DE1016657B

DE1016657B - Tiefbohreinrichtung mit einer Wasserstrahlpumpe zur Foerderung des Bohrkleins durch das Bohrgestaenge

Info

Publication number: DE1016657B
Application number: DEB42251A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfgang Herbold
Original assignee: WOLFGANG HERBOLD DR ING
Current assignee: WOLFGANG HERBOLD DR ING
Priority date: 1956-10-24
Filing date: 1956-10-24
Publication date: 1957-10-03

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, das Einspülen von Rohren im Spülbohrverfahren in der Weise durchzuführen, daß am unteren Ende einer doppelmanteligen Rohrtour eine Wasserstrahlpumpe angeordnet war, welche die Spülung vom Bohrloch absaugte und Bohrklein und Spülung durch das Innenrohr zutage förderte. Eine derartige Arbeitsweise erforderte ein sehr teures doppelmanteliges Bohrgestänge, das auch hinsichtlich der Herstellung und Dichthaltung der Stoß verbindungen besondere Schwierigkeiten bot. Es ist fernerhin beim Drehbohren bekannt, eine Wasserstrahlpumpe oder Kreiselpumpe am Ende der Auswurfleitung des Spülungsumlaufs anzuordnen. Bei einer derartigen Bohreinrichtung mußte die Spülung nach Art eines Hebers über den hochstehenden Spülkopf hinweggesaugt werden, wodurch der zulässige Saugunterdruck zum Antrieb der mit Bohrgut beladenen Spülsäule im Gestänge auf den Bruchteil einer Atmosphäre vermindert werden mußte, um ein Abreißen der Spülungssäule infolge Unterschreitung der Dampfspannung mit Sicherheit zu vermeiden.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile zu vermeiden und es zu ermöglichen, beim Tiefbohren mit Saugspülung den größtmöglichen Antriebsdruck für die Spülung unter Verwendung normalen Bohrgestänges zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft im einzelnen eine Tiefbohreinrichtnug mit einer Wasserstrahlpumpe zur Förderung des Bohrkleins durch das Bohrgestänge und besteht im wesentlichen darin, daß die Wasserstrahlpumpe in der Mitnehmerstange angeordnet ist. Bei der Erfindung wird durch die Wasserstrahlpumpe innerhalb der Mitnehmerstange ein Überdruck und unterhalb der Mitnehmerstange ein Unterdruck erzeugt und so der größtmögliche Antriebsdruck auf den Spülungsumlauf zur Einwirkung gebracht. Wird gemäß der Erfindung die Wasserstrahlpumpe am unteren Ende der entsprechend lang ausgebildeten Mitnehmerstange angeordnet und die Länge der nachzusetzenden Gestängeeinheiten entsprechend kurz bemessen, so ist es sogar möglich, den Antriebspunkt für die Spülung ständig unterhalb des Niveaus der Spülungssäule im Bohrloch zu halten und den anwendbaren Arbeitsdruck über den theoretischen Saugunterdruck von maximal einer Atmosphäre erheblich bis auf den mehrfachen Betrag zu steigern. Bei der Tiefbohreinxiclitung nach der Erfindung ist nach einem weiteren wichtigen Vorschlag der Erfindung ein Absperrorgan in der Auswurfleitung hinter der Mitnehmerstange angeordnet. Ein derartiges Absperrorgan ermöglicht hinsichtlich der Umkehr des Spülungsumlaufs eine besonders einfache und wirksame Arbeitsweise. Wird nämlich das Absperrorgan in der Auswurfleitung auch nur kurzzeitig geschlossen, so kehrt sich sofort

Tiefbohreinrichtung mit einer

Wasserstrahlpumpe zur Förderung

des Bohrkleins durch das Bohrgestänge

Anmelder:

Dr.-Ing. Wolfgang Herbold,
Kierdorf, Post Lechenich

Dr.-Ing. Wolfgang Herbold, Kierdorf, Post Lechenich,
ist als Erfinder genannt worden

der Spülungsumlauf ohne Wechsel der Mitnehmerstange und ohne Umkehr der Pumpenförderrichtung selbsttätig um. Eine derartige Arbeitsweise ist insbesondere beim Saugbohren zur sofortigen Beseitigung von Verstopfungen im Bohrgestänge oder dem Meißel von sehr wesentlicher praktischer Bedeutung. Die Erfindung kann vorzugsweise beim Rotarybohren mit Spülung Anwendung finden und ermöglicht hierbei unter anderem die Anwendung des Saugbohrens auch in engen Bohrgestängen bis zu großen Teufen.

Ein sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch fernerhin darin, daß Jede bisher übliche Bohranlage ohne weiteres auf die Arbeitsweise nach der Erfindung umgestellt werden kann, indem lediglich eine nach der vorliegenden Erfindung ausgestaltete Mitnehmerstange mit Wasserstrahlpumpe Verwendung findet.

Die Erfindung ist nicht auf das Spülbohren beschränkt, sondern kann auch beim trockenen Bohren Anwendung finden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 eine für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Bohreinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer besonderen Bauart einer Mitnehmerstange nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie ΙΠ-ΠΙ der Fig. 2,

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Mitnehmerstange im Längsschnitt,

Fig. 5 ein weiteres Äusführungsbeispiel einer Mitnehmerstange im Längsschnitt, wahrend in der

709 699/98

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Bohrwerkzeuges in Seitenansicht und in

Fig. 7 ein Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6 veranschaulicht ist.

In den zeichnerischen Darstellungen ist jeweils mit 1 ein Bohrkran mit Windwerk und Antrieb 2 bezeichnet, welcher über den Drehtisch 3, die Mitnehmerstange 4 das Bohrgestänge 5 antreibt. Die Mitnehmerstange 4 ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 doppelwandig ausgebildet, und ihr inneres Rohr 6 ist über den Krümmer 7 an die beispielsweise als Schlauch ausgebildete Auswurf leitung 8 angeschlossen. Der Ringraum 9 der Mitnehmerstange 4 ist über den Schlauch 10 an eine Druckwasserpumpe 11, vorzugsweise eine Kreiselpumpe normaler Bauart an- ¹S geschlossen, welche aus der Spülgrube 12 durch ein oder mehrere Grob- und Feinsiebe 13 gereinigte Spülung oder Wasser ansaugt. Die Spülgrube 12 ist über den Kanal 14 mit dem Ringraum des Bohrloches 15 verbunden, jedoch kann der Kanal 14 durch einen Schieber 16 abgesperrt werden. Mit 17 ist ein Absperrorgan am Ende der Auswurfleitung 8 bezeichnet. Innerhalb der Mitnehmerstange 4 ist eine Wasserstrahlpumpe 18 angeordnet, welche den Ringraum 9 der Mitnehmerstange 4 mit dem Innenraum des Innenrohres 6 verbindet.

Bei der Durchführung der Erfindung im Naßbohren arbeitet die dargestellte Einrichtung beispielsweise wie folgt.

Der Antrieb 2 setzt über den Drehtisch 3 die Mitnehmerstange 4 in üblicher Weise in Umdrehung, wowobei das Innenrohr 6 feststeht und auch der obere Anschluß des Schlauches 10 drehbar mit dem äußeren Mantel der Mitnehmerstange 4 verbunden ist, so daß er sich gleichfalls nicht mitzudrehen braucht. Die Kreiselpumpe 11 saugt aus der Spülgrube 12 gereinigte Spülung oder Wasser an und drückt durch den Schlauch 10 dieses Wasser in den Ringraum 9 zwischen Innenrohr 6 und dem äußeren Mantel der Mitnehmerstange 4. Das Druckwasser tritt durch die Strahldüse 18 in den Innenraum des Innenrohres 6, erhält in der Strahldüse eine große aufwärts gerichtete Geschwindigkeit und reißt dort Wasser bzw. Spülung aus dem Bohrgestänge 5 mit hoch. Spülung und Bohrgut aus dem Gestänge 5 steigen in dem Innenrohr 6 mit dem Druckwasser vermischt hoch und gelangen über das Sieb 13 in die Spülgrube 12.

Sofern irgendwelche Verstopfungen in dem Düsendurchtritt 18, im Gestänge 5 oder auch im Bohrmeißel 19 auftreten, kann das Absperrorgan 17 geschlossen werden, wodurch eine Umkehr der Richtung der Spülung erreicht wird. Das Wasser von der Pumpe 11 muß dann über die Düse 18 durch den Innenraum des Gestänges 5 nach unten abfließen, da es keinen anderen Ausweg hat. Durch diese Umkehrspülung können etwaige Verstopfungen beseitigt werden. Ist dies geschehen, so kann das Absperrorgan 17 wieder geöffnet werden und der Bohrvorgang in der üblichen Weise nach dem Verfahren nach der Erfindung fortgesetzt werden.

In der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist die Mitnehmerstange 4 doppelwandig ausgebildet, wie es bereits in Fig. 1 schematisch erläutert wurde. Das äußere Mantelrohr der Mitnehmerstange 4 ist über das Walzlager 20 gegenüber dem Spülkopf 21 der Leitung 10 und gegenüber dem Innenrohr 6 durch das Kugellager 22 drehbar gelagert. An seiner Außenseite besitzt der Außenmantel der Mitnehmerstange 4 Rippen 23 für den Angriff des Drehtisches 3. Ferner besitzt der Außenmantel der Mitnehmerstange 4 am unteren Ende einen Stutzen 24, der mit seinem oberen Ende frei in die Düse 18 einmündet, während sein unteres Ende mit einem entsprechenden Gewinde für den Anschluß des Bohrgestänges 7 ausgestattet ist. Die Druckdichtung 25 dichtet den feststehenden Spülkopf 21 gegen den sich drehenden Mantel der Mitnehmerstange 4 ab.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei dem eine besondere Abdichtung dieser Art erspart werden kann. Hierbei ist die Mitnehmerstange 4 mit dreifacher Wandung ausgestattet, nämlich einem innersten Rohr 6, einem weiteren Rohr 26 und einem Außenrohr 27, welches mit Hilfe des Walzlagers 20 drehbar gegenüber dem Rohr 26 gelagert ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die Rohre 6 und 26 parallel nebeneinander in dem Mantelrohr 27 angeordnet, welches gleichfalls gegenüber den beiden Rohren 6 und 26 drehbar gelagert ist. Mit 18 ist wiederum die düsenartige Verbindung zwischen Rohr 26 und Rohr 6 bezeichnet.

Das in Fig. 6 und 7 beispielsweise veranschaulichte Bohrwerkzeug 19 besitzt einen Anschlußteil 28 für die Verbindung mit dem unteren Ende des Bohrgestänges 5. Das Bohrwerkzeug selbst ist nach Art eines Siebkorbes oder -käfigs ausgebildet, welcher im einzelnen aus Stäben 29 zusammengesetzt ist. Die Stäbe können einen rechteckigen oder einen andersartigen Querschnitt besitzen. Sie sind erfindungsgemäß so angeordnet, daß der engste lichte Querschnitt der zwischen ihnen offenen Durchtritte 30 an der Außenseite liegt oder zumindest parallelwandige Durchtrittsöffnungen gebildet werden. Die Abstände 30 sind dabei so bemessen, daß zwischen die Stäbe 29 nur Bohrgut hindurchtreten kann, welches einen kleineren Durchmesser besitzt als der Innendurchmesser des hohlen Bohrgestänges 5. Die Stäbe 29 laufen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an den Ecken geradlinig nach unten, während die zwischen den Eckstäben jeweils angeordneten mittleren Stäbe in ihrem unteren Teil 31 nach innen gekrümmt ausgebildet sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Tiefbohreinrichtung mit einer Wasserstrahlpumpe zur Förderung des Bohrkleins durch das Bohrgestänge, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlpumpe in der Mitnehmerstange angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Absperrorgan in der Auswurfleitung hinter der Mitnehmerstange zur Umkehr des Spülungsumlaufs.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlpumpe am unteren Ende der Mitnehmerstange angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerstange aus drei konzentrisch ineinander angeordneten Teilen besteht, von denen der äußere gegenüber den beiden inneren Teilen drehbar gelagert, an seinem unteren Ende mit dem normalen Bohrgestänge verschraubt ist und die beiden inneren Teile als feststehende ringförmige Druckwasserleitung ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerstange zwei nebeneinanderliegende rohrförmige Teile aufweist, denen gegenüber ein sie als Mantel umgebender dritter Teil drehbar gelagert und an seinem unte-

ren Ende mit dem normalen Bohrgestänge verschraubt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am unteren Ende des normalen Bohrgestänges angeordnete Meißel als Korbmeißel mit einer Vielzahl von Eintrittsörfnungen ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Korbmeißel angeord-

neten Öffnungen für den Eintritt des Bohrkleins in den Innenraum des normalen Bohrgestänges an ihrer Außenseite den kleinsten lichten Durchgang aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 334 834;
deutsche Auslegeschrift F 14688 VI/5 a;
USA.-Patentschrift Nr. 2 537 605.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen