DE102012112338A1

DE102012112338A1 - Flow limiter and drill assembly

Info

Publication number: DE102012112338A1
Application number: DE102012112338A
Authority: DE
Inventors: John Horsch
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-06-27
Also published as: CN103174386A; AU2011265408A1; US20130270013A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungsbegrenzer mit einem Körper, der dafür ausgelegt ist, einen Fluidstrom durch einen Bohrstangendurchgang einzuschränken, wobei der Körper eine Kupplung für das Einkuppeln des Körpers in den Stangendurchgang hat, wobei der Körper einen stromaufwärtigen, Fluid aufnehmenden Durchgang, einen stromabwärtigen, Fluid abgebenden Durchgang und einen Durchgang mit eingeschränktem Durchmesser zwischen den genannten Durchgängen hat, um den Fluidstrom in dem Bohrstangendurchgang zu begrenzen.The present invention relates to a flow restrictor having a body adapted to restrict fluid flow through a drill rod passage, the body having a coupling for coupling the body into the rod passage, the body having an upstream fluid receiving passage, a downstream passage, Fluid-dispensing passage and a restricted diameter passageway between said passageways to limit fluid flow in the drill rod passageway.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Bohren, Bohrstangen und entsprechende Komponenten sowie Bohraufbauten.The present invention relates generally to drilling, boring bars and related components, and drilling assemblies.

Technischer HintergrundTechnical background

Es ist bei allen Bohrvorgängen erforderlich, ein Fluid, wie zum Beispiel Wasser, der Schneidfront zuzuführen, um Bohrklein, wie es sich um den Bohrmeißel herum bildet, zu entfernen und um in einigen Fällen auch die Bohrerspitzen zu kühlen. Dieses Fluid kann dem Bohrmeißel zugeführt werden durch Hindurchleiten des Fluids durch einen zentralen Durchgang der Bohrstange.It is necessary in all drilling operations to supply a fluid, such as water, to the cutting front to remove cuttings as it forms around the bit and, in some cases, also to cool the bit tips. This fluid may be delivered to the drill bit by passing the fluid through a central passage of the drill rod.

Im Bergbaubetrieb, wie zum Beispiel Untertagekohleabbau, werden beträchtliche Mengen an Wasser beim Bohren verwendet und dementsprechend werden ähnliche Volumina an Abwasser erzeugt. Das Abwasser kann sich dann ansammeln und eine Bedrohung der Sicherheit in der Umgebung des Bergbaubetriebs hervorrufen, wie zum Beispiel bei Untertagefahrwegen, und erfordert daher, dass Maßnahmen zur Beseitigung oder Abschwächung solcher Bedrohungen getroffen werden.In mining operations, such as underground coal mining, considerable amounts of water are used in drilling and, accordingly, similar volumes of wastewater are produced. The wastewater may then accumulate and create a threat to the safety of the mining operation, such as underground roads, and therefore requires action to be taken to remedy or mitigate such threats.

Die oben beschriebenen Hinweise auf den technischen Hintergrund stellen kein Zugeständnis dar, dass diese Technik Teil des allgemeinen Kenntnisstandes eines Fachmannes auf diesem Gebiet ist. Die oben erwähnten Druckschriften dienen ebenfalls nicht dazu, den Strömungsbegrenzer und den Bohreraufbau, wie er hier offenbart wurde, einzuschränken.The technical background information described above does not constitute an admission that this technique is part of the general state of knowledge of a person skilled in the art. The above cited references are also not intended to limit the flow restrictor and drill assembly disclosed herein.

Zusammenfassung der OffenbarungSummary of the Revelation

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Strömungsbegrenzer offenbart, der einen Körper bzw. Hauptteil hat, welches dafür ausgelegt ist, einen Fluidstrom durch den Durchgang einer Bohrstange zu begrenzen, wobei der Körper eine Kupplung zum Einkuppeln des Körpers in den Bohrstangendurchgang hat, wobei der Körper einen stromaufwärtigen Durchgang für die Aufnahme von Fluid, einen stromabwärtigen Durchgang für die Abgabe von Fluid und einen Durchgang mit einem einschränkenden Durchmesser zwischen den genannten Durchgängen hat, um den Fluidstrom in dem Durchgang der Bohrstange zu beschränken. In einer Ausführungsform sind die Durchgänge entlang einer zentralen Längsachse des Bohrstangendurchgangs konzentrisch zueinander ausgerichtet.According to a first aspect, there is disclosed a flow restrictor having a body adapted to restrict fluid flow through the passage of a drill rod, the body having a coupling for coupling the body into the drill rod passage, the body having a body upstream passage for receiving fluid, a downstream passage for the delivery of fluid and a passage having a restricting diameter between said passages to restrict fluid flow in the passage of the drill rod. In one embodiment, the passages are concentric with each other along a central longitudinal axis of the drill rod passage.

In einer Ausführungsform kann der Durchgang mit dem eingeschränkten Durchmesser hinsichtlich seines Durchmessers zwischen einem Bereich von etwa 25% bis etwa 50% des Durchmessers des Bohrstangendurchgangs variieren, ohne hierauf beschränkt zu sein. In einer Form hat der Durchgang mit beschränktem Durchmesser einen kreisförmigen Querschnitt.In one embodiment, the restricted diameter passage may vary in diameter from a range of about 25% to about 50% of the diameter of the drill rod passage, without being limited thereto. In one form, the restricted diameter passageway has a circular cross-section.

In einer Ausführungsform verjüngt sich der stromaufwärtige, das Fluid aufnehmende Durchgang einwärts von einem stromaufwärtigen Ende bis zu dem Durchgang mit beschränktem Durchmesser. In einer Form hat das stromaufwärtige Ende des Durchgangs einen Durchmesser, der größer als etwa 60% des Durchmessers des Bohrstangendurchganges ist, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.In one embodiment, the upstream fluid receiving passageway tapers inwardly from an upstream end to the restricted diameter passageway. In one form, the upstream end of the passage has a diameter greater than about 60% of the diameter of the drill rod passage, but is not limited thereto.

In einer Ausführungsform ist das stromabwärtige Ende des Strömungsbegrenzers dafür ausgelegt, ein sich drehendes Antriebswerkzeug aufzunehmen, wie zum Beispiel einen Schraubendreher, um den Strömungsbegrenzer in den Durchgang einzuschrauben. In einer Ausführungsform hat der stromabwärtige Durchgang für die Fluidabgabe einen polygonalen Querschnitt. In einer Form kann der polygonale Querschnitt hexagonal, sternförmig, quadratisch oder ein rechtwinkliger Schlitz sein. Es versteht sich, dass der Strömungsbegrenzer in den Bohrstangendurchgang eingetrieben werden kann, indem der stromabwärtige Durchgang für die Fluidabgabe mit dem sich drehenden Antriebswerkzeug in Eingriff gebracht wird, das einen komplementär geformten Kopf hat. In einer Form hat der stromabwärtige Durchgang für die Fluidabgabe einen ähnlichen Durchmesser wie das stromaufwärtige Ende des stromaufwärtigen Durchganges für die Aufnahme von Fluid.In one embodiment, the downstream end of the flow restrictor is configured to receive a rotating drive tool, such as a screwdriver, to thread the flow restrictor into the passage. In one embodiment, the downstream passage for fluid delivery has a polygonal cross-section. In one form, the polygonal cross-section may be hexagonal, star-shaped, square or a rectangular slot. It is understood that the flow restrictor can be driven into the drill rod passage by engaging the downstream fluid delivery passage with the rotating drive tool having a complementarily shaped head. In one form, the downstream passage for fluid delivery has a similar diameter to the upstream end of the upstream passageway for receiving fluid.

In einer Ausführungsform ist die Kupplung ein Gewinde, welches an einer äußeren Fläche des Körpers angeordnet ist, wobei die Kupplung so ausgelegt ist, dass sie komplementär zu einem Gewinde an der Innenwand der Bohrstange ist, welche den Durchgang durch dieselbe definiert.In one embodiment, the coupling is a thread disposed on an outer surface of the body, the coupling being adapted to be complementary to a thread on the inner wall of the boring bar defining the passage therethrough.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Strömungsbegrenzer offenbart, der einen Körper aufweist, welcher dafür ausgelegt ist, einen Fluidstrom durch einen Bohrstangendurchgang zu begrenzen, wobei der Körper einen inneren Durchgang hat, der es ermöglicht, dass Fluid durch den Körper hindurchströmt, und ein Außengewinde hat, welches so angeordnet ist, dass es mit einem Innengewinde in Eingriff tritt, das in dem Durchgang der Bohrstange angeordnet ist, wobei der Begrenzer so ausgestaltet ist, dass er im Gebrauch im Inneren eines Endes der Bohrstange angeordnet ist, um auf diese Weise eine Verbindung eines Bohrmeißels mit der Bohrstange mit einem mit Gewinde versehenen Zapfen des Bohrmeißels zu ermöglichen, welcher mit dem Innengewinde der Bohrstange in Eingriff tritt. In a second aspect, there is disclosed a flow restrictor having a body configured to restrict fluid flow through a drill rod passage, the body having an internal passageway that allows fluid to flow through the body and has external threads which is arranged to engage with an internal thread disposed in the passage of the boring bar, the limiter being adapted to be located in use inside an end of the boring bar in use so as to connect a drill bit with the drill rod to allow a threaded pin of the drill bit, which engages with the internal thread of the drill rod.

In einer Form ist ein stromabwärtiges Ende des Strömungsbegrenzers dafür ausgelegt, ein sich drehendes Antriebswerkzeug, wie zum Beispiel einen Schraubendreher, aufzunehmen, um den Strömungsbegrenzer in den Durchgang einschrauben zu können. In einer Ausführungsform hat das stromabwärtige Ende einen polygonalen Querschnitt. In einer Form kann der polygonale Querschnitt hexagonal, sternförmig, quadratisch oder ein rechtwinkliger Schlitz sein.In one form, a downstream end of the flow restrictor is configured to receive a rotating drive tool, such as a screwdriver, for screwing the flow restrictor into the passage. In one embodiment, the downstream end has a polygonal cross-section. In one form, the polygonal cross-section may be hexagonal, star-shaped, square or a rectangular slot.

Gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung wird ein Bohrstangenaufbau bereitgestellt, welcher eine Bohrstange aufweist, die einen Bohrstangendurchgang hat, um einen Fluidstrom hindurchzuführen und einen Strombegrenzer hat, der in dem Bohrstangendurchgang angeordnet ist und einen Körper aufweist, der dafür ausgelegt ist, einen Fluidstrom durch den Bohrstangendurchgang zu begrenzen.According to a third aspect of the disclosure, there is provided a drill rod assembly having a drill rod having a drill rod passageway for passing fluid flow and having a flow limiter disposed in the drill rod passageway and having a body adapted to provide fluid flow through the bore Limit drill rod passage.

In einer Form hat der Körper des Strömungsbegrenzers einen Kupplung für das Ankuppeln des Körper an den Bohrstangendurchgang. In einer Form hat der Körper ein Außengewinde, welches so ausgelegt ist, dass es mit einem Innengewinde, das in dem Durchgang der Bohrstange angeordnet ist, in Eingriff tritt.In one form, the body of the flow restrictor has a coupling for coupling the body to the drill rod passage. In one form, the body has an external thread adapted to engage an internal thread disposed in the passage of the drill rod.

In einer Form ist der Begrenzer im Inneren eines Endes der Bohrstange angeordnet und die Bohrstange enthält eine Kupplung an dem Bohrstangenende für den Eingriff mit einem Bohrmeißel, um den Bohrmeißel mit der Bohrstange zu verbinden. In einer Form ist die Bohrstangenkupplung Teil eines Innengewindes der Bohrstange, an welcher der Strömungsbegrenzer angebracht ist.In one form, the restrictor is disposed within one end of the drill rod and the drill rod includes a coupling at the drill rod end for engagement with a drill bit to connect the drill bit to the drill rod. In one form, the drill rod coupling is part of an internal thread of the drill rod to which the flow restrictor is attached.

In einer Form definiert der Körper des Strömungsbegrenzers einen stromaufwärtigen Durchgang für die Aufnahme von Fluid, einen stromabwärtigen Durchgang für die Abgabe von Fluid und einen Durchgang mit eingeschränktem Durchmesser zwischen den genannten Durchgängen, um den Fluidstrom in dem Bohrstangendurchgang oder den Anschlusseinrichtungen des Bohrmeißels zu begrenzen.In one form, the body of the flow restrictor defines an upstream passageway for receiving fluid, a downstream passageway for delivery of fluid, and a restricted diameter passageway between said passageways to restrict fluid flow in the drill rod passageway or drill bit attachment means.

Nach einem weiteren Aspekt wird durch die vorliegende Offenbarung eine Bohrstangenanordnung bereitgestellt, die einen Schaft hat, der dafür ausgelegt ist, mit einer Bohrstange in engen Eingriff zu treten, wobei ein Bohrmeißel zumindest einen Bohrmeißeldurchgang hat, der in der Lage ist, mit einem Bohrstangendurchgang der Bohrstange zu kommunizieren, um von dort einen Fluidstrom aufzunehmen, wobei der Bohrmeißel weiterhin einen Strömungsbegrenzer aufweist, der einen Körper hat, welcher dafür ausgelegt ist, einen Fluidstrom von dem Bohrstangendurchgang zu begrenzen, der in den Bohrmeißeldurchgang eintritt bzw. sich darin befindet.In another aspect, the present disclosure provides a drill rod assembly having a shank configured to closely engage a drill rod, wherein a drill bit has at least one drill bit passage capable of having a drill rod passage Borehole to communicate to receive fluid from there, the drill bit further comprising a flow restrictor having a body which is adapted to limit a flow of fluid from the Bohrstangendurchgang entering or is located in the Bohrmeißeldurchurchgang.

In einer Form sind der Bohrmeißel und der Strömungsbegrenzer aus einem Stück gebildet oder miteinander verbunden. In einer anderen Form sind Bohrmeißel und Strömungsbegrenzer getrennt ausgebildet und dafür ausgelegt, jeweils für sich mit der Bohrstange verbunden zu werden.In one form, the drill bit and flow restrictor are integrally formed or interconnected. In another form, drill bits and flow restrictors are separately formed and adapted to be individually connected to the drill rod.

In einer Form ist der Strömungsbegrenzer so ausgelegt, dass er neben bzw. an dem Bohrmeißel angeordnet werden kann, um auf diese Weise den Fluidstrom, welcher in den Bohrmeißeldurchgang eintritt, zu regulieren. In einer anderen Form ist der Strömungsbegrenzer in den Bohrmeißeldurchgang eingesetzt. In jeder dieser Formen kann der Strömungsbegrenzer so ausgelegt sein, dass er in einem getrennten Vorgang montiert wird, um einem Benutzer zu ermöglichen, die Strömungserfordernisse eines Bohreraufbaus entweder vor Ort oder nach der Herstellung des Bohrmeißels oder der Bohrstange zu modifizieren.In one form, the flow restrictor is adapted to be positioned adjacent the drill bit to thereby regulate the flow of fluid entering the drill bit passageway. In another form, the flow restrictor is inserted into the drill bit passageway. In either of these forms, the flow restrictor may be configured to be assembled in a separate operation to allow a user to modify the flow requirements of a drill assembly, either on-site or after the drill bit or bar has been manufactured.

In einer Form hat der Strömungsbegrenzer eine Form, wie sie im Übrigen gemäß den früheren Aspekten der Offenbarung beschrieben wurde.In one form, the flow restrictor has a shape such as has been described in accordance with the earlier aspects of the disclosure.

Die offenbarten Ausführungsformen ermöglichen eine Reduzierung des Volumens und des Stromes von Wasser, welches dem Bohrmeißel zugeführt wird, während sie eine effektive Leistungsfähigkeit von Bohrvorgängen ermöglichen und konsequenterweise auch eine Verminderung des Wasserstroms ermöglichen, der während Bohrvorgängen erzeugt wird. Ein weiterer Vorteil der Ausführungsformen der Offenbarung liegt darin, dass ein Strömungsbegrenzer nachträglich in existierende Bohraufbauten eingebaut werden kann, ohne dass irgendwelche Modifikationen an dem Bohrgestänge und/oder den Bohrmeißeln vorgenommen werden müssen.The disclosed embodiments enable a reduction in the volume and flow of water supplied to the drill bit while permitting effective performance of drilling operations and, consequently, also enabling a reduction in the flow of water produced during drilling operations. Another advantage of the embodiments of the disclosure lies in that a flow restrictor can be retrofitted into existing auger structures without the need for any modifications to the drill string and / or bits.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Ungeachtet anderer Formen, die in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen mögen, wie sie in der Zusammenfassung der Erfindung dargelegt ist, werden jetzt spezielle Ausführungsformen lediglich anhand eines Beispiels und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen:Notwithstanding other forms which may fall within the scope of the present disclosure as set forth in the Summary of the Invention, specific embodiments will now be described by way of example only and with reference to the accompanying drawings of which:

1 eine perspektivische Ansicht eines Strömungsbegrenzers einer speziellen Ausführungsform ist, 1 is a perspective view of a flow restrictor of a specific embodiment,

2 eine Draufsicht auf den Strömungsbegrenzer nach 1 ist, 2 a plan view of the flow limiter after 1 is

3 eine Längsschnittansicht des Strömungsbegrenzers mit einem Schnitt entlang der Linie A-A gemäß 2 ist, 3 a longitudinal sectional view of the flow restrictor with a section along the line AA according to 2 is

4 eine Draufsicht auf einen Bohrstangenaufbau gemäß einer speziellen Ausführungsform von oben ist, 4 is a plan view of a drill rod assembly according to a specific embodiment from above,

5 eine Längsschnittansicht des Bohrstangenaufbaus entlang der Linie B-B nach 4 ist, 5 a longitudinal sectional view of the Bohrstangenaufbaus along the line BB to 4 is

6 eine Explosionsdarstellung des in den 4 und 5 dargestellten Bohrstangenaufbaus ist, 6 an exploded view of the in the 4 and 5 shown boring bar construction,

7 eine Längsschnittansicht eines Bohraufbaus einschließlich des Strömungsbegrenzers nach 1 ist, und 7 a longitudinal sectional view of a drilling structure including the flow restrictor according to 1 is and

8 eine Variante des Bohraufbaus nach 8 ist. 8th a variant of the drilling structure after 8th is.

Genaue Beschreibung spezieller AusführungsformenDetailed description of specific embodiments

Die Beschreibung bezieht sich im weitesten Sinne auf einen Strömungsbegrenzer, der dafür ausgelegt ist, einen Fluidstrom, wie zum Beispiel Wasser, durch einen Bohrstangendurchgang, einen Bohrmeißel und einen Bohrstangenaufbau zu begrenzen. Gemäß den 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines Strömungsbegrenzers 10 dargestellt. Der Strömungsbegrenzer 10 weist einen Korpus 12 in Form eines zylindrischen Abschnittes 14 auf, der dafür ausgelegt ist, dass er in einem im Wesentlichen wasserdichten Sitz in einem Bohrstangendurchgang 16 einer Bohrstange 34 aufgenommen ist, wie es in den 4 bis 6 dargestellt ist. Der zylindrische Abschnitt 14 hat eine stromaufwärtige Seite 18 und eine stromabwärtige Seite 20 (orientiert an der generellen Strömungsrichtung des Fluids durch die Bohrstange 34). Der Strömungsbegrenzer weist eine Kupplungsanordnung auf, um den Begrenzer mit der Bohrstange zu verbinden, welche in der dargestellten Form als ein Gewinde an der Oberfläche 22 des zylindrischen Abschnittes 14 ausgebildet ist, um den Eingriff des Strömungsbegrenzers 10 mit einem komplementären inneren Gewindedurchgang 24 des Bohrstangendurchgangs 16 zu ermöglichen.The description broadly refers to a flow restrictor designed to restrict a flow of fluid, such as water, through a drill rod passage, a drill bit and a drill rod assembly. According to the 1 to 3 is an embodiment of a flow restrictor 10 shown. The flow limiter 10 has a body 12 in the form of a cylindrical section 14 designed to be in a substantially watertight seat in a drill rod passageway 16 a boring bar 34 is included, as it is in the 4 to 6 is shown. The cylindrical section 14 has an upstream side 18 and a downstream side 20 (based on the general flow direction of the fluid through the drill rod 34 ). The flow restrictor has a coupling arrangement for connecting the restrictor to the drill rod, which in the illustrated form is a thread on the surface 22 of the cylindrical section 14 is formed to the engagement of the flow restrictor 10 with a complementary internal thread passage 24 of the drill rod passage 16 to enable.

In der dargestellten Form definiert der Körper 12 eine Reihe von konzentrisch ausgerichteten Durchgängen in Form eines stromaufwärtigen, Fluid aufnehmenden Durchganges 26, eines stromabwärtigen Durchganges für die Fluidabgabe und eines Durchganges 30 mit eingeschränktem Durchmesser zwischen den Durchgängen 26 und 28. Die Durchgänge 26, 28, 30 sind im Gebrauch derart angeordnet, dass sie entlang einer zentralen Längsachse des Bohrstangendurchganges 16 angeordnet sind.In the illustrated form, the body defines 12 a series of concentrically aligned passages in the form of an upstream, fluid receiving passageway 26 , a downstream passage for the fluid delivery and a passage 30 with limited diameter between the passages 26 and 28 , The passages 26 . 28 . 30 in use are arranged to travel along a central longitudinal axis of the drill rod passage 16 are arranged.

Die stromaufwärtige Passage 26 für die Fluidaufnahme leitet den Fluidstrom von dem Bohrlochdurchgang 16 zu dem Durchgang 30 mit eingeschränktem Durchmesser des Strömungsbegrenzers 10. Der stromaufwärtige, fluidaufnehmende Durchgang 26 verjüngt sich einwärts von einem stromaufwärtigen Ende 32, welches auf der stromaufwärtigen Seite 18 des zylindrischen Abschnittes 14 des Durchganges 30 mit eingeschränktem Durchmessers liegt. Es versteht sich daher, dass das stromaufwärtige Ende 32 einen größeren Durchmesser hat als der Durchgang 30 mit eingeschränktem Durchmesser. In einigen Formen des Strömungsbegrenzers 10 kann das stromaufwärtige Ende 32 des Durchganges 26 einen Durchmesser haben, der mehr als etwa 60% des Durchmessers des Bohrstangendurchganges 16 hat. Im Allgemeinen ist der Durchmesser des stromaufwärtigen Endes 32 des Durchganges 26 geringfügig enger als der Innendurchmesser der Bohrstange. Der stromaufwärtige Durchgang 26 für die Fluidaufnahme kann sich bis etwa 50% der Gesamtlänge des Strömungsbegrenzers 10 erstrecken.The upstream passage 26 for the fluid intake directs fluid flow from the well passage 16 to the passage 30 with limited diameter of the flow restrictor 10 , The upstream, fluid receiving passageway 26 tapers inward from an upstream end 32 which is on the upstream side 18 of the cylindrical section 14 of the passage 30 with a limited diameter. It is therefore understood that the upstream end 32 has a larger diameter than the passage 30 with limited diameter. In some forms of the flow restrictor 10 can be the upstream end 32 of the passage 26 have a diameter greater than about 60% of the diameter of the drill rod passage 16 Has. In general, the diameter of the upstream end 32 of the passage 26 slightly narrower than the inner diameter of the Drill rod. The upstream passage 26 for the fluid uptake can be up to about 50% of the total length of the flow restrictor 10 extend.

Der Durchgang 30 mit eingeschränktem Durchmesser ist so ausgestaltet, dass er den Fluidstrom in dem Bohrstangendurchgang 16 einschränkt, ohne die Leistungsfähigkeit des Bohrmeißels zu vermindern. Die Leistungsfähigkeit des Bohrmeißels wird vermindert, wenn nur ein unzureichender Fluidstrom verfügbar ist, der um den Bohrmeißel herumströmen und Bohrklein von diesem wegspülen kann. In einigen Formen des Strömungsbegrenzers 10 ist der Durchgang 30 zylindrisch mit einem kreisförmigen Querschnitt. Der eingeschränkte Durchmesser kann zwischen etwa 25% bis etwa 50% des Durchmessers des Bohrstangendurchmessers 16 variieren, auch wenn ein eingeschränkter Durchmesser außerhalb dieses Bereiches in Abhängigkeit von den gewünschten Bohrleistungseigenschaften und dem Ausmaß der erforderlichen Reduzierung des Wasserstroms ausgewählt werden kann.The passage 30 limited diameter is designed to control the fluid flow in the drill rod passage 16 without compromising the performance of the drill bit. The performance of the drill bit is reduced if only insufficient fluid flow is available to flow around the drill bit and flush cuttings away therefrom. In some forms of the flow restrictor 10 is the passage 30 cylindrical with a circular cross section. The restricted diameter may be between about 25% to about 50% of the diameter of the drill rod diameter 16 although a restricted diameter outside this range may be selected depending on the desired drilling performance and extent of water flow reduction required.

Der stromabwärtige Durchgang 28 für die Fluidabgabe leitet Fluid von dem Strömungsbegrenzer 10, insbesondere aus dem Durchgang 30 mit eingeschränktem Durchmesser, zu dem Bohrstangendurchgang 16. In der dargestellten Form hat der stromabwärtige Durchgang 28 für die Fluidabgabe über seine Länge hinweg einen Durchmesser mit konstantem Querschnitt, der größer ist als der eingeschränkte Durchmesser des Durchganges 30. In einer Form des Strömungsbegrenzers 10 hat der Durchgang 28 einen ähnlichen Durchmesser wie das stromaufwärtige Ende 32 des stromaufwärtigen Durchgangs 26 für die Aufnahme von Fluid.The downstream passage 28 for fluid delivery, fluid passes from the flow restrictor 10 , especially from the passage 30 with restricted diameter, to the drill rod passage 16 , In the illustrated form, the downstream passageway has 28 for the delivery of fluid over its length, a diameter of constant cross-section greater than the restricted diameter of the passage 30 , In a form of flow restrictor 10 has the passage 28 a similar diameter as the upstream end 32 the upstream passage 26 for the absorption of fluid.

Es versteht sich, dass der (die) innere(n) Durchgang (Durchgänge) in dem Strömungsbegrenzer sich von den oben beschriebenen und dargestellten unterscheiden können. Beispielsweise kann der Winkel des sich verjüngenden stromaufwärtigen Durchgangs 26 für die Aufnahme von Fluid ebenso wie der Durchgang 30 mit eingeschränktem Durchmesser sich aufgrund von Herstellungsverfahren und unterschiedlichen Strömungsbedürfnissen variieren. In dem Strömungsbegrenzer 10, der in den Figuren dargestellt ist, hat der stromabwärtige Fluidausgangsdurchgang 28 einen hexagonalen Querschnitt. Es versteht sich jedoch, dass der stromabwärtige Fluidaustrittsdurchgang 28 auch anders geformte polygonale Querschnitte haben könnte, wie zum Beispiel in Form eines mehrseitigen Sternes, eines Quadrates oder Rechtecks vorliegen könnte. In vorteilhafter Weise könnte ein komplementär geformter Kopf eines Innenantriebschlüssels (Inbus) in dem Durchgang 28 aufgenommen werden, um das Einsetzten bzw. den Eingriff des Strömungsbegrenzers 10 mit dem Durchgang 16 der Bohrstange zu erleichtern, wie es in den 6 dargestellt ist, indem der Körper 12 des Strömungsbegrenzers 10 in die Innengewindewand 24 des Bohrstangendurchganges 16 eingeschraubt wird.It will be understood that the inner passage (s) in the flow restrictor may differ from those described and illustrated above. For example, the angle of the tapered upstream passage 26 for the absorption of fluid as well as the passage 30 with limited diameter vary due to manufacturing processes and different flow needs. In the flow limiter 10 , which is illustrated in the figures, has the downstream fluid outlet passage 28 a hexagonal cross-section. It will be understood, however, that the downstream fluid exit passage 28 could also have differently shaped polygonal cross sections, such as in the form of a multi-sided star, a square or rectangle could be present. Advantageously, a complementarily shaped head of an internal drive key (Allen) could be located in the passageway 28 be added to the insertion or engagement of the flow restrictor 10 with the passage 16 to facilitate the drill rod as it is in the 6 is shown by the body 12 of the flow restrictor 10 in the internal thread wall 24 of the drill rod passage 16 is screwed in.

Auf diese Weise kann der Strömungsbegrenzer 10 in bequemer Weise mit dem Betätigungsschlüssel in den Bohrstangendurchgang eingeschraubt werden und kann später auf die selbe Art und Weise von diesem entfernt werden.In this way, the flow restrictor 10 be conveniently screwed into the Bohrstangendurchgang with the operating key and can be removed later in the same way from this.

Ein weiteres Merkmal des dargestellten Strömungsbegrenzers 10 liegt darin, dass er dafür ausgelegt ist, in dem Innengewinde 24 in der Bohrstange aufgenommen zu werden, welches verwendet wird, um einen Bohrmeißel mit der Bohrstange zu verbinden. Insbesondere ist der Körper des Strömungsbegrenzers so ausgelegt, dass er ausreichend dünn ist, um in den inneren Durchgang von Bohrstangen hineinzupassen, wobei nach wie vor genügend freiliegendes Innengewinde für die Aufnahme des Bohrmeißels verbleibt. Im Gebrauch ist das Innengewinde typischerweise so ausgelegt, dass es etwa 13 mm länger ist als der Schaft des Bohrmeißels und es ist dieses überschüssige Gewinde, welches in der dargestellten Form verwendet wird, um den Strömungsbegrenzer 10 aufzunehmen. Auf diese Weise kann der Strömungsbegrenzer in einfacher Weise nachträglich in existierende Bohraufbauten eingebaut bzw. eingesetzt werden.Another feature of the illustrated flow restrictor 10 lies in the fact that it is designed in the internal thread 24 to be received in the boring bar which is used to connect a drill bit to the boring bar. In particular, the body of the flow restrictor is designed to be sufficiently thin to fit into the inner passage of boring bars while still leaving sufficient exposed internal thread for receiving the bit. In use, the internal thread is typically designed to be about 13 mm longer than the shank of the drill bit, and this excess thread, which is used in the illustrated form, is the flow restrictor 10 take. In this way, the flow restrictor can be retrofitted or inserted into existing drilling structures in a simple manner.

7 veranschaulicht den in der Bohrstange 34 installierten Bohraufbau einschließlich des Strömungsbegrenzers 10. Ein Bohrmeißel 40, der einen Körper 42 und einen Schaft 44 hat, ist an der Bohrstange 34 montiert. In der dargestellten Form ist der Schaft 44 des Bohrmeißels mit einem Gewinde versehen und passt zu dem Innengewinde 24 der Bohrstange. Die Länge des Schaftes entspricht näherungsweise der freien Länge 46 des Innengewindes, nachdem der Strömungsbegrenzer eingebaut ist, so dass das Positionieren des Strömungsbegrenzers 10 die normale Verbindung des Bohrmeißels mit der Bohrstange nicht behindert. 7 illustrates that in the boring bar 34 installed drilling structure including the flow restrictor 10 , A drill bit 40 , the one body 42 and a shaft 44 has is at the boring bar 34 assembled. In the illustrated form is the shaft 44 The drill bit is threaded and fits the internal thread 24 the boring bar. The length of the shaft corresponds approximately to the free length 46 of the internal thread after the flow restrictor is installed so that the positioning of the flow restrictor 10 the normal connection of the drill bit with the drill rod does not hinder.

Der Bohrmeißel weist einen inneren Durchgang 48 auf, der in Fluidverbindung mit dem Bohrstangendurchgang 16 steht und der Strömungsbegrenzer begrenzt den Strom in den Bohrmeißeldurchgang 48 indem er den Durchmesser des Durchganges 16 vermindert. Wie man erkennt, ist der engste Bereich des Strömungsbegrenzerdurchganges (der zentrale Abschnitt 30) enger als der Durchmesser des Bohrmeißeldurchgangs, so dass der Strömungsbegrenzer den Strom durch die Bohrstange 16 in stärkerem Maße vermindert als irgendeine Strömungsbegrenzung, die durch die Montage des Bohrmeißels an der Bohrstange auftreten kann.The drill bit has an internal passage 48 in fluid communication with the drill rod passage 16 and the flow restrictor limits the flow into the drill bit passage 48 by giving the diameter of the passage 16 reduced. As can be seen, the narrowest portion of the flow restrictor passageway (the central portion 30 ) closer than the diameter of the drill bit passage, so that the flow restrictor is the current through the drill rod 16 to a greater extent than any flow restriction that may occur as a result of the drilling bit being mounted on the drill rod.

BeispieleExamples

Ein nichtbeschränkendes Beispiel eines Verfahrens, welches den Strömungsbegrenzer 10 nach den 1 bis 3 verwendet, wird nunmehr beschrieben, um zu veranschaulichen, wie der Strömungsbegrenzer 10 beispielsweise für Bohrvorgänge in Bezug auf die Kohlegewinnung angewendet werden kann.A non-limiting example of a method involving the flow restrictor 10 after the 1 to 3 will now be described to illustrate how the flow restrictor 10 for example, for drilling operations related to the coal extraction can be applied.

Es wurden vier Strömungsbegrenzer 10 mit entsprechenden Durchgängen 30 unterschiedlicher eingeschränkter Durchmesser versuchsweise hergestellt, um die Wirksamkeit der Reduzierung des Wasserstromes auf die Leistungsfähigkeit eines Bohrmeißels und die daraus folgende Reduzierung von Abwasser auf der Strecke in der Bohrumgebung zu bestimmen. Es wurden Sichtungen vorgenommen bezüglich der Frage, ob es einen positiven oder negativen Effekt auf das Ausmaß der Spülung des gebohrten Loches gibt.There were four flow restrictors 10 with corresponding passages 30 of varying diameter constraints, to determine the effectiveness of reducing the water flow on the performance of a drill bit and the consequent reduction of wastewater on the track in the drilling environment. Sightings were made as to whether there is a positive or negative effect on the extent of the drilling of the drilled hole.

Die in dem Versuch verwendete Bohrstange hatte einen Durchmesser des Bohrstangendurchgangs von 12,7 mm und der Bohrmeißel hatte einen entsprechenden Durchmesser von 7 mm.The drill rod used in the experiment had a 12.7 mm diameter drill rod passage and the drill bit had a corresponding diameter of 7 mm.

Die Strömungsrate des Wassers durch den Bohrstangendurchgang ohne Verwendung eines Strömungsbegrenzers 10 betrug 35 L/min.The flow rate of water through the drill rod passage without the use of a flow restrictor 10 was 35 L / min.

Die Tabelle zeigt den Einfluss der entsprechenden Durchgänge 30 von unterschiedlich einschränkenden Durchmessern auf die Strömungsrate und den Spüleffekt. Durchmesser (mm) des Durchganges 30 3,1 4,7 5,6 6,3 Strömung (L/min) 13 19 28 27 Spüleffekt negativ negativ Kein feststellbarer Einfluss Kein feststellbarer Einfluss The table shows the influence of the corresponding passes 30 of different limiting diameters on the flow rate and the rinsing effect. Diameter (mm) of the passage 30 3.1 4.7 5.6 6.3 Flow (L / min) 13 19 28 27 rinsing negative negative No detectable influence No detectable influence

Jeder der vier Strömungsbegrenzer 10, der in dem Versuch verwendet wurde, senkte die Strömungsrate des Wassers durch den Bohrstangendurchgang 16 ab, während er immer noch einen Spüleffekt lieferte. Während des Versuches traten keinerlei Blockierungen des Bohrmeißels auf und dementsprechend waren sie wirksam in der Bereitstellung des Spülens der Schneidbrust.Each of the four flow restrictors 10 used in the experiment lowered the flow rate of water through the drill rod passage 16 while still providing a rinse effect. During the trial, there were no blockages of the drill bit and accordingly they were effective in providing the rinse of the cutting breast.

Auf Basis der Versuche wurden die Bohrungen mit 5,6 und 6,3 mm als solche betrachtet, die weniger als eine ideale Verminderung der Strömungsrate zeigten. Während die Bohrung mit 3,1 die beträchtlichsten Verminderungen in der Strömungsrate (von 35 L/min auf 13 L/min herab) zeigt, bestand die Befürchtung, dass im kommerziellen Betrieb an einigen Orten der Durchgang blockiert werden könnte. Dementsprechend ergab sich als bevorzugte Ausgestaltung aus dem Versuch das 4,7-Loch, welches eine Verminderung der Strömungsrate um 16 L/min (von 35 L/min auf 19 L/min) bot. Diese Konfiguration lieferte eine prozentual hohe Verminderung der Strömungsrate, während sie als eine angesehen wurde, die mit geringerer Wahrscheinlichkeit blockiert werden könnte.Based on the experiments, the 5.6 and 6.3 mm bores were considered to exhibit less than an ideal reduction in flow rate. While the well at 3.1 shows the most significant reductions in flow rate (from 35 L / min down to 13 L / min), there was a fear that in some places the passage could be blocked in commercial operation. Accordingly, as a preferred embodiment of the experiment, the 4.7 hole yielded a 16 L / min flow rate reduction (from 35 L / min to 19 L / min). This configuration provided a percentage high reduction in flow rate while being considered one that could be less likely to be blocked.

Für Fachleute auf dem Gebiet liegen zahlreiche Variationen und Modifikationen zusätzlich zu den bereits beschriebenen auf der Hand, ohne von dem grundlegenden erfinderischen Konzept abzuweichen. Alle derartigen Variationen und Modifikationen sind als innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung anzusehen, deren Natur aus der vorangehenden Beschreibung zu bestimmen ist.Numerous variations and modifications will be apparent to those skilled in the art in addition to those already described without departing from the basic inventive concept. All such variations and modifications are to be considered as within the scope of the present invention, the nature of which is to be determined from the foregoing description.

Es versteht sich beispielsweise, dass der Strömungsbegrenzer 10 in einfacher Weise für die Verkörperung mit einem Bohrmeißel ausgelegt sein kann, um den Fluidstrom, der von dem Bohrstangendurchgang in den Bohrmeißel eintritt, zu begrenzen, oder sogar in den Bohrmeißel selbst integriert sein kann. In einer Form kann der Strömungsbegrenzer nach dieser Variante nachträglich in den Bohrmeißel eingebaut werden, indem er in ein Innengewinde oder eine auf andere Weise ausgebildete Aussparung in dem Bohrmeißel eingeschraubt oder eingepresst werden kann. Eine solche Anordnung eines abnehmbaren Strömungsbegrenzers 100, der in den Bohrmeißel 60 eingesetzt wird, ist in 8 dargestellt. In der dargestellten Form ist der Strömungsbegrenzer 100 in ein speziell dafür vorgesehenes Innengewinde 62 in dem Schaft 64 des Bohrmeißels eingeschraubt.It is understood, for example, that the flow restrictor 10 may be readily adapted for incision with a drill bit to limit the flow of fluid entering the drill bit from the drill rod passage, or even be integrated into the drill bit itself. In one form, the flow restrictor according to this variant can be retrofitted in the drill bit by being screwed or pressed into an internal thread or a recess formed in another way in the drill bit. Such an arrangement of a removable flow restrictor 100 in the drill bit 60 is used is in 8th shown. In the illustrated form, the flow restrictor 100 in a specially designed internal thread 62 in the shaft 64 screwed the drill bit.

In den nachstehenden Ansprüchen und in der vorstehenden Beschreibung wird, soweit der Kontext aufgrund von expliziten Aussagen oder notwenigen Voraussetzungen nichts anderes ergibt, das Wort „aufweisen” und Variationen, wie zum Beispiel „weist auf” oder „aufweisen” in einer umfassenden Weise verwendet, das heißt, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale wiederzugeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung weiterer Merkmale in den verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens auszuschließen, wie sie hier offenbart wurden.In the claims below and in the foregoing description, unless the context dictates otherwise, based on explicit statements or necessary assumptions, the word "comprising" and variations, such as "pointing to" or "comprising" are used in a comprehensive manner, that is, to reflect the presence of the specified features, but not to preclude the presence or addition of further features in the various embodiments of the apparatus and method as disclosed herein.

Claims

A flow restrictor having a body adapted to restrict fluid flow through a drill rod passage, the body having a coupling for engaging the body in the rod passage, the body having an upstream fluid receiving passageway, a downstream fluid dispensing passageway, and a body Has restricted diameter passage between said passages to limit fluid flow in the drill rod passage.

The flow restrictor of claim 1, wherein the passages are concentric with each other along a longitudinal central axis of the drill rod passage.

The flow restrictor of claim 1 or 2, wherein the diameter of the restricted diameter passageway is between about 25% to about 50% of the diameter.

A flow restrictor according to any one of the preceding claims, wherein the restricted diameter passageway has a circular cross-section.

A flow restrictor according to any one of the preceding claims, wherein the upstream fluid receiving passageway tapers inwardly from its upstream end to the restricted diameter passageway.

The flow restrictor of claim 5, wherein the upstream end of the passageway has a diameter that is greater than about 60% of that of the drill rod passageway.

A flow restrictor according to any one of the preceding claims, wherein the downstream fluid-dispensing passageway has a polygonal cross-section.

A flow restrictor according to claim 7, wherein said polygonal cross-section is hexagonal, star-shaped, square or a rectangular slot.

A flow restrictor according to claim 7 or 8, wherein the polygonal cross-section is adapted to receive a complementarily shaped head of a rotary drive tool.

The flow restrictor of any one of claims 6 to 9, wherein the downstream fluid dispensing passageway has a similar diameter to the upstream end of the upstream fluid receiving passageway.

A flow restrictor according to any one of the preceding claims, wherein the coupling is a thread which is disposed on an outer surface of the body and the thread is complementary to a thread on the inner wall of the boring bar defining the passage therethrough.

A flow restrictor comprising a body configured to restrict fluid flow through a drill rod passage, the body having an internal passageway allowing fluid flow through the body, and an external thread adapted for engaging with internal threads placed in the drill rod passage, the limiter being configured to be located in use within an end of the drill rod in use to permit connection of a drill bit with that drill rod end to a threaded shank of the drill bit which is integral with the internal thread the boring bar engages.

A boring bar assembly having a boring bar having a borehole passageway for passage of a fluid stream, wherein a flow restrictor is disposed in the boring bar passageway and has a body adapted to restrict fluid flow through the borehole passageway.

The wellbore assembly of claim 13, wherein the flow restrictor is disposed within one end of a drill rod and the drill rod has a coupling at the respective drill rod end for engaging a drill bit to connect the drill bit to the drill rod.

A drill bit assembly having a shank adapted to tightly engage a drill rod, the drill bit having at least one internal passageway capable of communicating with a drill rod passageway of the drill rod for receiving fluid flow therefrom the drill bit further comprises a flow restrictor having a body configured to restrict fluid flow in the drill bit passageway or a fluid flow entering the drill bit passageway.

The drill rod assembly of claim 15, wherein the flow restrictor is separate from the drill bit and connected to the drill bit.

The drill bit assembly of claim 16, wherein the flow restriction is disposed in the drill bit passageway.