DE1191768B - Bohrgeraet - Google Patents

Bohrgeraet

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DE1191768B
DE1191768B DEB59940A DEB0059940A DE1191768B DE 1191768 B DE1191768 B DE 1191768B DE B59940 A DEB59940 A DE B59940A DE B0059940 A DEB0059940 A DE B0059940A DE 1191768 B DE1191768 B DE 1191768B
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DE
Germany
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drilling
borehole
drilling tool
vibration device
carrier
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DEB59940A
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English (en)
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Soeding & Halbach J C
Original Assignee
Soeding & Halbach J C
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Publication date
Application filed by Soeding & Halbach J C filed Critical Soeding & Halbach J C
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Priority to CH1246361A priority patent/CH400969A/de
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Publication of DE1191768B publication Critical patent/DE1191768B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Bohrgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrgerät mit einem Bohrwerkzeug, das von einem mit ihm fest verbundenen Vibrationsgerät angetrieben ist.
  • Es ist bereits bekannt, Bohrungen als Schlagbohrung durchzuführen, wobei in einer bestimmten Zeiteinheit eine Anzahl von Schlägen gegen das sich drehende oder auch gegen Drehung gesicherte Bohrwerkzeug ausgeübt wird. Diese Schlagbohrungen sind jedoch auf vergleichsweise kurzen Vortrieb beschränkt. Bei der Herstellung tiefer Bohrlöcher wendet man auch bereits ein schlagendes Prinzip an, das sich jedoch darin erschöpft, daß das Werkzeug angehoben, etwas gedreht und dann wieder fallen gelassen wird.
  • Die Wirkung von Vibrationen auf Werkzeuge und der damit erzielbare höhere Nutzeffekt ist an sich bereits bekannt. Durch die Erfindung soll ein Bohrgerät zum Vortreiben von Bohrlöchern mit einem mittels eines Vibrationsgerätes angetriebenen Werkzeug geschaffen werden, das es ermöglicht, nicht nur kurze Bohrlöcher, wie sie beispielsweise als Sprenglöcher vorgetrieben werden, sondern ausreichend tiefe Bohrlöcher beliebigen Durchmessers vorzutreiben.
  • Es ist bereits ein elektromagnetisch angetriebenes Stoßbohrwerkzeug für Tiefbohrungen bekannt, bei dem ein elektromagnetischer Vibrator in einer Seilhülse angeordnet ist, welcher über diese Seilhülse das Bohrwerkzeug in vertikaler Richtung in Schwingungen.versetzt (deutsche Patentschrift 959 995).
  • Bei einem anderen schwingenden Bohrverfahren (deutsche Patentschrift 932182) ist innerhalb eines Rohres ein Innengestänge eingesetzt, das sich an die Innenwand des Rohres anlegt und daran haftet, aber abrollen kann. Durch Verdrehen des Gestänges über eine Kreuzgelenkverbindung mittels eines Motors rollt die Stange ab und erzeugt dabei horizontal gerichtete Schwingkräfte.
  • Mit beiden Geräten ist es jedoch nicht möglich, ausreichend tiefe Bohrlöcher beliebigen Durchmessers vorzutreiben, weil es dazu einer Drehbewegung des Bohrgerätes bedarf, die bisher nur von außen her auf das Bohrwerkzeug übertragen werden konnte.
  • Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, daß das Vibrationsgerät z. B. ein Unwucht- oder Schlaggerät exzentrisch zur Bohrlochachse mit dem Bohrwerkzeug verbunden ist und Schwingungen ausführt, die in eine in Achsrichtung des Bohrloches und in eine tangential zum Bohrloch angreifende Komponente zeriegbar sind. Damit ist es beispielsweise bei Bohrmeißeln möglich, ein Bohrloch von beliebigem Durchmesser vorzutreiben oder beispielsweise bei der Verw;.ndung von Rollenbohrmeißeln ein Vorbohrloch in beliebiger Weise zu erweitern und dabei gegebenenfalls Durchmesser bis zu 2 m und mehr zu erreichen.
  • Ein besonderer Vorteil des Erfindungsprinzips ist darin zu sehen, daß Gestänge und Verbindungselemente mit Ausnahme von einfachen Zuführungskabeln oder -leitungen für den Antriebsmotor des V ibrationsgerätes vollständig in Wegfall kommen können, d. h., daß das Bohrwerkzeug lediglich gestängelos im Bohrloch zentrisch geführt wird. Es bedarf dann nur einer Aufhängevorrichtung für das Gerät, die es ermöglicht, das Gerät gegebenenfalls aus dem Bohrloch wieder zu entfernen.
  • Selbstverständlich schließt die Erfindung eine Konstruktion nicht aus, bei der die Drehbewegung nicht durch das Zusammenwirken der Antriebskomponenten des Vibrationsgerätes, sondern zusätzlich dazu oder allein durch einen eigenen Antrieb, beispielsweise über ein Gestänge, bewirkt wird.
  • Das Erfindungsprinzip ist auch auf das Erweitern von Bohrlöchern mittels eines Gerätes mit an radialen Armen angeordneten Schneidwerkzeugen anwendbar.
  • Bei den bekannten Geräten dieser Art erfolgt der Antrieb über ein die radialen Arme tragendes Gestänge, wobei sich die am Ende der radialen Arme sitzenden Schneidwerkzeuge, die vorzugsweise die Form von Schneidrollen aufweisen, über der Sohle des entsprechenden Bohrloches abwälzen und diese dadurch absenken.
  • Der Bohreffekt bei solchen Geräten ist im Vergleich zu der aufgewendeten Maschinenleistung verhältnismäßig gering. Außerdem ist in vielen Fällen die Anordnung des Gestänges hinderlich. Durch die angegebene Änderung des Erfindungsprinzips mit dem Ziel der Anpassung an die Probleme beim Erweiterungsbohren, lassen sich diese Schwierigkeiten vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß in Anwendung des Prinzips der exzentrischen Anordnung des Vibrationsgerätes, derart, daß seine Kraftrichtung in eine in Achsrichtung des Bohrloches und in eine tangential zum Bohrloch angreifende Komponente zerlegbar ist, dadurch erreicht, daß an einem im Vorbohrloch geführten Träger vertikal verschwenkbare Arme angeordnet sind, die an ihrem freien Ende ein Bohrwerkzeug und zwischen diesem Bohrwerkzeug und ihrem Drehpunkt am Träger das Vibrationsgerät tragen. Die Arme sind dabei gegenüber dem Träger vorzugsweise abgefedert.
  • Zur Erläuterung der zur Anwendung kommenden, durch das, Vibrationsgerät erzeugten Schwingungen sei noch auf folgendes hingewiesen. Führt ein zu einer Achse exzentrischer Massenpunkt um diese Achse eine kreisende Bewegung aus, dann werden die Lager dieser Achse im Sinne einer Kreisschwingung beansprucht. Die gleiche Beanspruchung ergibt sich bei Belastung der Achse durch zueinander senkrecht schwingende Massenpunkte, deren Bewegungsrichtungen sich in dieser Achse schneiden, wenn diese beiden Bewegungen so aufeinander abgestimmt sind, daß bei maximalem Ausschlag des einen Massenpunktes der andere seinen Nullwert, d. h. den Ort der Achse durchläuft. Selbstverständlich läßt sich diese überlegung umkehren, so daß eine Kreisschwingung als Kombination zweier zueinander senkrechter Schwingungen angesehen werden kann.
  • Durch Kombination zweier gegenläufiger Kreisschwingungen lassen sich gerichtete lineare Schwingungen beliebiger Neigung gegen die Vertikale erzeugen, die ebenfalls als aus einer Vertikalkomponente und einer Horizontalkomponente zusammengesetzt aufgefaßt werden können und zur Verwirklichung des Erfindungsprinzips herangezogen werden können.
  • Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar in F i g. 1 ein Gerät zur Herstellung eines Bohrloches mit Hilfe eines mit Rollenmeißeln bestückten Bohrwerkzeugkopfes, F i g. 2 ein Gerät zur Herstellung eines Erweiterungsbohrloches, insbesondere unter Verwendung von Rollenmeißeln, und F i g. 3 ein Gerät zur Herstellung eines Erweiterungsbohrloches mit Hilfe von Rollenmeißeln, bei dem jedoch das Vibrationsgerät mit dem Rollenmeißel eine Einheit bildet.
  • Man erkennt aus F i g. 1 einen oberen Teil 1 mit einer Befestigungsöse 2, an der das gesamte Gerät aufgehängt ist. Die von oben her geführten Vorrichtungen zur Energiezufuhr zu dem Vibrationsgerät sind in der Zeichnung der ürbersichtlichkeit halber weggelassen. Der Teil 1 ist mit Hilfe der Führungen 3 im Bohrloch 4 geführt. Er trägt den Antriebsmotor 5 des Vibrationsgerätes 6, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel über Riemenscheibenantrieb 7 angetrieben wird. Das Vibrationsgerät 6 sitzt an dem zweiten Teil 8 des Gerätes, der mit Hilfe der Führungen 9 im Bohrloch geführt ist und' an seinem unteren Ende einen Rollenmeißel 10 mit den Rollen 11, 12 trägt. Der Antriebsmotor 5 und das Vibrationsgerät 6 sind gegenseitig durch Federn 13 abgestützt. Selbstverständlich kann der Antriebsmotor 5 auch ein geschlossenes Aggregat mit dem Vibrationsgerät 6 bilden. Die wiedergegebene Ausführungsform ist deshalb nur als Ausführungsbeispiel gedacht.
  • Man kann die in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsformen auch dahingehend abändern, daß man ein übliches Aggregat mit dem Rollenmeißel 10 verwendet, das beispielsweise von über Tage mit Hilfe eines Gestänges in eine Drehbewegung versetzt wird, wobei man die Vortriebswirkung dieses Gerätes durch Anbau des Vibrationsgerätes 5, 6 wesentlich erhöhen kann, wie die Erfahrung gezeigt hat.
  • Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind ebenfalls wieder ein Oberteil 21 und ein unterer Teil 28 vorgesehen, wobei in diesem Fall das Bohrwerkzeug in Form einer Bohrrolle 22 zwischen den beiden Führungen 23 und 29 sitzt. Ansonsten entspricht diese Konstruktion im wesentlichen der nach F i g. 1. Man erkennt bei 26 das Vibrationsgerät, bei 25 dessen Antriebsmotor und bei 27 den Riemenantrieb zwischen den Teilen 25 und 26.
  • F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der den einzelnen Bohrrollen die Vibrationsgeräte unmittelbar zugeordnet sind. Ein Träger 31 ist mit Hilfe der Führungen 32 und 33 im Bohrloch 34 geführt. An ihm sind durch Gelenke bei 35 und 36 Arme 37 und 38 befestigt, die je ein Vibrationsgerät 39 und 40 aufnehmen. Dieses Vibrationsgerät besteht aus einem Antriebsmotor und einem Vibrationsteil und kann in an sich bekannter Weise beliebig ausgebildet sein. Bei 41 und 42 sind diese Arme 37 und 38 federnd gegen den Träger 31 abgestützt. Bei 43 und 44 erkennt man die Bohrrollen.
  • Selbstverständlich können die in den Zeichnungen wiedergegebenen Bohrwerkzeuge durch jede andere Ausführungsform eines Bohrwerkzeuges ersetzt werden. Auch bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist auf die Zuführung der Energie zu den einzelnen Vibrationsgeräten nicht eigens hingewiesen. Diese erfolgt in dem Fachmann naheliegender oder an sich bekannter Weise.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Bohrgerät mit einem Bohrwerkzeug, das von einem mit ihm fest verbundenen eigenangetriebenen Vibrationsgerät angetrieben ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Vibrationsgerät exzentrisch zur Bohrlochachse mit dem Bohrwerkzeug verbunden ist und Schwingungen ausführt, die in eine in Achsrichtung des Bohrloches und in eine tangential zum Bohrloch angreifende Komponente zerlegbar sind. z. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug gestängelos im Bohrloch zentrisch geführt ist. 3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem im Vorbohrloch geführten Träger (31) vertikal verschwenkbare Arme (37, 38) angeordnet sind, die an ihrem freien Ende ein Bohrwerkzeug (43, 44) und zwischen diesem Bohrwerkzeug (43, 44) und ihrem Drehpunkt (35, 36) am Träger (31) das Vibrationsgerät (39, 40) tragen. 4. Bohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (37, 38) gegenüber dem Träger (31) abgefedert sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 932182, 959 995; USA.-Patentschriften Nr. 1430 473, 2 203 998.
DEB59940A 1960-11-02 1960-11-02 Bohrgeraet Pending DE1191768B (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEB59940A DE1191768B (de) 1960-11-02 1960-11-02 Bohrgeraet
CH1246361A CH400969A (de) 1960-11-02 1961-10-28 Bohrgerät mit einem Bohrwerkzeug
BE609785A BE609785A (fr) 1960-11-02 1961-10-31 Appareil à foncer les trous de sonde.

Applications Claiming Priority (1)

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DEB59940A DE1191768B (de) 1960-11-02 1960-11-02 Bohrgeraet

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DE1191768B true DE1191768B (de) 1965-04-29

Family

ID=6972654

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DEB59940A Pending DE1191768B (de) 1960-11-02 1960-11-02 Bohrgeraet

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989000235A1 (en) * 1987-06-29 1989-01-12 Bechem, Hannelore Cutting or roller bit
US5771985A (en) * 1996-10-08 1998-06-30 Jaworski; Bill L. Earth penetrating apparatus for obtaining sediment samples, driving instrument probes, pilings, or sheet pilings

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US1430473A (en) * 1921-07-25 1922-09-26 Forest R Stoll Electromagnetic well-drilling machine
US2203998A (en) * 1938-08-15 1940-06-11 John Eastman H Expansion bit and reamer
DE959995C (de) * 1955-04-28 1957-03-14 Godfrey L Cabot Inc Elektromagnetisch angetriebenes Stossbohrwerkzeug fuer Tiefbohrungen
DE932182C (de) * 1953-07-16 1957-03-28 Wolfgang Dr-Ing Herbold Schwingendes Bohrverfahren

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