DE1147548B

DE1147548B - Earth drill with turbine drive for removing drill cores

Info

Publication number: DE1147548B
Application number: DEE14138A
Authority: DE
Original assignee: Neyrpic SA
Current assignee: Neyrpic SA
Priority date: 1957-05-16
Filing date: 1957-05-16
Publication date: 1963-04-25

Description

Erdbohrgerät mit Turbinenantrieb zur Entnahme von Bohrkernen Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät mit Turbinenantrieb zur Entnahme von Bohrkernen mit Hilfe eines Kernrohres, das innerhalb einer den Läufer der Turbine bildenden und die Bohrkrone tragenden Hohlwelle gelagert ist und von einem mit dem Ständer der Turbine fest verbundenen Tragrohr gehalten wird, welches den oberen Teil des zweiteiligen Turbinengehäuses bildet.Earth drilling machine with turbine drive for removing drill cores The invention relates to an earth drilling machine with turbine drive for removing drill cores with the aid a core tube that forms the rotor of the turbine inside a and the drill bit bearing hollow shaft is mounted and fixed by one with the stator of the turbine connected support tube is held, which is the upper part of the two-part turbine housing forms.

Es ist bekannt, beim Bohrverfahren mit Turbinenantrieb zur Entnahme einer Bodenprobe in Form eines Bohrkernes die übliche Bohrturbine durch ein Erdbohrgerät zur Entnahme von Bohrkernen zu ersetzen.It is known in the drilling process with turbine drive for extraction a soil sample in the form of a drill core, the usual drilling turbine through an earth drilling rig to replace for the removal of drill cores.

Bei einem solchen Erdbohrgerät ist die Turbine mit einer Hohlwelle ausgestattet, die den Läufer der Turbine bildet und an ihrem unteren Ende eine Bohrkrone trägt. Diese Bohrkrone hat in ihrer Mitte einen freien Durchgang von einem bestimmten Durchmesser, so daß beim Bohren mit dieser Krone ein Zylinder aus Erdreich in der Mitte der Bohrung stehenbleibt. Dieser Zylinder aus Erdreich bildet einen Bohrkern.In such an earth drilling device, the turbine is with a hollow shaft equipped, which forms the runner of the turbine and at its lower end a drill bit wearing. This drill bit has a free passage of a certain one in its center Diameter, so that when drilling with this crown a cylinder of soil in the Stops in the middle of the hole. This soil cylinder forms a drill core.

Zur Aushebung eines solchen Bohrkernes ist es weiter bekannt, in das Innere der Hohlwelle des Erdbohrgerätes ein herausnehmbares Kernrohr einzuführen. Dieses Kernrohr trägt an seinem oberen Ende einen Kopf. der es an diesem Ende verschließt. Dieser Kopf ruht auf einem Passungssitz, der zentral in dem mit dem Ständer der Turbine fest verbundenen Tragrohr angeordnet ist, wobei das Tragrohr den oberen Teil des zweiteiligen Turbinengehäuses bildet. Der Passungssitz zwischen dem Kopf des Kernrohres und dem Ständer der Bohrturbine ist dabei so dicht, daß jedes Eindringen von Schlamm in das Innere des Kernrohres verhindert wird. Dabei wird der Kopf des Kernrohres durch den von oben wirkenden Druck des die Turbine antreibenden Antriebsmediums fest auf seinem Passungssitz im Ständer der Bohrturbine gedrückt.To excavate such a drill core, it is also known in the Introduce a removable core tube inside the hollow shaft of the earth auger. This core tube has a head at its upper end. that closes it at this end. This head rests on a snug fit that is central to that with the stand of the Turbine fixedly connected support tube is arranged, the support tube the upper Forms part of the two-part turbine housing. The snug fit between the head the core tube and the stand of the drilling turbine is so tight that any penetration of sludge into the interior of the core tube is prevented. The head of the Core tube by the pressure acting from above of the drive medium driving the turbine pressed firmly on its snug fit in the stand of the drilling turbine.

Das Kernrohr ist an seinem unteren offenen Ende mit in das Innere des Kernrohres eingreifenden Klinken und Federn ausgestattet, die zum Abtrennen des in das Kernrohr eintretenden Bohrkernes dienen. Die Klinken sind außerdem so angeordnet, daß dann, wenn der in das Kernrohr eingetretene Kern vom Erdreich abgetrennt ist, er durch die Klinken innerhalb des Kernrohres gehalten wird, so daß bei abgestelltem Turbinenantrieb das Kernrohr an seinem Kopf nach oben aus der Turbine und der Hohlwelle herausgezogen werden kann und der Kern, d. h. die entnommene Bohrprobe, der bezweckten Untersuchung zugänglich gemacht werden kann. Zu Beginn des Bohrvorganges mit dem Erdbohrgerät zur Entnahme von Bohrkernen füllt sich das Kernrohr mit dem im Bohrloch befindlichen Bohrschlamm, durch den dann, sofern kein Entleerungsweg aus dem Kernrohr vorgesehen ist, das Eindringen des Kernes in das Kernrohr verhindert oder zumindest weitgehend behindert wird.The core tube is at its lower open end with in the interior the core tube engaging pawls and springs equipped for cutting of the drill core entering the core tube. The handles are also like that arranged that when the core which has entered the core tube is separated from the soil is, it is held by the pawls inside the core tube, so that when turned off Turbine drive the core tube at its head upwards out of the turbine and the hollow shaft can be pulled out and the core, i.e. H. the drill sample taken, the intended Investigation can be made accessible. At the beginning of the drilling process with the The core tube fills with the one in the borehole located drilling mud, through which then, provided there is no drainage path from the core pipe is provided, the penetration of the core into the core tube is prevented or at least is largely hindered.

Dieser Nachteil wurde bisher bei der bekannten Anordnung dadurch auszugleichen gesucht, daß das Innere des Kernrohres durch ein Auslaufventil mit dem zwischen dem Kernrohr und der Hohlwelle der Turbine liegenden Ringraum verbunden wurde. Diese bekannte Anordnung schafft jedoch nur eine mangelhafte Entleerungsmöglichkeit für den Bohrschlamm, denn in dem Ringraum zwischen dem äußeren Mantel des Kernrohres und dem inneren Mantel der Hohlwelle herrscht ein Druck, der dem Druck des Bohrschlammes am Eingang der Turbine nahezu gleich ist. Dieser Druck entspricht dem Druck der Schlammsäule, vermehrt um den Arbeitsdruck der Turbine, und liegt in der Größenordnung von einigen zehn Kilogramm. Daher wird auch dieser Gegendruck in einem gewissen Ausmaß dem Eintritt des Bohrkernes in das Innere des Kernrohres entgegenwirken.This disadvantage has hitherto been compensated for in the known arrangement sought that the interior of the core tube through an outlet valve with the between the core tube and the hollow shaft of the turbine lying annulus was connected. These known arrangement, however, only creates an inadequate emptying option for the drilling mud, because in the annular space between the outer jacket of the core pipe and the inner jacket of the hollow shaft is at a pressure equal to that of the drilling mud at the entrance of the turbine is almost the same. This pressure corresponds to the pressure of the Sludge column, increased by the working pressure of the turbine, and is in the order of magnitude of a few tens of kilograms. Therefore, this counter pressure is also to a certain extent Counteract the extent to which the drill core enters the interior of the core tube.

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß das Kernrohr an seinem oberen Ende eine Verbindung zu dem das Tragrohr der Turbine umgebenden Raum, d. h. zum Bohrloch selbst, besitzt. Dabei wird zweckmäßigerweise die Verbindung durch einen Durchgangskanal im oberen festen Teil der Turbine angebracht.According to the invention, this disadvantage is eliminated in that the core tube at its upper end a connection to the one surrounding the support tube of the turbine Space, d. H. to the borehole itself. The connection is expediently attached through a through duct in the upper fixed part of the turbine.

Der Druck, der am oberen Ende des Kernrohres herrscht, liegt damit auf der Höhe des Ausgangsdruckes der Bohrturbine, d. h., er entspricht lediglich dem Druck der oberhalb der Bohrturbine lagernden Bohrschlammsäule. Dieser Druck ist mithin kleiner als der Druck, der am unteren Ende des Kernrohres herrscht, wodurch der Bohrkern leicht in das Innere des Kernrohres eindringen kann.The pressure that prevails at the upper end of the core tube is thus at the level of the outlet pressure of the drilling turbine, d. i.e., it only corresponds the pressure of the drilling mud column located above the drilling turbine. This pressure is therefore smaller than the pressure that prevails at the lower end of the core tube, which means the drill core can easily penetrate into the interior of the core tube.

Vorteilhafter Weise wird bei dem Erdbohrgerät gemäß der Erfindung in den konischen, am Tragrohr eingearbeiteten Sitz des das Kernrohr abschließenden Kopfstückes eine Ringnut eingeschnitten, welche über eine Bohrung mit der Außenseite des Tragrohres verbunden ist und die in eine die Verbindung zum Kernrohr herstellende Bohrung einmündet.Advantageously, in the earth drilling device according to the invention in the conical seat incorporated in the support tube of the closing tube of the core tube Head piece cut an annular groove, which has a hole with the outside of the support tube is connected and in a connecting to the core tube producing Bore opens.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt einen senkrechten Axialschnitt durch ein Erdbohrgerät mit Turbinenantrieb zur Entnahme von Bohrkernen gemäß der Erfindung.In the figure, an embodiment of the invention is shown. The figure shows a vertical axial section through an earth drilling device with turbine drive for removing drill cores according to the invention.

Der die Meißelrollen 2 tragende Rollenmeißel 1 ist mit dem unteren Ende der Hohlwelle 3 der Turbine verschraubt. Diese Hohlwelle trägt an ihrem oberen Ende die Laufschaukeln 6 und bildet mithin den Läufer der Turbine. In die Laufschaufeln 6 greifen die Leitschaufeln 7 des den Ständer der Turbine bildenden Tragrohres 13 ein. Die Hohlwelle ist bei 4 im unteren Ende 5 des Ständers das, Turbinengehäuses durch ein nicht dargestelltes kombiniertes Quer- und Längslager drehbar geführt.The roller bit 1 carrying the chisel rollers 2 is with the lower one Screwed end of the hollow shaft 3 of the turbine. This hollow shaft carries on its upper The end of the swing swings 6 and thus forms the runner of the turbine. In the blades 6 grip the guide vanes 7 of the support tube 13 forming the stator of the turbine a. The hollow shaft is at 4 in the lower end 5 of the stator, the turbine housing rotatably guided by a combined transverse and longitudinal bearing, not shown.

Ein Kernrohr ist in die Hohlwelle 3 der Turbine eingesetzt und durchläuft diese vom oberen Teil des Ständers bis zur Bohrkrone. Es besteht aus einem unteren Teil 8, das eine genügende Länge hat, um den Bohrkern aufzunehmen, und aus einem oberen Teil 9, das durch das Kopfstück 11 abgeschlossen ist. Die Verbindung zwischen den Teilen 8 und 9 wird durch ein Zwischenstück 10 gebildet, das ein Abflußventil 15 enthält. Der mit dem oberen Teil 9 des Kernrohres verbundene Kopf 11 sitzt bei eingesetztem Kernrohr auf einem konischen, am Tragrohr angebrachten Sitz 12.A core tube is inserted into the hollow shaft 3 of the turbine and runs through it from the upper part of the stator to the drill bit. It consists of a lower part 8, which is of sufficient length to accommodate the drill core, and an upper part 9 which is closed by the head piece 11. The connection between the parts 8 and 9 is formed by an intermediate piece 10 which contains a drain valve 15. The head 11 connected to the upper part 9 of the core tube sits on a conical seat 12 attached to the support tube when the core tube is inserted.

Das untere Ende de@-Kernrohres ist an der Stelle 14 im Bohrkopf drehbar gelagert und trägt dort Gruppen von Klinken oder Federn zur Abtrennung und Festhaltung des Bohrkernes. Das Abflußventil 15 ist ein Kugelventil, das in einen Hohlraum 16 mündet. Bei den bekannten Anordnungen ist dieser Hohlraum 16 durch eine seitliche Bohrung mit dem Ringraum 17 verbunden, der zwischen dem äußeren Mantel des Kernrohres und dem inneren Mantel der Hohlwelle 3 der Turbine liegt. Im Gegensatz dazu wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Hohlraum 16 durch einen zentralen Kanal 18 mit dem oberen Teil 9 des Kernrohres verbunden, wobei im Kopfstück 11 ein Winkelkanal 1.9 angebracht ist, der in eine in dem Sitz 12 des Tragrohres 13 angebrachte kreisförmige Ringnut 20 einmündet. Diese Ringnut ist durch einen radialen Kanal 21 mit dem Bohrloch verbunden. Durch die Ringnut 20 ist die Verbindung des Winkelkanals 19 mit dem Bohrloch in jeder radialen Stellung des Kernrohres bei seinem Einsatz in die Hohlwelle hergestellt.The lower end of the core tube can be rotated at point 14 in the drill head stored and carries groups of pawls or springs there for separation and retention of the drill core. The drain valve 15 is a ball valve which is inserted into a cavity 16 flows out. In the known arrangements, this cavity 16 is through a lateral Bore connected to the annular space 17 between the outer jacket of the core tube and the inner jacket of the hollow shaft 3 of the turbine is located. In contrast, will in the arrangement according to the invention, the cavity 16 through a central channel 18 connected to the upper part 9 of the core tube, with an angle channel in the head piece 11 1.9 is attached, the in a mounted in the seat 12 of the support tube 13 circular Annular groove 20 opens. This annular groove is through a radial channel 21 with the borehole tied together. The connection of the angular channel 19 to the borehole is through the annular groove 20 produced in every radial position of the core tube when it is inserted into the hollow shaft.

Die Abdichtung zwischen dem Kopfstück 11 des Kernrohres und seinem Sitz 12 auf dem Tragrohr 13 wird zweckmäßigerweise durch einen Satz Kautschukdichtungen hergestellt, die nicht dargestellt sind. Diese Dichtungen dienen vornehmlich dazu, den Kopf 11. und seinen Sitz 12 gegenüber dem die Bohrturbine durchlaufenden Antriebsmedium abzudichten.The seal between the head piece 11 of the core tube and his Seat 12 on the support tube 13 is expediently supported by a set of rubber seals produced, which are not shown. The main purpose of these seals is to the head 11 and its seat 12 opposite the drive medium passing through the drilling turbine to seal.

Bei abgestelltem Bohrturbinenantrieb kann das Kernrohr an seinem Kopf 11 erfaßt und aus der Turbine ausgehoben werden, wodurch der im unteren Teil 8 des Kernrohres befindliche Bohrkern der Untersuchung zugänglich gemacht wird.When the drilling turbine drive is switched off, the core pipe can be at its head 11 are detected and excavated from the turbine, whereby the in the lower part 8 of the Core tube located drill core is made accessible to the investigation.

Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Erdbohrgerät den Einbau des Kugelventils 15 sehr nahe am Kopfstück 11 des Kernrohres, wobei dieses sogar in Abänderung der Darstellung im Kopf selbst angebracht sein kann. Dadurch wird der nutzbare Teil 8 des Kernrohres verlängert, und ein längerer Kern kann ausgehoben werden.Finally, the earth drilling device according to the invention enables installation of the ball valve 15 very close to the head piece 11 of the core tube, this even may be appropriate in modification of the representation in the head itself. This will the usable part 8 of the core tube is extended, and a longer core can be dug will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Earth drilling machine with turbine drive for extraction of drill cores with the help of a core tube, which is inside one of the rotor of the turbine forming and the drill bit carrying hollow shaft is mounted and of one with the Stand of the turbine is held firmly connected to the supporting tube, which is the upper Forms part of the two-part turbine housing, characterized in that the core tube (8) at its upper end a connection to the one surrounding the support tube (13) of the turbine Space, d. H. to the borehole.

2. Earth drilling device according to claim 1 with a that The head piece that closes the core tube, which is connected to the support tube by a conical Seat is held, characterized in that an annular groove (20) in this seat is incised, which via a bore (21) with the outside of the support tube (13) is connected and in which further a connection to the core tube (8) producing Bore (19) opens.