているからである。

外側コンタクトは、内側ロッド区分の外周をほぼ環状に巡るように成形されており、このことは、外側コンタクトが、内側ロッドの外周を巡って全周に沿って閉じられて形成されていることを包含する。内側ロッドまたは内側ロッド区分の長手方向における外側コンタクトの延在長さは、任意の形状を有していてよい。たとえば、外側コンタクトは、内側ロッド区分に巻き掛けられたバンドとして形成されていてよい。このバンドは、全周に沿って等しい幅を有していてよい。内側ロッドの長手方向軸線の方向における取出し器の延在長さは、好適には内側ロッドの長手方向における外側コンタクトの延在長さに等しいか、またはそれよりも小さい。

二重管ロッド区分は、本発明によれば、地中削孔装置の二重管ロッド区分であってよい。「区分」とは、長手方向における二重管ロッドの一領域を包含する。「ロッド区分(Gestaengeabschnitt)」とは、「ロッドセクション(Gestaengeschuss)」であると解することができる。「地中削孔装置」とは、特に、孔、特に水平孔を形成または拡開するか、または地中にラインまたは別の長尺の物体を引き込むために、地中の既存の通路または形成されるべき通路内へ二重管ロッドを運動させるあらゆる装置を意味する。地中削孔装置とは、特にHD装置(horizontal drilling、水平削孔)であってよい。

本発明において「導体」とは、特にケーブルとして形成されていてよい、すなわち導体を被覆する、少なくとも部分的に存在する絶縁体を備えて形成されていてよい導電性の導体を包含する。

特に、本発明による二重管ロッド区分では、少なくとも部分的に、内側ロッドの内部および/または内側ロッドと外側ロッドとの間の環状室を通じて、削孔液を圧送することができる。これにより、電気的な信号を伝送するために困難にされた条件が提供される。

好適な実施形態では、上記少なくとも1つの導体が、内側ロッド区分に設けられた環状の外側コンタクトの領域でシールされている。本発明において「シールされている」とは、特に、二重管ロッド内に少なくとも部分的に存在している削孔液に対する所定領域のシールを包含する。シールを形成するために、内側ロッド区分にシール手段が存在していてよい。このシール手段は、内側ロッド区分の、上記少なくとも1つの導体が外側コンタクトに接続されている領域への削孔液の通流を阻止する。付加的にかつ/または代替的に、上記少なくとも1つの導体が外側コンタクトに接続されている領域のシールの前に、放圧を実施することが考えられる。この場合、この領域の手前またはシール手段の手前で、内側ロッドに少なくとも1つの貫通孔が存在しており、この貫通孔は、内側ロッドの内室と、内側ロッドと外側ロッドとの間の環状室との間の流体接続を提供する。

好適な実施形態では、外側コンタクトの領域において、二重管ロッド区分の長手方向で間隔を置いて配置された複数のシールエレメントによって、内側ロッド区分の外側領域がシールされている。これにより、少なくとも二重管ロッドに部分的に存在する削孔液を介して電流が流れることを阻止することができる。

好適な実施形態では、取出し器が、内側ロッド区分と外側ロッド区分との間の環状室に対してシールされているので、望ましくない電流(クリープ電流)を低減することができる。

好ましくは、外側コンタクトは、内側ロッド区分に対して電気的に絶縁されている。内側ロッドに対して外側コンタクトを電気的に絶縁するために、外側コンタクトと内側ロッドとの間に、絶縁性の層が設けられていてよく、この層は絶縁性のスリーブとして形成されていてよい。外側コンタクトは、この絶縁性の層を介して内側ロッドに相対回動不能に結合されていてよい。

特に好適な実施形態では、前述した二重管ロッド区分を含む二重管ロッドセクションが提供される。この二重管ロッドセクションは、内側ロッドと外側ロッドとの間の環状室に存在するプローブまたはゾンデを有する。プローブまたはゾンデは、外側ロッドに接続されていてよく、かつ少なくとも1つの導体によって取出し器に接続されていてよい。

また、二重管ロッド区分に導電性の接続を形成するための方法も提供される。この場合、導電性の接続は、内側ロッド区分の内部と、内側ロッド区分と外側ロッド区分との間の環状室との間に形成される。内側ロッドセクションには、ほぼ環状の外側コンタクトが用意され、この環状の外側コンタクトには、内側ロッド区分の内部に設けられている導体が接続される。この場合、環状室に配置されている、外側コンタクトと接触している取出し器が、外側コンタクトを介して導電接触にもたらされる。

上記の構成ならびに以下に説明する例示的な実施形態は、特定の実施形態または特徴を放棄するものではない。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明による二重管ロッド区分の側面図である。

図1に示した二重管ロッド区分を部分的に断面して示す図である。

図2の一部を拡大して示す断面図である。

図3の一部をさらに拡大して示す図である。

図1および図2には、二重管ロッドの前側の領域が示されている。図1および図2には、外側ロッド区分1と内側ロッド区分2とを備えた二重管ロッド区分6が図示されており、内側ロッド区分2の内部から、内側ロッド区分2と外側ロッド区分1との間の環状室4にまでの電気的な接続が形成されている。二重管ロッド区分6に設けられた電気的な接続によって、二重管ロッド内で中心外に存在するプローブまたはゾンデ3に、エネルギおよび/またはデータを供給することができる。ゾンデ3の方向におけるエネルギおよび/またはデータの伝送、および/または、ゾンデ3に対する双方向でのエネルギおよび/またはデータの伝送、つまり、ゾンデ3への伝送およびゾンデ3からの伝送が可能である。二重管ロッド区分6は、内側ロッドの内部と、内側ロッドと外側ロッドとの間の環状室4との間でのエネルギおよび/またはデータの伝送の機能を可能にすることができる。

ゾンデ3はゾンデハウジング内に設けられており、このゾンデハウジングは外側ロッドに結合されている。内側ロッドは、外側ロッドの回転運動とは無関係に外側ロッド内で回転して、ドリルヘッドを駆動することができる。外側ロッドの回転により、所望の削孔方向を調節することができる。外側ロッドと一緒に運動するゾンデ3は、規定された値、たとえばローリング角度または二重管ロッドの傾斜を検出して、公知先行技術に基づき公知の別のユニットへ伝送することができる。伝送は、無ケーブルにかつ/またはケーブル拘束されて行うことができる。

中空に形成された内側ロッドの内部5には、導体8またはケーブルが案内される(図3参照)。この導体8またはケーブルを介して、データおよび/またはエネルギの伝送を行うことができる。二重管ロッド区分6では、導体8またはケーブルが、孔を介して外方へ案内されて、スリップリングとして形成されている環状の外側コンタクト10に電気的に接続される。環状の外側コンタクト10は、電気的に絶縁性のスリーブ16を有し、このスリーブ16は、内側ロッド区分に固定的に被せ嵌められている。これにより、環状の外側コンタクトは内側ロッド区分に対して電気的に絶縁される。内側ロッド区分から導出された導体は、環状の外側コンタクトによってクランプされる。このために、図3および図4に図示した実施形態では、ねじ11が使用される。

外側コンタクトには、1つの導電性の取出し器13が接触している。図示の実施形態の他に、複数の取出し器13を使用することもできる。この1つまたは複数の取出し器13は、非導電性の材料から成る絶縁性のスリーブ17内に配置されている。この1つまたは複数の取出し器13には、別の導体14が接続されており、この導体14にゾンデ3を接続することができる。導体8に供給されたエネルギまたは導体8に供給されたデータは、この別の導体14へ伝送することができる。

削孔運転時では、削孔進行中にまずは、ますます長くなりつつある二重管ロッドによる圧力損失を回避するために、内側ロッドと外側ロッドとの間の環状室4を介して、かつ内側ロッドの内部を通じて、削孔液が圧送される。削孔液は、ドリルヘッドの方向に、少なくとも1つの導体8と外側コンタクトとの間の電気的な接続が形成される二重管ロッド区分の手前で、内側ロッドに設けられた、外方に通じた孔7を通じて導出される。その結果、削孔液は、最後の区分における内側ロッドから、ドリルヘッドにまで、同じく環状室4を介して導かれるようになる。削孔液の流れ方向で見て、二重管ロッド区分の孔7の背後では、内側ロッド内に位置しかつこの内側ロッドと一緒に回転する導体8が、形成される削孔液圧に対してシール手段9によってシールされる。

環状の外側コンタクトの領域における二重管ロッドの区分は、二重管ロッド区分の長手方向で相互間隔を置いて配置された、シールリングとして形成された2つのシールエレメント12によってシールされている。さらに、シールリングとして形成された別のシール手段15が設けられている。このシール手段15は、上記別の導体14を取り囲んでいる。図面に示した実施形態では、1つまたは複数の取出し器13が、外側ロッド区分に相対回動不能に結合されており、これにより、外側ロッドに対して相対的な回転運動が阻止される。上記1つまたは複数の取出し器13の回転運動を阻止するトルク支持部18が設けられている。1つの取出し器または複数の取出し器13は、環状の外側コンタクトを介して、外側ロッドの回転運動に従動して、案内される。