CH663642A5

CH663642A5 - DRILLING WATER DISPOSAL UNIT FOR TRIPOD DRILLING DEVICES.

Info

Publication number: CH663642A5
Application number: CH2951/84A
Authority: CH
Inventors: Paul Deutschenbaur
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1987-12-31
Also published as: DE3334752C2; SE8404767L; FR2552489A1; FR2552489B1; SE458177B; DE3334752A1; SE8404767D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrwasser-Entsorgungseinheit für Bohrgeräte, mit Sammelring und Pumpe, wobei der Sammelring am Bohrgerät festlegbar ist und, vom Werkzeug durchsetzt, die Bohrstelle übergreift und einen Anschlussstutzen für eine mit der Pumpe verbundene Leitung aufweist. The invention relates to a drilling water disposal unit for drilling rigs, with collecting ring and pump, wherein the collecting ring can be fixed on the drilling device and, penetrated by the tool, engages over the drilling point and has a connecting piece for a line connected to the pump.

Eine bekannte Bohrwasser-Entsorgungseinheit ist einer Stativbohrvorrichtung zugeordnet, die über ein Bohrgerät mit Werkzeugaufnahme verfügt, wobei das Bohrgerät über einen Schlitten entlang einer Stativsäule in Bohrrichtung verschoben werden kann. Die Stativsäule ist in einem sich am Bohrgut abstützenden Fuss festgelegt. A known drilling water disposal unit is assigned to a tripod drilling device which has a drilling device with a tool holder, the drilling device being able to be displaced in the drilling direction along a tripod column. The stand column is fixed in a foot that is supported on the material to be drilled.

Das Bohrgerät weist im Bereich der Werkzeugaufnahme eine Zuleitung für Bohrwasser auf, das über eine Zentralbohrung des Werkzeugs zur Bohrstelle gelangt. Das Bohrwasser tritt, angereichert mit Bohrklein, entlang des Aussenmantels des Werkzeugs beim Bohrvorgang entgegen der Bohrrichtung aus dem zu schaffenden Bohrloch. Hier wird das Bohrwasser in einem die Bohrstelle umgebenden Sammelring der Entsorgungseinheit gefangen. In the area of the tool holder, the drilling device has a feed line for drilling water which reaches the drilling point via a central hole in the tool. The drilling water, enriched with cuttings, emerges from the borehole to be created along the outer surface of the tool during the drilling process against the drilling direction. Here the drilling water is caught in a collection ring of the disposal unit surrounding the drilling site.

Der Sammelring ist mit dem Fuss der Stativbohrvorrichtung verschraubt. Ein in der Nähe des Aufsetzrandes radial gegen das Zentrum des Sammelringes gerichteter Anschlussstutzen dient dem Ableiten des Bohrwassers. An den The collecting ring is screwed to the base of the tripod drilling device. A connection piece directed radially towards the center of the collecting ring in the vicinity of the attachment edge serves to drain off the drilling water. To the

Anschlussstutzen schliesst eine Leitung an, die in einen Fangbehälter mündet. Im Fangbehälter steht eine Pumpe, die das Bohrwasser über eine an der druckseitigen Öffnung angeschlossene Abflussleitung wegfördert. Connection piece connects a line that opens into a collecting container. There is a pump in the catch tank that conveys the drilling water away via a drain line connected to the pressure-side opening.

Aufgrund des seitlichen Abstehens des Anschlussstutzens ist es nicht möglich, eckennah Bohrlöcher zu fertigen. Bei waagrechter Bohrrichtung mit über der Stativsäule liegender Bohrachse bereitet zudem däs Ableiten des Bohrwassers aus dem Sammelring Schwierigkeiten, da der vertikal nach oben weisende Anschlussstutzen erst ein Ableiten erlaubt, wenn der Sammelring mit Bohrwasser vollends gefüllt ist. Due to the lateral protrusion of the connecting piece, it is not possible to produce drill holes close to the corner. In the case of a horizontal drilling direction with the drilling axis lying above the stand column, it is also difficult to drain the drilling water from the collecting ring, since the vertically upward-facing connection piece only allows drainage when the collecting ring is completely filled with drilling water.

Wie erwähnt, ist bei der bekannten Einheit die Pumpe im Fangbehälter stationiert. Das Bohrwasser schafft damit einen die gesamte Pumpe umschliessenden Sumpf. Problematisch ist dabei, dass das hier gefangene Bohrwasser zum überwiegenden Teil stationär bleibt und relativ rasch von der Abgabewärme der Pumpe aufgewärmt wird. Eine wirkungsvolle Kühlung der Pumpe ist damit bei längerer Betriebsdauer nicht gewährleistet. Zudem kann es aufgrund von Leckverlusten vorkommen, dass das Niveau des Sumpfes abfällt und Teile der Pumpe somit durch Bohrwasser nicht gekühlt sind. As mentioned, the pump is stationed in the collecting container in the known unit. The drilling water thus creates a sump enclosing the entire pump. The problem here is that the drilling water captured here remains largely stationary and is warmed up relatively quickly by the heat emitted by the pump. Effective cooling of the pump is therefore not guaranteed over a long period of operation. In addition, due to leakage losses, the level of the sump may drop and parts of the pump may not be cooled by drilling water.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrwasser-Entsorgungseinheit zu schaffen, die eine Eckenzu-gänglichkeit gewährleistet, in jeder Einsatzlage problemloses Ableiten des Bohrwassers aus dem Sammelring sicherstellt und sich durch wirkungsvolle und zuverlässige Kühlung der Pumpe durch das Bohrwasser auszeichnet. The invention has for its object to provide a drilling water disposal unit that ensures Eckenzu accessibility, ensures problem-free drainage of the drilling water from the collecting ring in every situation and is characterized by effective and reliable cooling of the pump by the drilling water.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Sammelring einen Fussteil mit die Bohrstelle umgebender Dichtung und einen mit dem Fussteil um die Bohrachse drehbar verbundenen Kopfteil mit einer Dichtung für das Werkzeug aufweist, und die Pumpe von einem die druckseitige Öffnung umfassenden Gehäuse umgeben ist, das eine Abflussöffnung aufweist. According to the invention, the object is achieved in that the collecting ring has a foot part with a seal surrounding the drilling point and a head part with a seal for the tool, which is connected to the foot part so as to be rotatable about the drilling axis, and the pump is surrounded by a housing comprising the pressure-side opening, which has a drain opening.

Das der Pumpe zugeleitete Bohrwasser durchsetzt diese und gelangt über die druckseitige Öffnung in einen zwischen Gehäuse und Pumpe gebildeten Raum. Hier umspült das Bohrwasser zum Kühlzwecke die Pumpe, um sodann über die Abflussöffnung beispielsweise in einen Sammelbehälter zu gelangen. Da das gesamte Bohrwasser zur Kühlung zur Verfügung steht, wird eine wirkungsvolle und zuverlässige Kühlung erzielt, was auch der Fall ist, wenn beispielsweise durch Leckverluste relativ wenig Bohrwasser zur Verfügung steht. The drilling water supplied to the pump passes through it and passes through the pressure-side opening into a space formed between the housing and the pump. Here, the drilling water flows around the pump for cooling purposes, in order then to reach a collecting container via the drain opening, for example. Since all of the drilling water is available for cooling, effective and reliable cooling is achieved, which is also the case when, for example, relatively little drilling water is available due to leakage losses.

Um die Förderung und damit verbundene Kühlung der Pumpe auch bei geringem Anfall von Bohrwasser sicherzustellen, ist die zwischen Sammelring und Pumpe angeordnete Leitung vorzugsweise mit einem Stutzen eines die Ansaugstelle der Pumpe umgebenden Fangbehälters verbunden. In order to ensure the delivery and the associated cooling of the pump even when there is a small amount of drilling water, the line arranged between the collecting ring and the pump is preferably connected to a socket of a collecting container surrounding the suction point of the pump.

Für den Einsatz der Entsorgungseinheit in jeder erforderlichen Einsatzlage unter Vermeidung eines Bohrwasser-Staues im Sammelring ist es zudem von Vorteil, je einen Anschlussstutzen am Fussteil und am Kopfteil anzuordnen, von denen wahlweise einer für die mit der Pumpe verbundene Leitung zum Einsatz kommen kann. So wird der im Fussteil vorgesehene Anschlussstutzen zweckmässig bei vertikaler Bohrrichtung nach unten zum Ableiten des Bohrwassers verwendet, während der im Kopfteil vorgesehene Anschlussstutzen der Belüftung dient. Bei vertikaler Bohrrichtung nach oben dient der im Kopfteil angeordnete Anschlussstutzen der Verbindung mit der Pumpe, während der im Fussteil angeordnete der Belüftung dient. Nebst einem ausreichenden Druckausgleich im Sammelring ist somit in jeder Gebrauchslage für ein staufreies Ableiten des Bohrwassers gesorgt. For the use of the disposal unit in any required situation, avoiding a backlog of drilling water in the collecting ring, it is also advantageous to arrange a connection piece on the foot part and on the head part, one of which can be used for the line connected to the pump. Thus, the connection piece provided in the foot part is expediently used with vertical drilling direction downwards to drain off the drilling water, while the connection piece provided in the head part serves for ventilation. In the case of a vertical drilling direction upwards, the connection piece arranged in the head part serves for connection to the pump, while the one arranged in the foot part serves for ventilation. In addition to sufficient pressure equalization in the collecting ring, the drilling water is drained away in every position of use.

Das wahlweise Anschliessen der mit der Pumpe in Verbindung stehenden Leitung mit einem der Anschlussstutzen The optional connection of the line connected to the pump with one of the connecting pieces

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

663 642 663 642

wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ohne besondere Adaption ermöglicht, indem beide Anschlussstutzen gleiche Anschlussenden aufweisen. is made possible according to a further proposal of the invention without special adaptation in that both connection pieces have the same connection ends.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Anschlussstutzen tangential vom Kopf- und Fussteil des Sammelringes abragend angeordnet. Damit kann der Sammelring auch mit dem in diesen einmündenden Übergangsbereich der Anschlussstutzen nahe an Ecken herangeführt werden. Ausserdem wird durch diese Stutzenanordnung ein staufreies Ableiten des Bohrwassers auch bei Anwendung mit horizontal verlaufender Bohrrichtung sichergestellt. In a further development of the invention, the connecting pieces are arranged so as to protrude tangentially from the head and foot part of the collecting ring. The collecting ring can thus also be brought close to corners with the transition area of the connecting piece opening into this. In addition, this nozzle arrangement ensures a congestion-free drainage of the drilling water even when used with a horizontal drilling direction.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung umgibt das Gehäuse den Motorteil und den Getriebeteil der Pumpe. Bei bestimmten Bauarten von Pumpen ist eine dieserart umfangreiche Kühlung zweckmässig. According to a further proposal of the invention, the housing surrounds the motor part and the gear part of the pump. With certain types of pumps, this type of extensive cooling is expedient.

Um sicherzustellen, dass der zwischen Gehäuse und Pumpe gebildete Raum stets zur Gänze mit kühlendem Bohrwasser gefüllt ist, ist die Abflussöffnung vorzugsweise an einer bezüglich der Gebrauchslage der Pumpe obersten Stelle am Gehäuse angeordnet. In order to ensure that the space formed between the housing and the pump is always completely filled with cooling drilling water, the drain opening is preferably arranged at a point on the housing that is uppermost in relation to the position of use of the pump.

In Weiterbildung der Erfindung sind das Gehäuse und der Fangbehälter miteinander verbunden, wobei deren Innenräume mittels einer Dichtung voneinander getrennt sind. Bereits bei kleinem Bohrwasserstand im Fangbehälter fördert die Pumpe dadurch ausreichend Bohrwasser, so dass die Pumpe bereits zu Beginn des Arbeitseinsatzes wirkungsvoll gekühlt wird. In a further development of the invention, the housing and the collecting container are connected to one another, their interiors being separated from one another by means of a seal. Even when the drilling water level in the collecting tank is small, the pump delivers sufficient drilling water so that the pump is effectively cooled even at the start of work.

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Bohrwasser-Entsorgungseinheit beinhalten, näher erläutert. Es zeigen : The invention will be explained in more detail below with reference to drawings which contain an exemplary embodiment of the drilling water disposal unit according to the invention. Show it :

Fig. 1 die Bohrwasser-Entsorgungseinheit mit einer Stativbohrvorrichtung, in Ansicht, 1, the drilling water disposal unit with a tripod drilling device, in view,

Fig. 2 den Sammelring der Entsorgungseinheit nach Fig. 1, im Schnitt, in vergrösserter Darstellung, 2, the collecting ring of the disposal unit according to FIG. 1, in section, in an enlarged view,

Fig. 3 einen Grundriss des Sammelringes nach Fig. 2, 3 shows a plan view of the collecting ring according to FIG. 2,

Fig. 4 die von einem Gehäuse umgebene Pumpe nach Fig. 1, im Schnitt, in vergrösserter Darstellung. Fig. 4, the pump surrounded by a housing according to Fig. 1, in section, in an enlarged view.

Die Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Entsorgungseinheit, die im wesentlichen aus einem insgesamt mit 2 bezeichneten Sammelring, einer insgesamt mit 3 bezeichneten Pumpe, die von einem Gehäuse 4 ummantelt ist, sowie einer Leitung 5 besteht. 1 shows a disposal unit, generally designated 1, which essentially consists of a collection ring, generally designated 2, a pump, generally designated 3, which is encased by a housing 4, and a line 5.

Die Entsorgungseinheit 1 ist einer insgesamt mit 6 bezeichneten Stativbohrvorrichtung zugeordnet. Diese weist ein Bohrgerät 7 mit einer Werkzeugaufnahme 8 auf, in die ein Werkzeug 9 in Form eines Bohrers mit zentraler Durchgangsbohrung und zylindrischem Aussenmantel eingesetzt ist. Im Bereich der Werkzeugaufnahme 8 mündet eine Zuleitung 11 für Bohrwasser ein. Das Bohrgerät 7 steht über einen Schlitten 12 in verschieblicher Verbindung an einer Stativsäule 13. Parallel zur Stativsäule 13 verläuft eine Gewindespindel 14 zum Verschieben des Schlittens 12. Über ein Handrad 15 ist die Gewindespindel 14 drehbar. Gelagert ist die Gewindespindel 14 oberseitig an einer Konsole 16, die an der Stativsäule 13 festgelegt ist sowie unterseitig in einem Fuss 17. Letzterer dient der Abstützung und Festlegung der gesamten Stativvorrichtung 6 an einem Bohrgut 18. The disposal unit 1 is assigned to a tripod drilling device, designated overall by 6. This has a drilling device 7 with a tool holder 8, into which a tool 9 in the form of a drill with a central through hole and a cylindrical outer jacket is inserted. In the area of the tool holder 8, a supply line 11 for drilling water opens out. The drilling device 7 is slidably connected to a stand column 13 via a carriage 12. A threaded spindle 14 for displacing the carriage 12 runs parallel to the stand column 13. The threaded spindle 14 can be rotated by means of a handwheel 15. The threaded spindle 14 is mounted on the upper side on a bracket 16 which is fixed to the stand column 13 and on the underside in a foot 17. The latter serves to support and fix the entire stand device 6 on a drill bit 18.

Der Sammelring 2 wird von einer Bügelfeder 19, die an der The collecting ring 2 is supported by a bow spring 19 on the

Stativsäule 13 befestigt ist, gegen das Bohrgut 18 gedrückt. Tripod column 13 is attached, pressed against the drilling material 18.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, besteht der Sammelring 2 aus einem Fussteil 21 mit einem in dessen vordere Stirnseite eingesetzten elastischen Dichtring 22. In den Fussteil 21 s mündet tangential ein von diesem seitlich abragender Anschlussstutzen 23 ein. Ein Kopfteil 24 ist auf dem Fussteil 21 drehbar gelagert, wobei ein Sicherungsring 25 ein axiales Verschieben des Kopfteiles 24 gegenüber dem Fussteil 21 unterbindet. Auch in den Kopfteil 24 mündet tangential ein io seitlich abstehender Anschlussstutzen 26 ein. Auf die obere Stirnseite des Kopfteils 24 ist eine Dichtung 27 für das Werkzeug 9, in Form einer Scheibe aus elastischem Material mit Zentralbohrung 27a für den Durchtritt des Werkzeuges 9, aufgesetzt. Dem Festlegen der Dichtung 27 dient ein Druck-15 ring 28, der durch Schrauben 29 gegen den Kopfteil 24 gespannt wird. As can be seen from FIG. 2, the collecting ring 2 consists of a foot part 21 with an elastic sealing ring 22 inserted in its front end side. A connecting piece 23 protruding laterally into the foot part 21 s opens tangentially. A head part 24 is rotatably mounted on the foot part 21, a securing ring 25 preventing the head part 24 from axially displacing relative to the foot part 21. A connecting piece 26 projecting laterally outwards also tangentially opens into the head part 24. A seal 27 for the tool 9, in the form of a disk made of elastic material with a central bore 27a for the passage of the tool 9, is placed on the upper end face of the head part 24. To set the seal 27 is a pressure 15 ring 28, which is clamped by screws 29 against the head part 24.

Der Figur 3 ist insbesondere die tangentiale Anordnung der Anschlussstutzen 23, 26 entnehmbar. Der Druckring 28 ist mittels vier Schrauben 29 gegenüber dem Kopfteil 24 ver-20 spannt. 3 shows in particular the tangential arrangement of the connecting pieces 23, 26. The pressure ring 28 is clamped to the head part 24 by means of four screws 29.

Die Figur 4 zeigt die insgesamt mit 3 bezeichnete Pumpe mit einem Motorteil 31 und einem Getriebeteil 32. An den Getriebeteil 32 schliesst sich ein Förderteil 33 an, der nach unten abragende Beine 34 trägt. Vom Förderteil 33 bzw. vom 25 Getriebeteil 32 ragt druckseitig ein Rohrstutzen 35 mit einer zentralen Öffnung 35a ab. Ein Stromkabel 36 mündet in den Motorteil 31. FIG. 4 shows the pump, designated as a whole by 3, with a motor part 31 and a gear part 32. A feed part 33, which carries legs 34 projecting downwards, adjoins the gear part 32. On the pressure side, a pipe socket 35 with a central opening 35a protrudes from the conveying part 33 or from the 25 transmission part 32. A power cable 36 opens into the motor part 31.

Die Pumpe 3 steht mit dem Förderteil 33 in einem diesen im Bereich der Ansaugstelle 33a im Abstand umschlies-30 senden Fangbehälter 37. Über die Beine 34 wird der Förderteil 33 in definiertem Abstand zum Boden des Fangbehälters 37 gehalten. Damit liegt die Ansaugstelle 33a des Förderteils 33 für den Zufluss von Bohrwasser frei. The pump 3 is located with the conveying part 33 in a catch container 37 which surrounds it at a distance in the region of the suction point 33a. The conveying part 33 is held at a defined distance from the bottom of the catch container 37 via the legs 34. The suction point 33a of the conveying part 33 is thus exposed for the inflow of drilling water.

3s In den Fangbehälter 37 mündet nahe dem Boden ein Stutzen 38, an den die in Figur 1 gezeigte Leitung 5 angeschlossen wird. Konzentrisch zum Fangbehälter 37 sitzt auf diesem das Gehäuse 4, das den Motorteil 31 und den Getriebeteil 32 im Abstand umragt und in dessen Innenraum die 4o Öffnung 35a mündet. Elastische Ringe 41,42, die im Fangbehälter 37 bzw. im Gehäuse 4 gefasst sind, schaffen eine Dichtung zwischen den Innenräumen des Fangbehälters 37 und des Gehäuses 4. In der Oberseite des Gehäuses 4 ist eine durch einen Stutzen gebildete Abflussöffnung 43 vorgesehen. Die Durchtrittsstelle für das Stromkabel 36 ist durch einen 3s A nozzle 38 opens into the catch container 37 near the bottom, to which the line 5 shown in FIG. 1 is connected. Concentric to the catch container 37 sits on the housing 4, which surrounds the motor part 31 and the gear part 32 at a distance and in the interior of which the 4o opening 35a opens. Elastic rings 41, 42, which are contained in the collecting container 37 or in the housing 4, create a seal between the interior spaces of the collecting container 37 and the housing 4. In the top of the housing 4, a drain opening 43 is provided which is formed by a connection piece. The passage point for the power cable 36 is through a

45 45

Dichtring 44 abgedichtet. Sealing ring 44 sealed.

Nachstehend sei die Funktion der Entsorgungseinheit kurz erläutert. Wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet, wird das Bohrwasser über die Zuleitung 11, die Werkzeugaufnahme 8 so und das Werkzeug 9 der Bohrstelle zugeführt. Das hier aus dem zu schaffenden Bohrloch 18a entlang dem Aussenmantel des Bohrers 9 zurückfliessende Bohrwasser wird im Sammelring 2 gefangen. Von hier fliesst es über die Leitung 5 in den Fangbehälter 37. Der Förderteil 33 transportiert das ss ankommende Bohrwasser über die Öffnung 35a in den Innenraum des Gehäuses 4, so dass es zur Umspülung des Motorteils 31 und des Getriebeteils 32 kommt. Aus dem gefüllten Innenraum des Gehäuses 4 entweicht im Ausmass der Fördermenge über die Abflussöffnung 43 das Bohrwasser 60 beispielsweise in einen Abfluss oder in einen Sammelbehälter. The function of the disposal unit is briefly explained below. As indicated in FIG. 1 by arrows, the drilling water is fed via the feed line 11, the tool holder 8 and the tool 9 to the drilling point. The drilling water flowing back here from the borehole 18a to be created along the outer jacket of the drill 9 is caught in the collecting ring 2. From here, it flows via line 5 into the catch container 37. The conveying part 33 transports the incoming drilling water through the opening 35a into the interior of the housing 4, so that the motor part 31 and the transmission part 32 are washed around. From the filled interior of the housing 4, the drilling water 60 escapes, for example, into a drain or into a collecting container to the extent of the delivery rate via the drain opening 43.

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

663642 PATENT CLAIMS

1.Drilling water disposal unit for tripod drilling devices, with collecting ring and pump, the collecting ring can be fixed on the tripod drilling device and, penetrated by the tool, engages over the drilling point and has a connecting piece for a line connected to the pump, characterized in that the collecting ring (2 ) has a foot part (21) with a seal (22) surrounding the drilling point and a head part (24) with a seal (27) for the tool (9), which is connected to the foot part (21) so as to be rotatable about the drilling axis, and the pump (3 ) is surrounded by a housing (4) which comprises the pressure-side opening (35a) and has a drain opening (43).

2. Disposal unit according to claim 1, characterized in that the line (5) arranged between the collecting ring (2) and the pump (3) with a connection piece (38) of a collecting container (37) surrounding the suction point (33 a) of the pump (3). connected is.

3. Disposal unit according to claim 1 or 2, characterized in that a connecting piece (23, 26) is arranged on the foot part (21) and on the head part (24) of the collecting ring (2).

4. Disposal unit according to claim 3, characterized in that both connection pieces (23, 26) have the same connection ends.

5. Disposal unit according to claim 3 or 4, characterized in that the connecting pieces (23, 26) project tangentially from the head (24) and foot (21) of the collecting ring (2).

6. Disposal unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing (4) surrounds the motor (31) and gear part (32) of the pump (3).

7. Disposal unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drain opening (43) is arranged on a top position on the housing (4) with respect to the position of use of the pump (3).

8. Disposal unit according to one of claims 2 to 7, characterized in that the housing (4) and the catch container (37) are connected to one another, the interior of which is separated from one another by means of a seal (41, 42).