<Desc/Clms Page number 1>
Boorkop.
EMI1.1
- ------- De uitvinding heeft betrekking op een boorkop voor het maken van een gat in een ondergrondse of bovengrondse struktuur of formatie, welke boorkop een mantel bevat, een spuitorgaandrager die draaibaar in de mantel gemonteerd is, een motor die in de mantel gemonteerd is en deze spuitorgaandrager drijft, tenminste een spuitorgaan dat excentrisch op de spuitorgaandrager gemonteerd is, en een leiding voor fluïdum voor het toevoeren van fluïdum aan het spuitorgaan.
Er zijn boorkoppen van deze soort bekend waarbij op de spuitorgaandrager twee richtbare spuitstukken, zogenoemde "nozzles" gemonteerd zijn.
De snijkapaciteit van een dergelijke boorkop is beperkt. Zeker voor harde gesteenten, dient een dergelijke boorkop ook van mechanische snijorganen voorzien te zijn.
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding heeft als bijzonder doel een boorkop voor het maken van een gat in de grond te verschaffen met een uitstekende snijkapaciteit, zonder dat de kop daarvoor van snijorganen moet voorzien zijn, waarmee relatief grote gaten in zelfs relatief harde gesteenten kunnen geboord worden.
Tot dit doel is het spuitorgaan een turbo-jet.
Turbo-jets zijn op zichzelf bekend en worden reeds gebruikt als enkelvoudige boorkop. Specifiek voor een tubo-jet is dat hij een roterend gedeelte bevat en één of meer op zodanige manier ten opzichte van de rotatie-as van het draaibare gedeelte op dit gedeelte gemonteerd spuitstuk dat dit draaibare gedeelte door het spuiten zelf automatisch gaat roteren. Bij bekende boorkoppen zijn de turbo-jets op een vaste plaats en niet op een roterende spuitorgaandrager gemonteerd.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de boorkop twee turbo-jets die excentrisch op de roterende spuitorgaandrager gemonteerd zijn.
Beide tubo-jets kunnen gevoed worden door dezelfde leiding voor fluidum.
<Desc/Clms Page number 3>
Het fluïdum is bij voorkeur onder een druk gaande tot 1500 bar en meer.
EMI3.1
. 8 De turbo-jet bezit bij voorkeur een rotatiesnelheid van ongeveer 1500 toeren per min. De motor die de spuitorgaandrager drijft kan een elektrische motor een hydraulische of een luchtmotor zijn, maar is bij voorkeur een watermolen en meer in het bijzonder een zogenoemde wormpompmotor voor lage drukken.
Een watermotor biedt het voordeel dat enkel een wateraanvoerslang nodig is. Het water kan na het drijven van de spuitorgaandrager verder gebruikt worden voor het drijven van de turbojet.
De leiding voor fluidum onder druk strekt zich voordelig uit doorheen de motor.
In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de boorkop ook een leiding voor spoelvloeistof die zich doorheen de kop uitstrekt.
Deze leiding kan gebruikt worden zowel voor het toevoeren van spoelvloeistof die dan bijvoorbeeld aan de buitenkant van de boorkop via het reeds geboorde boorgat naar het bovenoppervlak kan stromen. De leiding voor
<Desc/Clms Page number 4>
spoelvloeistof kan ook gebruikt worden voor de afvoer van deze spoelvloeistof die dan bijvoorbeeld gevormd is door de vloeistof gespoten door de turbo-jet en door eigenlijke spoelvloeistof die rond de mantel in het reeds geboorde gat gepompt wordt. De leiding voor spoelvloeistof van de kop kan gedeeltelijk gevormd zijn tussen de mantel en de leiding voor fluïdum onder druk.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiervolgende beschrijving van een boorkop voor het maken van een gat in de grond, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen, waarin :
Figuur 1 schematisch een langse doorsnede weergeeft van een boorkop volgens de uitvinding ; figuur 2 schematisch een langse doorsnede weergeeft analoog aan deze uit figuur 1 maar met betrekking op een andere uitvoeringsvorm van de boorkop volgens de uitvinding ; figuur 3 een langse doorsnede weergeeft van een turbo-jet uit de boorkop volgens een van de vorige
<Desc/Clms Page number 5>
figuren, op grotere schaal getekend.
De boorkop voor het maken van een gat in de grond volgens de figuur 1 bevat in hoofdzaak een mantel 1, een daarin gemonteerde motor 2, een door deze motor gedreven spuitorgaandrager 3 en twee door deze spuitorgaandrager 3 gedragen turbo-jets 4.
De mantel 1 is het einde van een buigzame maar relatief stijve slang die afgerold wordt van een trommel die op het grondoppervlak opgesteld wordt. Doorheen deze slang wordt fluïdum aan de boorkop toegevoerd of fluïdum afgevoerd. De motor 2 is in de mantel 1 bevestigd door middel van bouten 5 zodat tussen deze mantel 1 en het eraan bevestigde huis van de motor 2 een ruimte 6 openblijft. De motor 2 is een luchtmotor, een hydraulische motor of een watermotor van op zichzelf bekende en hier niet nader in detail beschreven konstruktie. In de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 is een hydraulische motor 2 gebruikt. Deze is aangesloten op een olietoevoerleiding 7 en een olieafvoerleiding 8.
Beide leidingen strekken zich binnen de voornoemde mantel uit tot boven de grond, waar ze aansluiten op een bron voor olie onder druk.
EMI5.1
De as van de motor 2 is een holle as 9. Met één einde, aan de zijde van voornoemde slang, sluit deze holle as
<Desc/Clms Page number 6>
door middel van een draaiende koppeling 10, een zogenaamde "rotary seal", aan op een toevoerleiding voor fluïdum onder druk 11. Deze leiding 11 strekt zieh co-axiaal met voornoemde slang tot boven de grond aan waar deze leiding aangesloten is op een pomp.
Het andere einde van de holle as 9 draagt voornoemde spuitorgaandrager 3. De binnenkant van de holle as 9 staat in verbinding met twee kanalen 12 die zieh doorheen deze spuitorgaandrager 3 uitstrekken en respektievelijk op twee turbo-jets 4 aansluiten. De spuitorgaandrager 3 is een schijf waarvan de diameter iets kleiner is dan de binnendiameter van de mantel 1.
De twee turbo-jets 4 zijn van een op zichzelf bekende konstruktie. Een voorbeeld daarvan is weergegeven in figuur 3. Elke turbo-jet 4 bevat een vast gedeelte 13 dat excentrisch aan de spuitorgaandrager 3 bevestigd is en dat van een kanaal 14 voorzien is dat aansluit op een van voornoemde kanalen 12. Elke turbo-jet 4 bevat een wentelbaar einde 15 dat roterend rond een as die evenwijdig is aan de rotatie as van de spuitorgaandrager 3, op het vast gedeelte 13 bevestigd is en dat een spuitstuk 16 bezit dat met het voornoemde kanaal 14 in verbinding staat. Dit spuitstuk 16 is zodanig schuin gericht dat door het spuiten van fluïdum onder druk het
<Desc/Clms Page number 7>
wentelbare einde 15 automatisch gaat roteren. Het spuitstuk 16 kan vast of in richting instelbaar in het einde 15 gemonteerd zijn en op zichzelf rond zijn as draaibaar in het einde 15 gemonteerd zijn.
In het laatste geval kan de rotatiesnelheid van het einde ingesteld worden bijvoorbeeld tussen 0 en 1500 toeren per min. De rotatiesnelheid van de spuitorgaandrager 3, hangt af van de te doorboren formatie en varieert bijvoorbeeld tussen 0 en 500 toeren per min. Fluidum onder druk, dit is met een druk totussen 1500 bar en hoger, meestal vloeistof zoals water, wordt doorheen de toevoerleiding 11, de holle as 9 en de kanalen 12 en 14 naar de spuitstukken 16 van de twee turbo-jets 4 gepompt. Daardoor gaan de einden 15 van de turbo-jets 4 automatisch wentelen. De straal van de spuitstukken 16 bestrijkt daarbij gelijkmatig een oppervlak dat groter kan zijn dan het oppervlak omschreven door de mantel 1.
Spoelvloeistof wordt gepompt doorheen de ringvormige ruimte tussen de slang die het verlengde vormt van de mantel 1 en de toevoerleiding 11. Deze spoelvloeistof stroomt tussen de motor 2 en de mantel 1 door langs de spuitorgaandrager 3 en de turbo-jet 4 en neemt de door de turbo-jet 4 losgemaakte grond mee naar boven. De spoelvloeistof vloeit terug naar boven langs de buitenkant van de mantel 1, in het reeds gevormde gat.
<Desc/Clms Page number 8>
De stromingsrichting van de spoelvloeistof kan desgewenst omgekeerd worden waarbij deze vloeistof doorheen het reeds gevormde gat naar onder gepompt wordt en ze terug opstijgt tussen de motor 2 en de mantel 1 en verdere doorheen voornoemde ringvormige ruimte. Om hoge opwaartse afvoersnelheden van de spoelvorming met de losgeboorde deeltjes te verzekeren kunnen venturi-systemen ingebouwd zijn. In een variante is de spuitorgaandrager 3 niet rechtstreeks op de motoras 9 gemonteerd maar bijvoorbeeld op het motorhuis gemonteerd en via een mechanische overbrenging, bijvoorbeeld een tandwieloverbrenging, door deze as 9 gedreven. In dit geval moet de as 9 niet hol zijn en geeft de leiding 11 rechtstreeks uit op een doorgang doorheen of naast de motor 2. Deze doorgang sluit dan, bijvoorbeeld via een draaiende koppeling op de spuitorgaandrager 3 aan.
De uitvoeringsvorm van de boorkop volgens figuur 2 verschilt slechts van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm volgens figuur 1 doordat de motor 2 geen hydraulische motor is maar een zogenoemde wormpompmotor of watermotor. Dergelijke wormpompmotoren zijn op zichzelf voor de vakman bekend. Een dergelijke wormpompmotor bestaat uit een rubberen huis 17 dat van een centrale opening 18 is voorzien die opeenvolgend vernauwend verwijdend is. In deze opening 18 is een worm
<Desc/Clms Page number 9>
19 opgesteld die voorzien is van een axiaal recht kanaal 20. De worm 19 met het kanaal 20 vervangt de holle as 9 uit de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm en deze worm is dan ook met beide einden respektievelijk via de draaibare koppeling 10 met de toevoerleiding voor fluïdum onder druk 11 en met de spuitorgaandrager 3 verbonden.
Het kanaal 20 geeft uit op de binnenkant van de leiding 11 en op de voornoemde kanalen 12 in de spuitorgaandrager 3. Het huis 17 sluit aan tegen de binnenkant van de mantel 1 zodat daar geen ruimte ontstaat. Alle spoelvloeistof die zoals bij de vorige uitvoeringsvorm doorheen de ringvormige ruimte tussen de leiding 11 en de mantel l en door de in het verlengde ervan liggende slang gepompt wordt, moet doorheen de opening 18 in dit huis 17. Deze vloeistof zal een rotatie veroorzaken van de worm 19 die dus deze spoelvloeistof niet pompt maar wel door deze spoelvloeistof gedreven wordt. De spoelvloeistof stroomt terug naar een reservoir boven de grond via de ruimte tussen de mantel 1 en de wand van het reeds geboorde gat.
Ook bij de laatstgenoemde uitvoeringsvorm kan de stromingszin van de spoelvloeistof omgekeerd worden. De spoelvloeistof kan tussen de mantel l en de binnenzijde van het reeds gevormde gat toegevoerd worden en dan doorheen de voornoemde opening 18 en de ringvormige
<Desc/Clms Page number 10>
ruimte tussen de leiding 11 en de mantel 1 en de erop aansluitende slang naar het grohdoppervlak gevoerd worden. Ook in dit geval zal de worm 19 en dus ook de spuitorgaandrager 3 gedreven worden. De werking is analoog als bij de vorige uitvoeringsvorm.
In een variante van de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 dient de toegevoerde vloeistof zowel als spoelvloeistof
EMI10.1
als voor het drijven van de wormpompmotor 2. Het kanaal c 20 in de worm 19 is weggelaten en de toevoerleiding 11 geeft uit via een roterende koppeling op de opening 18. Vloeistof onder druk wordt enkel door de toevoerleiding 11 toegevoerd. De ruimte tussen de leiding 11 en de mantel 1 of de erop aansluitende slang of buis kan gebruikt worden voor het afvoeren van de vloeistof waarbij dan in de motor 2 of tussen de motor 2 en de mantel 1 een doorgang voor deze afvoer moet open blijven. Het is zelfs mogelijk daarenboven ook de toevoerleiding 11 weg te laten. De vloeistof wordt in de mantel gepompt en stroomt doorheen de opening 18.
Middelen moeten voorzien zijn om deze vloeistof aan de turbo-jets 4 toe te voeren. De spuitorgaandrager 3 kan bijvoorbeeld het onderste einde van de mantel afdichten terwijl de kanalen 12 uitgeven op. de ruimte tussen de motor 2 en de spuitorgaandrager 3.
<Desc/Clms Page number 11>
De hiervoor beschreven boorkoppen laten toe in harde grond te boren zonder dat de boorkop van mechanische snijorganen moet voorzien worden, alhoewel de toepassing van dergelijke mechanische snijorganen niet uitgesloten
EMI11.1
is. De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen en binnen het raam van de oktrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvormen vele veranderingen worden aangebracht, ondermeer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken van de uitvinding gebruikt worden.
In het bijzonder moet elke boorkop niet noodzakelijk juist twee turbo-jets bevatten, één turbo-jet is al voldoende maar er kunnen er ook meer dan twee zijn.
De motor moet ook niet noodzakelijk een hydraulische motor of een wormpompmotor zijn. Ook een luchtmotor, een gewone elektrische motor kan bijvoorbeeld worden gebruikt. In plaats van een wormpompmotor kan de kop een andere watermotor zoals bijvoorbeeld een motor met een turbine, bevatten.
<Desc/Clms Page number 12>
De spuitorgaandrager moet niet noodzakelijk een schijf zijn. Hij kan ook een staaf zijn waarvan de lengte iets kleiner is dan de binnendiameter van de mantel.