BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einem aus hintereinandergesetzten hohlen Bohrstangen bestehenden Bohrstrang, einem den Bohrstrang umgebenden Schutzrohrstrang, einer am vorderen Ende des Bohrstranges angeordneten Zentralbohrkrone, die einen mit Schneidelementen bestückten Kopf und einen Schaft zur Befestigung am Bohrstrang aufweist, und mit einer Ringbohrkrone, die ausserhalb des Schutzrohrstranges auf einer konischen Sitzfläche der Zentralbohrkrone abgestützt ist.
Beim Bohren mit einem den Bohrstrang umgebenden Schutzrohrstrang muss die Bohrkrone, die am vorderen Ende des inneren Bohrstranges befestigt ist, ein Loch bohren, dessen Durchmesser so gross ist, dass der Schutzrohrstrang hindurchpasst und nachgeschoben werden kann. Es ist bekannt, zu diesem Zweck eine Exzenterbohrkrone zu verwenden, die aus dem Schutzrohrstrang herausragt und einen radialen Ansatz aufweist, welcher eine Umlaufbewegung um die Achse des Bohrstranges ausführt. Der Exzenteransatz bearbeitet jede Stelle der Bohrlochsohle bei einem Umlauf nur jeweils einmal, so dass der Bohrvortrieb relativ gering ist.
Ausserdem sind in der Regel im Schutzrohrstrang nach innen vorstehende Zentriervorrichtungen für das Ende des Rohrstranges bzw. den Schaft der Exzenterbohrkrone vorgesehen. Diese Vorsprünge behindern das Rückspülen des Bohrgutes und erfordern eine spezielle Konstruktion am Ende des Schutzrohrstranges.
Bei einer bekannten Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art (DE-AS 1 299 255) ist am Ende des Bohrstranges eine Zentralbohrkrone befestigt, die einen dicken Schaft aufweist, welcher den Querschnitt des Schutzrohrstranges nahezu ausfüllt. Der ausserhalb des Schutzrohrstranges liegende Bereich des Bohrkronenschaftes ist als konische bzw. kegelstumpfförmige Sitzfläche ausgebildet.
Auf dieser Sitzfläche ist eine Ringbohrkrone abgestützt, deren Stützfläche als Innenkonus ausgebildet ist. Die Arbeitsfläche der Ringbohrkrone ist gegenüber derjenigen der Zentralbohrkrone um die Länge der Zentralbohrkrone zurückversetzt. Mit dieser Bohrvorrichtung ist es möglich, einen schnellen Bohrvortrieb zu erreichen, jedoch ergeben sich bei der Anwendung, insbesondere in sandigen oder lokkeren Böden, erhebliche Schwierigkeiten. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin, dass die Gefahr besteht, dass das Bohrloch mit dem aus den beiden Bohrkronen austretenden Spülmedium ausgespült bzw. ausgehöhlt wird, weil der Weg, den das Spülmedium und das Bohrgut zurücklegen müssen, bevor sie in den Schutzrohrstrang eintreten können, sehr lang ist.
Infolge dieses langen Rückspülweges wird auch bei felsigen Böden das Rückspülen erschwert, weil die Druckdifferenz des Spülmediums zwischen dem Austritt aus den Bohrkronen und dem Eintritt in den Schutzrohrstrang aufgrund der Möglichkeit, dass das Spülmedium seitlich entweichen kann, klein ist. Es besteht daher die Gefahr, dass die Spülung vorübergehend oder dauernd aussetzt oder unwirksam wird. Nachteilig ist ferner, dass bei der bekannten Bohrvorrichtung sowohl für die Zentralbohrkrone als auch für die Ringbohrkrone viel Material benötigt wird und dass das Bohren mit diesen Bohrkronen entsprechend teuer ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Schutzrohrstrang entweder aus einem einzigen durchgehenden Schutzrohr oder aus miteinander verschweissten Rohrabschnitten besteht. In jedem Fall verbleibt der Schutzrohrstrang im Bohrloch und ist damit verloren.
Es besteht keine Möglichkeit, einzelne Schutzrohre anzuschrauben, weil es hierzu erforderlich wäre, den Schutzrohrstrang zunächst auseinanderzuschrauben. Beim Auseinanderschrauben würde aber das vordere Ende des Schutzrohrstranges gegen die Ringbohrkrone stossen und diese von der Zentralbohrkrone abstreifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Spülung verbessert ist und die einen geringeren Aufwand für die teueren Bohrkronen erfordert.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass die konische Sitzfläche an dem gegenüber dem Schaft verdickt ausgebildeten Kopf der Zentralbohrkrone angeordnet ist, dass der Kopf einen in den Schutzrohrstrang hineinragenden Führungsbereich aufweist, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Schutzrohrstranges entspricht, und dass die vordere Arbeitsfläche der Ringbohrkrone gegenüber der vorderen Arbeitsfläche der Zentralbohrkrone nur geringfügig zurückversetzt ist.
Bei der erfindungsgemässen Bohrvorrichtung ragt der Kopf der Zentralbohrkrone in den Schutzrohrstrang hinein und er wird von diesem axial geführt. Der Schaft, mit dem die Zentralbohrkrone an dem inneren Bohrstrang befestigt ist, hat einen geringeren Durchmesser als der Kopf. Dieser Schaft kann relativ kurz ausgeführt sein, weil er lediglich als Befestigungsteil für den Bohrstrang dient. Die konische Sitzfläche befindet sich nicht an dem Schaft, sondern unmittelbar an dem Kopf der Zentralbohrkrone. Die Zentralbohrkrone bohrt ein Loch, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Schutzrohrstranges entspricht. Das ringförmige Loch, das von der Ringbohrkrone gebohrt wird, entspricht im wesentlichen nur demjenigen Raum, der erforderlich ist, um den Schutzrohrstrang nachzuschieben.
Dadurch, dass die Ringbohrkrone in unmittelbarer Nähe der Arbeitsfläche der Zentralbohrkrone auf der Zentralbohrkrone sitzt, wird der ausserhalb des Schutzrohrstranges liegende Bereich des Bohrlochs so kurz wie möglich gehalten, so dass nicht die Gefahr des Ausspülens des Bohrlochs besteht.
Das aus der Zentralbohrkrone austretende Spülmittel (Luft oder Flüssigkeit) gelangt von der Bohrlochsohle auf kurzem Weg in den Schutzrohrstrang. Das Spülmedium muss lediglich an der relativ kurzen Ringbohrkrone entlangströmen, die zu diesem Zweck längslaufende Rückspülnuten aufweist. Auf diese Weise kann eine hohe Druckdifferenz zwischen dem Austritt des Spülmediums aus der Zentralbohrkrone und dem Eintritt in den Schutzrohrstrang erzeugt und aufrechterhalten werden, wodurch die Spülwirkung bzw. der Abransport des Bohrguts von der Bohrlochsohle verbessert wird. Der Kopf der Zentralbohrkrone ragt nicht in voller Länge über die Ringbohrkrone hinaus, sondern er trägt selbst die Ringbohrkrone, die so kurz ist, wie dies die Festigkeitsverhältnisse zulassen.
Beim Zurückziehen der Zentralbohrkrone, wird die Ringbohrkrone durch das Schutzrohr von der Zentralbohrkrone abgestreift. Die Ringbohrkrone verbleibt dann im Bohrloch.
Sie bewirkt allerdings nur eine geringfügige Einschnürung des Bohrlochdurchmessers, weil ihr Innendurchmesser nicht viel kleiner ist als der Innendurchmesser des Schutzrohrstranges.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bohrstrang am rückwärtigen Ende mit einer drehenden ersten Antriebsvorrichtung verbunden ist, dass der Schutzrohrstrang am rückwärtigen Ende mit einer drehenden zweiten Antriebsvorrichtung verbunden ist, und dass beide Antriebsvorrichtungen relativ zueinander in Längsrichtung verfahrbar sind. Dies ermöglicht es, den Schutzrohrstrang aus mehreren miteinander verschraubten Schutzrohren herzustellen, wobei jeweils ein neues Schutzrohr angeschraubt werden kann, wenn der Schutzrohrstrang verlängert werden soll. Damit der Schutzrohrstrang von dem Drehantrieb gelöst wird, ist es erforderlich, den Schutzrohrstrang loszuschrauben. Hierdurch verlängert sich der Schutzrohrstrang und es besteht die Gefahr, dass die Ringbohrkrone von der Zentralbohrkrone abgestreift wird.
Um dies zu verhindern, werden Schutzrohr und innerer Bohrstrang zunächst gemeinsam ein kurzes Stück zurückgezogen.
Anschliessend wird der innere Bohrstrang gegnüber dem Schutzrohrstrang vorgeschoben, so dass sich die Zentralbohrkrone von dem Ende des Schutzrohrstrangs entfernt.
Nunmehr kann der Schutzrohrstrang losgeschraubt werden, ohe dass die Gefahr des Abstreifens der Ringbohrkrone besteht. Anschliessend kann ein weiteres Schutzrohr an den Schutzrohrstrang angeschraubt werden. Schliesslich wird der innere Bohrstrang gegenüber dem Schutzrohrstrang wieder zurückgezogen, so dass beide Bohrkronen in Bezug auf das vordere Ende des Schutzrohrstranges die richtige Position einnehmen. Dann wird die gesamte Bohrvorrichtung vorgeschoben, bis beide Bohrkronen wieder Kontakt mit der Bohrlochsohle haben. Die Verwendung von relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbaren Antriebsvorrichtungen ermöglicht somit das Bohren mit auf der Zentralbohrkrone befestigter Ringbohrkrone unter beliebiger Ver längerung des Schutzrohrstranges und natürlich auch des inneren Bohrstranges.
Die erfindungsgemässe Bohrvorrichtung kann wahlweise entweder mit einem Aussenhammer, der ausserhalb des
Bohrlochs angeordnet ist und auf das rückwärtige Ende des Bohrstranges schlägt, oder mit einem Tieflochhammer, der im Zuge des Bohrstranges im Inneren des Bohrlochs angeordnet ist, betrieben werden.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung mit Aussenhammer, teilweise geschnitten, Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des vorderen Endes der Bohrvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung mit Tieflochhammer, teilweise geschnitten.
Die Bohrvorrichtung nach Fig. 1 weist einen Bohrstrang 10 aus zahlreichen miteinander verschraubten hohlen Bohrstangen auf. Der Bohrstrang 10 ist koaxial und mit radialem Abstand von dem Schutzrohrstrang 11 umgeben, der ebenfalls aus zahlreichen miteinander verschraubten Rohren besteht. Das rückwärtige Ende des Schutzrohrstranges 11 ist mit der Antriebsvorrichtung 12 verbunden, bei der es sich um einen Drehantrieb handelt. Der Bohrstrang 10 verläuft durch die Antriebsvorrichtung 12 hindurch und sein rückwärtiges Ende ist mit der Antriebsvorrichtung 13 verbunden, die aus einem Drehantrieb 14 und einem Schlagantrieb 15 besteht. Der Drehantrieb 14 dreht den inneren Bohrstrang 10 und der Schlagantrieb 15 übt axiale Schläge auf den Bohrstrang aus.
Beide Antriebsvorrichtungen 12 und 13 sind an einem Schlitten 16 befestigt, der in Längsrichtung des Bohrlochs verfahrbar ist und auf den eine (nicht dargestellte) Vorschubvorrichtung einwirkt, die auch die erforderliche Anpresskraft zum Andrücken der Bohrkronen gegen die Bohrlochsohle aufbringt. Die Antriebsvorrichtung 12 ist am Schlitten 16 fest angebracht. Die Antriebsvorrichtung 13 ist dagegen auf dem Schlitten 16 in Längsrichtung verfahrbar.
Zum Bewegen der Antriebsvorrichtung 13 dient die Kolben Zylinder-Einheit 17, deren eines Ende am Schlitten 16 und deren anderes Ende an der Antriebseinrichtung 13 angelenkt ist. Durch Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit 17 wird die Antriebsvorrichtung 13 zusammen mit dem Bohrstrang 10 zurückbewegt, während die Antriebsvorrichtung 12 mit dem Schutzrohrstrang 11 in ihrer Stellung verbleibt.
Das vordere Ende des Bohrstrangs 10 ist in eine Gewindebohrung des Schaftes 18 der Zentralbohrkrone 20 eingeschraubt (Fig. 2). Der Schaft 18 hat lediglich die für die Gewindebohrung benötigte Länge. An seinem vorderen Ende befindet sich der Kopf 19, der gegenüber dem Schaft 18 verdickt ist. Der Kopf 19 weist angrenzend an den Schaft 18 einen zylindrischen Führungsbereich 19a auf, an dem sich nach vorne die kegelstumpfförmige Sitzfläche l9b anschliesst. Die Arbeitsfläche l9c wird von der Stirnseite des Kopfes 19 gebildet. An dieser Arbeitsfläche l9c befinden sich zahlreiche Werkzeugelemente 21 in Form von Hartmetallköpfen.
Auf die konische Sitzfläche 1 9b ist die Ringbohrkrone 22 augeschoben. Diese Ringbohrkrone besteht aus einem Ring mit konischer Innenfläche 22a. Die Arbeitsfläche 22b am vorderen Ende der Ringbohrkrone 22 ist gegenüber der Arbeitsfläche l9c nur geringfügig zurückversetzt, und zwar um 1/3 bis 1/5 der Länge der Ringbohrkrone 22 bzw. um weniger als 1/4 der Länge des Kopfes 19.
Durch den hohlen Bohrstrang 10 hindurch wird das Spülmedium (Luft oder Flüssigkeit) zur Zentralbohrkrone 20 gedrückt. Die Zentralbohrkrone 20 weist Spülbohrungen 23, 23a auf, die das Spülmedium zu der Arbeitsfläche l9c führen, wo es aus dem Kopfstück austritt. Am Umfang der Ringbohrkrone 22 sind längslaufende Rückspülnuten 24 vorgesehen und in dem zylindrischen Führungsabschnitt 19a befinden sich ebenfalls längslaufende Rückspülnuten 25. Das Spülmedium gelangt durch die Spülnuten 24, 25 in Richtung der dargestellten Pfeile in das Innere des Schutzrohrstranges 11.
Man erkennt, dass der Weg den das Spülmedium vom Verlassen des Kopfes 19 bis zum Eintritt in den Schutzrohrstrang zurücklegen muss, sehr kurz ist, so dass einerseits die Gefahr des Ausspülens des Bohrlochs bei sandigen Böden gering ist und andererseits ein wirksamer und gezielter Abtransport des Bohrguts von der Bohrlochsohle erfolgt. Das rückgespülte Spülmedium wird zusammen mit dem Bohrgut aus einem Auswurfspülkopf 26, der an der Antriebsvorrichtung 12 angeordnet ist, ausgeworfen.
Bei Benutzung der Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2 übt die Antriebsvorrichtung 13 Schläge und Drehkraft auf den Bohrstrang 10 aus, während die Antriebsvorrichtung 12 den Schutzrohrstrang 11 ausschliesslich dreht. Je nach Bohrvortrieb können bei Bedarf zusätzliche Rohre an den Bohrstrang 10 bzw. den Schutzrohrstrang 11 angesetzt werden.
Wenn ein neues Schutzrohr angesetzt werden soll, werden zunächst beide Stränge 10 und 11 gemeinsam zurückgezogen, indem der Schlitten 16 zurückgefahren wird. Dann wird durch die Kolben-Zylinder-Einheit 17 die Antriebsvorrichtung 13 an die Antriebsvorrichtung 12 herangefahren, so dass der Abstand der Ringbohrkrone 22 von dem Ende des Schutzrohrstranges 11 vergrössert wird. Dann kann der Schutzrohrstrang 11 an einer beliebigen Stelle aufgeschraubt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Ringbohrkrone 22 von dem Kopf 19 abgestreift wird.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen der Figuren 1 und 2 lediglich dadurch, dass die Schlagvorrichtung kein Aussenhammer ist, sondern ein Tieflochhammer 27, der das Ende des inneren Bohrstranges 10 bildet und dem durch den Bohrstrang 10 hindurch ein Druckmedium zugeführt wird. Der Schaft 18 der Zentralbohrkrone 20 weist Keilnuten 28 zum Führen des Schaftes im Gehäuse des Tieflochhammers 27 auf. Der Tieflochhammer 27 übt mit einem (nicht dargestellten) Schlagkolben Schläge auf das rückwärtige Ende des Schaftes 18 aus. Das Antriebsmedium des Tieflochhammers 27 verlässt diesen durch die Spülbohrung der Bohrkrone 20 hindurch. Das Rückspülen von der Bohrlochsohle erfolgt durch den Ringspalt zwischen dem Gehäuse des Tieflochhammers 27 und dem Schutzrohrstrang 11.
Die Antriebsvorrichtung 13 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel nur aus dem Drehantrieb 14. Der Schlagantrieb 15 des ersten Ausführungsbeispiels ist durch den Tieflochhammer 27 ersetzt worden. Im übrigen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass eine nochmalige Erläuterung der weiteren Merkmale hier unterbleibt.
DESCRIPTION
The invention relates to a drilling device with a drill string consisting of hollow drill rods placed one behind the other, a protective pipe string surrounding the drill string, a central drill bit arranged at the front end of the drill string, which has a head equipped with cutting elements and a shaft for fastening to the drill string, and with a ring drill bit which is supported on a conical seat surface of the central drill bit outside the protective tube string.
When drilling with a protective pipe string surrounding the drill string, the drill bit, which is attached to the front end of the inner drill string, must drill a hole whose diameter is so large that the protective pipe string can fit through and be pushed. It is known to use an eccentric drill bit for this purpose, which protrudes from the protective tubing string and has a radial projection which performs a circular movement about the axis of the drill string. The eccentric approach processes each point of the bottom of the borehole only once during one revolution, so that the drilling progress is relatively low.
In addition, centering devices projecting inwards for the end of the pipe string or the shaft of the eccentric drill bit are generally provided in the protective pipe string. These projections hinder the backwashing of the drilling material and require a special construction at the end of the protective pipe string.
In a known drilling device of the type mentioned at the beginning (DE-AS 1 299 255), a central drill bit is attached to the end of the drill string and has a thick shaft which almost fills the cross section of the protective pipe string. The area of the drill bit shaft located outside the protective tube string is designed as a conical or frustoconical seat.
An annular drill bit is supported on this seat, the support surface of which is designed as an inner cone. The working surface of the ring drill bit is set back by the length of the central drill bit compared to that of the central drill bit. With this drilling device it is possible to achieve a fast drilling, but there are considerable difficulties in use, especially in sandy or looser soils. One of these difficulties is that there is a danger that the drilling hole will be flushed out or hollowed out with the flushing medium emerging from the two drill bits, because the path that the flushing medium and the drillings have to travel before they can enter the protective pipe string is very high is long.
As a result of this long backwashing path, backwashing is also made more difficult on rocky soils because the pressure difference between the flushing medium between the exit from the drill bits and the entry into the protective pipe string is small due to the possibility that the flushing medium can escape laterally. There is therefore a risk that the flushing will be temporarily or permanently suspended or become ineffective. A further disadvantage is that a lot of material is required in the known drilling device both for the central drill bit and for the ring drill bit, and that drilling with these drill bits is correspondingly expensive. Another disadvantage is that the protective tube string consists either of a single continuous protective tube or of welded tube sections. In any case, the protective tubing remains in the borehole and is therefore lost.
It is not possible to screw on individual protective tubes, because this would require unscrewing the protective tube string first. When unscrewing, however, the front end of the protective tube strand would hit the ring core bit and strip it off the central core bit.
The invention has for its object to provide a drilling device of the type mentioned, in which the flushing is improved and which requires less effort for the expensive drill bits.
According to the invention, this object is achieved in that the conical seat surface is arranged on the head of the central drill bit, which is thickened relative to the shaft, that the head has a guide region protruding into the protective tube strand, the diameter of which approximately corresponds to the inner diameter of the protective tube strand, and that the front working surface the ring core bit is only slightly set back compared to the front working surface of the central core bit.
In the drilling device according to the invention, the head of the central drill bit protrudes into the protective tube string and is guided axially by the latter. The shaft with which the central drill bit is attached to the inner drill string has a smaller diameter than the head. This shaft can be made relatively short because it only serves as a fastening part for the drill string. The conical seat is not on the shaft, but directly on the head of the central drill bit. The central drill bit drills a hole whose diameter approximately corresponds to the inner diameter of the protective tube string. The annular hole which is drilled by the ring core bit corresponds essentially only to the space which is required to replenish the protective tubing string.
The fact that the ring drill bit sits on the central drill bit in the immediate vicinity of the working surface of the central drill bit keeps the area of the drill hole outside the protective pipe string as short as possible, so that there is no risk of the drill hole being rinsed out.
The flushing agent (air or liquid) escaping from the central drill bit reaches the bottom of the borehole in a short way into the protective pipe string. The flushing medium only has to flow along the relatively short ring drill bit, which has longitudinal backwashing grooves for this purpose. In this way, a high pressure difference between the exit of the flushing medium from the central drill bit and the entry into the protective tubing can be generated and maintained, thereby improving the flushing effect or the removal of the drilling material from the bottom of the borehole. The head of the central drill bit does not protrude the full length of the ring drill bit, but instead carries the ring drill bit, which is as short as the strength conditions allow.
When the central drill bit is withdrawn, the ring drill bit is stripped from the central drill bit by the protective tube. The ring core bit then remains in the borehole.
However, it causes only a slight constriction of the borehole diameter because its inner diameter is not much smaller than the inner diameter of the protective pipe string.
According to a preferred development of the invention, it is provided that the drill string is connected at the rear end to a rotating first drive device, that the protective tube string at the rear end is connected to a rotating second drive device, and that both drive devices can be moved in the longitudinal direction relative to one another. This makes it possible to manufacture the protective tube strand from a plurality of protective tubes which are screwed together, a new protective tube being able to be screwed on in each case if the protective tube strand is to be extended. So that the protective tube string is released from the rotary drive, it is necessary to unscrew the protective tube string. This extends the protective pipe string and there is a risk that the ring core bit will be stripped from the central core bit.
To prevent this, the protective tube and inner drill string are first pulled back together for a short distance.
The inner drill string is then advanced towards the protective pipe string so that the central drill bit moves away from the end of the protective pipe string.
The protective pipe string can now be unscrewed without the risk of stripping the ring core bit. Another protective tube can then be screwed onto the protective tube string. Finally, the inner drill string is pulled back relative to the protective pipe string, so that both drill bits are in the correct position with respect to the front end of the protective pipe string. The entire drilling device is then advanced until both drill bits have contact with the bottom of the borehole again. The use of relative to each other in the longitudinal direction displaceable drive devices thus allows drilling with the ring drill bit attached to the central drill bit with any lengthening of the protective pipe string and of course also the inner drill string.
The drilling device according to the invention can either be with an external hammer that is outside the
Drill hole is arranged and strikes the rear end of the drill string, or operated with a deep hole hammer, which is arranged in the course of the drill string in the interior of the borehole.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
1 shows a side view of a drilling device with external hammer, partly in section, FIG. 2 shows an enlarged view of the front end of the drilling device according to FIG. 1, and FIG. 3 shows a side view of a drilling device with deep-hole hammer, partly in section.
1 has a drill string 10 made of numerous hollow drill rods screwed together. The drill string 10 is coaxially and at a radial distance from the protective tubing string 11, which also consists of numerous tubes screwed together. The rear end of the protective tubing string 11 is connected to the drive device 12, which is a rotary drive. The drill string 10 runs through the drive device 12 and its rear end is connected to the drive device 13, which consists of a rotary drive 14 and an impact drive 15. The rotary drive 14 rotates the inner drill string 10 and the percussion drive 15 exerts axial impacts on the drill string.
Both drive devices 12 and 13 are fastened to a carriage 16 which can be moved in the longitudinal direction of the borehole and on which a feed device (not shown) acts, which also applies the required contact pressure for pressing the drill bits against the bottom of the borehole. The drive device 12 is fixedly attached to the carriage 16. In contrast, the drive device 13 can be moved in the longitudinal direction on the carriage 16.
The piston-cylinder unit 17 serves to move the drive device 13, one end of which is articulated on the slide 16 and the other end of which is articulated on the drive device 13. By extending the piston-cylinder unit 17, the drive device 13 is moved back together with the drill string 10, while the drive device 12 remains in its position with the protective pipe string 11.
The front end of the drill string 10 is screwed into a threaded bore in the shaft 18 of the central drill bit 20 (FIG. 2). The shaft 18 only has the length required for the threaded bore. At its front end is the head 19, which is thickened relative to the shaft 18. Adjacent to the shaft 18, the head 19 has a cylindrical guide region 19a, to which the frustoconical seat surface 19b adjoins at the front. The working surface l9c is formed by the end face of the head 19. Numerous tool elements 21 in the form of hard metal heads are located on this working surface 19c.
The ring drill bit 22 is pushed out onto the conical seat surface 1 9b. This ring drill bit consists of a ring with a conical inner surface 22a. The working surface 22b at the front end of the ring bit 22 is only slightly set back from the working surface l9c, namely by 1/3 to 1/5 the length of the ring bit 22 or by less than 1/4 the length of the head 19.
The flushing medium (air or liquid) is pressed through the hollow drill string 10 to the central drill bit 20. The central drill bit 20 has rinsing bores 23, 23a which lead the rinsing medium to the working surface 19c, where it emerges from the head piece. Longitudinal backwashing grooves 24 are provided on the circumference of the ring drill bit 22 and longitudinal backwashing grooves 25 are also located in the cylindrical guide section 19a. The flushing medium passes through the flushing grooves 24, 25 in the direction of the arrows shown into the interior of the protective tubing string 11.
It can be seen that the distance that the flushing medium has to travel from leaving the head 19 to the entry into the protective tubing string is very short, so that on the one hand the risk of flushing out the borehole in sandy soils is low and on the other hand an effective and targeted removal of the drilling material from the bottom of the borehole. The backwashed flushing medium is ejected together with the drilling material from an ejection flushing head 26 which is arranged on the drive device 12.
When using the device according to FIGS. 1 and 2, the drive device 13 exerts impacts and torque on the drill string 10, while the drive device 12 exclusively rotates the protective tubing string 11. Depending on the drilling operation, additional pipes can be attached to the drill string 10 or the protective pipe string 11, if necessary.
If a new protective tube is to be attached, both strands 10 and 11 are first withdrawn together by retracting the carriage 16. Then, the drive device 13 is moved up to the drive device 12 by the piston-cylinder unit 17, so that the distance of the ring drill bit 22 from the end of the protective tubing string 11 is increased. Then the protective tubing string 11 can be screwed on at any point without the risk that the ring core bit 22 is stripped from the head 19.
The exemplary embodiment of FIG. 3 differs from that of FIGS. 1 and 2 only in that the impact device is not an external hammer, but rather a deep-hole hammer 27 which forms the end of the inner drill string 10 and to which a pressure medium is fed through the drill string 10. The shaft 18 of the central drill bit 20 has keyways 28 for guiding the shaft in the housing of the deep hole hammer 27. The deep hole hammer 27 strikes the rear end of the shaft 18 with a striking piston (not shown). The drive medium of the deep hole hammer 27 leaves it through the flushing bore of the drill bit 20. Backwashing from the bottom of the borehole takes place through the annular gap between the housing of the deep hole hammer 27 and the protective tubing string 11.
In this exemplary embodiment, the drive device 13 consists only of the rotary drive 14. The percussion drive 15 of the first exemplary embodiment has been replaced by the deep-hole hammer 27. Otherwise, the second exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that a further explanation of the further features is omitted here.