DE1244688B

DE1244688B - Device for rotary or rotary percussion drilling in any earth formations

Info

Publication number: DE1244688B
Application number: DEG46587A
Authority: DE
Inventors: Raymond Graipin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-04-13
Filing date: 1966-04-13
Publication date: 1967-07-20

Description

Vorrichtung zum Dreh- oder Drehschlagbohren in beliebigen Erdformationen Es sind bereits die verschiedensten Bohrverfahren entwickelt worden, die auf die Natur der zu bohrenden Erdformation abgestellt waren.Device for rotary or rotary percussion drilling in any earth formations A wide variety of drilling methods have already been developed based on the Nature of the earth formation to be drilled.

In Felsgestein erfolgt das Bohren entweder unter Anwendung eines Schlagbohrverfahrens mit Trocken-oder Naßbohrern, Luft- oder wasserbetriebenen Bohrmaschinen, wie sie in Gruben eingesetzt werden, oder nach einem Drehbohrverfahren, das mit klarem Wasser oder Bohrspülungen arbeitet.In rock, drilling is either done using a percussion drilling process with dry or wet drills, air or water powered drills like them be used in pits, or after a rotary drilling process with clear water or drilling fluids is working.

In lockeren Formationen benutzt man hauptsächlich das Stoßbohren mit Hilfe eines trocken oder mit Wasserspülung arbeitenden Bohrmeißels.In loose formations, push drilling is mainly used With the help of a dry or water-flushed drill bit.

Fehlt der Erdformation der Zusammenhalt, so wird das Bohrloch innen mit Rohren ausgekleidet, die nach einem Stoßverfahren, gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Bohrvorgang, eingebracht werden. Ein weiteres, weniger verbreitetes Verfahren besteht in der Anwendung von Bohrgestängen, die auf dem Prinzip der archimedischen Schraube aufgebaut sind. Diese arbeiten ohne Wasserzuführung und zeigen hinsichtlich Bohrfortschritt sehr gute Ergebnisse, unter der Voraussetzung allerdings, daß es nicht um die Ermittlung der genauen Lage bezüglich der Tiefe der Bodenprobe geht.If the earth formation lacks cohesion, the borehole becomes inside lined with pipes, after a butt joint process, possibly simultaneously with the drilling process. Another less common practice consists in the use of drill pipes based on the Archimedean principle Screw are built. These work without water supply and show with regard to Drilling progress very good results, provided that it it is not about determining the exact location with regard to the depth of the soil sample.

Verlaufen im Boden von oben nach unten lockere, nicht verfestigte Schichten abwechselnd mit felsigen Schichten und ist aus verschiedenen Gründen (zu große Spülungsverluste, Wasserzuflüsse, Schwierigkeiten beim Einbau der Ausrüstung usw.) die Verwendung von Bohrschlamm unerwünscht, so besteht eine erste Lösung bei Rotary-Drehbohrmaschinen darin, daß gleichzeitig mit dem Bohrwerkzeug eine Verrohrung durch Erdformationen mit unterschiedlichem Zusammenhalt niedergebracht wird. Hierzu sieht man zweckmäßig am Fuß der Verrohrung einen verzahnten Schuh vor, der über den Außendurchmesser der Rohre vorsteht.Loosely, not consolidated, run in the ground from top to bottom Layers alternate with rocky layers and is for various reasons (too large flushing losses, water inflows, difficulties installing the equipment etc.) the use of drilling mud is undesirable, there is a first solution at Rotary drilling machines in that at the same time with the drilling tool a casing is brought down by earth formations with different cohesion. For this it is useful to see a toothed shoe at the foot of the piping, which over protrudes the outer diameter of the pipes.

Dieser Schuh arbeitet als Ringschneidwerkzeug und soll die gleiche Rolle spielen wie die Bohrschneiden von druckluftbetätigten Grubenbohrmaschinen.This shoe works as a ring cutting tool and is meant to be the same This role is played by the cutting edges of compressed air-operated pit drilling machines.

Diese Lösung weist aber die folgenden Nachteile auf: 1. In verschiedenen Erdformationen ist es schwierig, dem Rohr eine kreisförmige Bewegung zu erteilen, um so den richtigen Angriff des Schuhs zu begünstigen; 2. der auf den Fuß durch die Masse übertragene Stoß, die auf den Kopf der Verrohrung auftrifft, wird mit steigender Länge der Verrohrung ; immer mehr abgedämpft, was zu einem immer geringeren Bohrwirkungsgrad führt; 3. in Fällen, wo die Erfdormationen einen erheblichen Druck auf die Rohre ausüben, besteht nicht die Möglichkeit, diese genügend weit nach unten zu schieben, was die Verwendung von Teleskoprohren erforderlich macht; 4. selbst wenn die Erdformationen auf die Rohre keine erhebliche Druckkraft ausüben sollten, so besteht nach beendeter Bohrung doch immer eine nicht geringe Schwierigkeit beim Ziehen der Rohre, was wiederum zu einem erheblichen Zeitverlust führt.However, this solution has the following disadvantages: 1. In various Earth formations it is difficult to impart circular motion to the pipe, so as to favor the correct attack of the shoe; 2. the one on the foot through the mass transmitted shock that hits the head of the casing is with increasing length of tubing; more and more subdued, resulting in an increasingly lower level Drilling efficiency leads; 3. in cases where the information is a significant pressure exerting on the pipes, there is no way to bring them down far enough to push, which requires the use of telescopic tubes; 4. yourself if the earth formations should not exert a significant compressive force on the pipes, so there is always a not inconsiderable difficulty when drilling is complete Pulling the pipes, which in turn leads to a considerable loss of time.

5. Darüber hinaus führt aber die Anwendung eines dieser Geräte bei Wasserspülung unter Druck zum Hochbringen des Bohrschmandes dazu, daß der Feuchtigkeitszustand der Erdformation merklich verändert wird. Wenn nun aber in situ die Festigkeit des Bodens in der Tiefe gemessen werden soll, so sind die erhaltenen Ergebnisse völlig verfälscht.5. In addition, however, the use of one of these devices leads to Water flushing under pressure to bring up the drilling debris to the level of moisture the earth formation is noticeably changed. But if the strength of the If the depth of the soil is to be measured, the results obtained are complete falsified.

Eine zweite Lösung besteht in der Verwendung kontinuierlicher spiralförmiger Bohrstangen, die unten mit einem Bohrmeißel ausgestattet sind.A second solution is to use continuous spiral Boring bars equipped with a drill bit at the bottom.

Diese Lösung weist aber ebenfalls gewisse Nachteile auf: 1. In heterogenen Böden, z. B. Schwemmböden, die sich aus Elementen sehr unterschiedlicher Dicke zusammensetzen, kann man eher von einem Fortreißen des Werkzeuges als von einem Abarbeiten der Elemente sprechen, womit also notwendigerweise der Stangenbohrer eine große Teilung und eine große Breite des Spiralblattes aufweisen muß, um dicke Elemente zu heben, was unnötigerweise eine Erhöhung der Hubleistung mit sich bringt; 2. die Geschwindigkeit des Spiralstangenbohrers ist gering, um mit einem Antriebsmotor mittlerer Leistung ein hohes Drehmoment zu erhalten. Diese Drehgeschwindigkeit läßt sich aber nicht mit der erhöhten Geschwindigkeit abstimmen, die für den Blattmeißel erforderlich ist, damit dieser seinen erhöhten Wirkungsgrad erreicht; 3. um einen raschen Bohrvortrieb in bestimmten harten Felsformationen zu erhalten, nützt man vernünftigerweise deren Brüchigkeit aus und arbeitet mit einem Stoßbohrverfahren. Der klassische Spiralstangenbohrer erlaubt die Anwendung dieses Verfahrens aber nicht.However, this solution also has certain disadvantages: 1. In heterogeneous Floors, e.g. B. Alluvial soils, which are composed of elements of very different thicknesses, one can think of the tool being torn away rather than the elements being worked off speak, with which the auger necessarily has a large division and a must have a large width of the spiral blade in order to lift thick elements, What unnecessarily increases the lifting capacity; 2. the speed the auger bit is small to with a medium power drive motor to get a high torque. However, this rotational speed cannot be achieved tune at the increased speed required for the blade chisel is so that it reaches its increased efficiency; 3. A rapid drilling advance To get into certain hard rock formations, one sensibly takes advantage of their Brittleness and works with an impact drilling method. The classic twist drill does not allow the use of this procedure.

Die Erfindung richtet sich nun auf eine Vorrichtung eines solchen Bohrgerätes und zeichnet sich aus durch einen kontinuierlichen, langsam drehenden Spiralstangenbohrer, an dessen unterem Ende sich in gleicher Richtung oder in entgegengesetzter Richtung ein Werkzeug dreht, dessen Geschwindigkeit wesentlich höher liegt, als die des Stangenbohrers. Dieses Werkzeug kann einfach drehend angetrieben werden oder mit einer Bewegung, die sich aus Rotation und Stoß zusammensetzt. Eine Wassereinführung geringer Menge kann am Fuß des Werkzeuges zu dessen Schmierung erfolgen.The invention is now directed to a device of such a type Drilling rig and is characterized by a continuous, slowly rotating Twist auger bits, at the lower end of which are in the same direction or in the opposite direction Direction a tool rotates whose speed is significantly higher than that of the auger. This tool can simply be driven to rotate or with a movement made up of rotation and thrust. A water introduction small amount can be done at the foot of the tool for its lubrication.

Der Stangenbohrer, der in Elemente variabler Länge entsprechend dem Verwendungszweck unterteilt ist und durch Verschrauben, Verkeilen oder ein sonstiges bekanntes Befestigungsverfahren zusammengesetzt, ist, besitzt einen Hohlmantel, um den ein oder mehrere Spiralen gelegt sind, die nur geringfügig über den Außendurchmesser der Hohlbohrung bzw. des Hohlmantels vorstehen.The auger, which is divided into elements of variable length according to the Purpose is divided and by screwing, wedging or something else known fastening method is composed, has a hollow jacket, around which one or more spirals are placed, which are only slightly above the outer diameter the hollow bore or the hollow jacket protrude.

Am unteren Ende des Bohrerhohlmantels ist ein Ringteil vorgesehen, der auf seiner Unterseite Verzahnungen mit geneigten oder abgerundeten Seitenflächen aufweist, d. h. abwechselnd mit Vertiefungen und Vorsprüngen ausgebildet ist und so ein Profil bildet, das man mit Stahlkugeln oder mit anderen Einrichtungen erhält, die in den Kranz, gegebenenfalls unter gleichen Abständen, eingetrieben sind.A ring part is provided at the lower end of the hollow drill jacket, the teeth on its underside with inclined or rounded side surfaces has, d. H. is formed alternately with depressions and projections and such a profile that can be obtained with steel balls or other devices, which are driven into the wreath, possibly at equal intervals.

Das obere Ende des Hohlmantels besitzt einen Mitnehmerkopf, der bei der Drehung fest mit einem Antrieb niedriger Geschwindigkeit gekoppelt werden kann. Das Bohrwerkzeug weist Blätter auf, die sowohl drehend wie drehend-stoßend arbeiten können. Das Werkzeug setzt sich aus zwei Teilen zusammen: einem Mittelteil, der zunächst eine Zentriervorbohrung in den Boden einbringt; einen Ringteil, der das Bohrloch auf einen Durchmesser ausbohrt, der geringfügig über dem Außendurchmesser des Spiralbohrers liegt. Dieser Teil des Arbeitswerkzeuges besitzt ein ringförmiges Innenelement, das den unter dem Hohlmantel des Spiralbohrers befestigten in der Form entspricht, dessen Zähnungsprofil mit geneigten oder abgerundeten Seitenflächen jedoch nach oben gedreht ist. Die beiden das Werkzeug bildenden Teile sind über ein Gewinde oder eine andere, ihre Verbindung sicherstellende Anordnung fest miteinander verbunden. Der Mittelteil des Werkzeuges, der selbst mit dem Ringteil, wie bereits ausgeführt wurde, fest verbunden ist, wird über eine Hohlwelle angetrieben, weist also eine mittige Leitung auf, wobei die Welle sich im Inneren des Spiralbohrers dreht. Ein Zwischenstück kann zwischen den Mittelteil des Werkzeuges und die Hohlwelle eingefügt werden. Durch sie soll das Werkzeug die Möglichkeit erhalten, von oben nach unten mit geringer Amplitude zu stoßen, ohne daß dieser Stoßvorgang auf die Antriebswelle zurückübertragen wird. Dieser Zwischenteil kann z. B. ähnlich einer Kupplung ausgebildet sein, die über eine Welle und eine Kerbzahnnabe gleitet. Die Antriebswelle ist in Elemente unterteilt, die in der Länge den Elementen des Bohrers entsprechen. Im Bohrwerkzeug sind Durchgangslöcher vorgesehen, die mit der Mitteilung der Antriebswelle oder des Zwischenstückes in Verbindung stehen. Das obere Ende der Antriebswelle besitzt ein Kupplungsstück, das fest mit einem Antrieb hoher Geschwindigkeit verbunden werden kann. Dieses Stück ist im oberen Teil mit einem sich drehenden Einspritzkopf ausgestattet, der über eine nachgiebige Schlauchleitung mit einer Einspritzpumpe in Verbindung steht.The upper end of the hollow jacket has a driver head, which at the rotation can be tightly coupled to a low-speed drive. The drilling tool has blades that work both rotating and rotating-pushing can. The tool consists of two parts: a middle part, the first introduces a centering pilot hole in the ground; a ring part that Borehole is bored to a diameter that is slightly larger than the outside diameter of the drill bit. This part of the working tool has an annular one Inner element, which is fastened under the hollow jacket of the drill bit in the Shape corresponds to the tooth profile with inclined or rounded side surfaces but is turned up. The two parts making up the tool are over a thread or some other arrangement securing their connection firmly to one another tied together. The middle part of the tool, which itself with the ring part, as already was executed, is firmly connected, is driven via a hollow shaft, has So a central line on, with the shaft inside the drill bit turns. An intermediate piece can be placed between the central part of the tool and the hollow shaft inserted. It is intended to give the tool the opportunity to work from above to push downwards with a low amplitude without this pushing process on the Drive shaft is transmitted back. This intermediate part can, for. B. similar to one Coupling be formed which slides over a shaft and a serrated hub. the Drive shaft is divided into elements that correspond in length to the elements of the drill correspond. Through holes are provided in the drilling tool, which are marked with the message the drive shaft or the intermediate piece are in connection. The top end The drive shaft has a coupling piece that is firmly attached to a high speed drive can be connected. This piece is in the upper part with a rotating one Injection head, which is connected to a flexible hose line with a Injection pump is in communication.

Oben an der Gesamtordnung kann eine Einrichtung für die Regelung der Höhe des Stangenbohrers bezüglich der Höhe der Innenwelle sorgen.At the top of the overall order there can be a facility for the regulation of the Ensure the height of the auger in relation to the height of the inner shaft.

Die Erfindung soll nun im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden, in denen F i g. 1 teilweise im Schnitt den oberen Teil eines Stangenbohrers zeigt, der in eine Antriebsvorrichtung eingebaut wird; F i g. 2 zeigt, teilweise im Schnitt; die Unterseite des mit Schneidwerkzeugen ausgestatteten Bohrers; F i g. 3 stellt eine Antriebsvorrichtung dar, bei der der Motor allerdings nicht gezeigt ist.The invention is now intended in the following on the basis of an exemplary embodiment will be explained with reference to the drawings in which F i g. 1 partly in section shows the upper part of an auger installed in a drive device will; F i g. Figure 2 shows, partly in section; the bottom of the with cutting tools equipped drill; F i g. 3 illustrates a drive device in which the Motor however is not shown.

Nach F i g. 1 und 2 ist ein Flachstahl spiralförmig mit geringer Steigung auf die Hohlwelle 2 des Stangenbohrers aufgebracht. Der Flachstahl ist am Hohlmantel angeschweißt oder nach einem anderen bekannten Verfahren befestigt. Zum einfachen Gebrauch des Bohrers wird dieser in Elemente unterschiedlicher Länge unterteilt. Diese werden aneinander durch eine Kupplung mit Klauen 3 und entsprechenden Ausnehmungen 4 besitzt, eine Schraube 5 durchsetzt beide Elemente in Höhe ihrer Einsteckenden. Selbstverständlich kann der Zusammenbau auch auf andere geeignete Weise erfolgen. Der Hohlmantel 2 des letztgenannten Elementes (F i g. 2) endet in seinem unteren Teil in einem Ringelement 6 aus Stahl, der einer Behandlung auf hohe Festigkeit unterzogen wurde, und bildet auf seiner Unterseite einen Zahnkranz 7, dessen Profil der Zähnung eines Schaltrades gleicht. Der obere Teil des Hohlmantels besitzt einen Mitnehmerkopf 8, der beim Element des Bohrstangenkopfes durch eine Schalenmuffe 9 mit der Welle 10 verschraubt wird, die sich mit der gieringen Geschwindigkeit eines Antriebes, wie er in F i g. 3 gezeigt ist, dreht.According to FIG. 1 and 2, flat steel is applied in a spiral shape with a low pitch onto the hollow shaft 2 of the auger. The flat steel is welded to the hollow jacket or attached by another known method. To make the drill easier to use, it is divided into elements of different lengths. These are attached to each other by a coupling with claws 3 and corresponding recesses 4, a screw 5 penetrates both elements at the level of their insertion ends. Of course, the assembly can also take place in other suitable ways. The hollow shell 2 of the last-mentioned element (Fig. 2) ends in its lower part in a ring element 6 made of steel, which has been subjected to a treatment for high strength, and forms a ring gear 7 on its underside, the profile of which resembles the teeth of a ratchet wheel . The upper part of the hollow jacket has a driver head 8 which, in the case of the element of the drill rod head, is screwed to the shaft 10 through a shell sleeve 9, which moves at the low speed of a drive as shown in FIG. 3 is rotating.

Das Bohrwerkzeug besitzt einen Mittelteil 11 und einen Ringteil 12. Diese beiden Teile weisen jeweils in ihrem unteren Teil Blätter 13 und 14 auf und werden durch Schraubgewinde 15 od. dgl. miteinander verbunden. Zur Schmierung ihrer Blätter weisen sie Löcher oder Durchlässe 16 auf, die mit einer Axialleitung 17 des Mittelteiles 11 in Verbindung stehen. Der Mittelteil 11, bei dem die Grundseite der Blätter 13 niedriger angeordnet ist als die Grundseite der Blätter 14 des Ringteiles 12 ist so ausgelegt, daß er eine zentrierende Vorbohrung in den Boden einbringt. Der Mittelteil 11 des Werkzeuges besitzt eine Ringinnenverzahnung 18 aus Stahl, der einer Behandlung zur Erzeugung einer hohen Festigkeit unterzogen wurde; die Kerbverzahnung ist analog der bei 7 dargestellten und endet mit der Grundseite des Hohlmantels des Stangenbohrers, unterscheidet sich jedoch insofern, als die Verzahnung nach oben weist.The drilling tool has a middle part 11 and a ring part 12. These two parts each have blades 13 and 14 in their lower part and are connected to one another by screw threads 15 or the like. To lubricate their blades, they have holes or passages 16 which are connected to an axial line 17 of the central part 11. The middle part 11, in which the base side of the blades 13 is arranged lower than the base side of the blades 14 of the ring part 12, is designed so that it introduces a centering pilot hole in the ground. The middle part 11 of the tool has an internal ring toothing 18 made of steel which has been subjected to a treatment to produce a high level of strength; the serration is analogous to that shown at 7 and ends with the base side of the hollow jacket of the auger, but differs in that the serration points upwards.

Der Mittelteil des Werkzeuges ist über Gewinde od. dgl. fest mit einer Hülse 19 verbunden, die im Hohlmantel 2 zu gleiten vermag. Die Hülse wird über Gleitnuten 20 auf einer genuteten Hohlwelle 21 angebracht. Um zu verhindern, daß die Hülse 19 die Hohlwelle 21 verläßt, ist ein Arretierelement 22, das fest in die genutete Hülse 19 geschraubt oder in anderer zweckmäßiger Weise befestigt ist, vertikal zwischen zwei Anschlägen 23 und 24 auf der Hohlwelle 21 verschiebbar, so daß der Hülse eine gewisse vertikale Bewegungsfreiheit verbleibt. Die genutete Hohlwelle 21 ist mit ihrem oberen Teil 25 durch Verschrauben od. dgl. mit einem Rohrgestänge verbunden.The middle part of the tool is by thread or the like. Fixed with a Sleeve 19 connected, which is able to slide in the hollow jacket 2. The sleeve is over sliding grooves 20 mounted on a grooved hollow shaft 21. To prevent the sleeve 19 leaves the hollow shaft 21 is a locking element 22 which is firmly in the grooved Sleeve 19 is screwed or fastened in another suitable manner, vertically between two stops 23 and 24 on the hollow shaft 21, so that the sleeve a some vertical freedom of movement remains. The grooved hollow shaft 21 is with its upper part 25 by screwing or the like. Connected to a pipe rod.

Das Bohrgestänge, das sich in der Achse des Stangenbohrers drehen kann, besteht aus Hohlwellen 26, die durch Muffenverbindung jeweils zusammengebaut sind, und zwar über eine Kupplungsvorrichtung, bestehend aus Zapfen 27, die in die entsprechenden Ausnehmungen 28 greifen, und besteht weiter aus nicht dargestellten Schrauben oder Stiften, die in die Löcher 29 und 30 greifen. Diese Löcher durchsetzen Spitzende und Muffenteil der Muffe. Die Vorrichtung kann aber durch eine andere, die den gleichen Zweck erfüllt, ersetzt werden (F i g. 1). Der obere Teil des hohlen Bohrgestänges (F i g. 1) ist mit Hilfe der vorbeschriebenen Kupplungsvorrichtung mit einer anderen Welle 31 fest verbunden, die sich mit großer Geschwindigkeit in der ersten Welle der in F i g. 3 dargestellten Antriebseinrichtung dreht. Hierzu ist die'zweite Welle 31 am Ende mit bei 30 durchbohrten Nocken ausgebildet und endet in Zapfen 27, die den Ausnehmungen 28 des oberen Teiles der Elemente des Bohrgestänges entsprechen.The drill pipe that rotates in the axis of the auger can, consists of hollow shafts 26, which are each assembled by sleeve connection are, via a coupling device consisting of pins 27 which are in the engage corresponding recesses 28, and further consists of not shown Screws or pins that go into holes 29 and 30. Push these holes through Spigot and socket part of the socket. The device can, however, be replaced by another which serve the same purpose, are replaced (Fig. 1). The upper part of the hollow Drill rod (Fig. 1) is with the help of the coupling device described above firmly connected to another shaft 31, which moves at high speed in of the first wave of the in F i g. 3 rotates drive device shown. For this the second shaft 31 is formed at the end with cams pierced at 30 and ends in pins 27 which correspond to the recesses 28 of the upper part of the elements of the drill pipe correspond.

Eine der beiden Antriebswellen 10 und 31 ist in der Höhe bezüglich der anderen einstellbar, wobei die Regelung z. B. mit Hilfe einer Schnecken- 36 und Schraubenanordnung erfolgt, die über ein Handrad 35 betätigt wird.One of the two drive shafts 10 and 31 is relative in height the other adjustable, the control z. B. with the help of a screw 36 and screw arrangement takes place, which is actuated via a handwheel 35.

Die Mittelleitung im Bohrgestänge steht über eine Axialleitung, die in der zweiten Welle belassen ist, und über eine sich drehende nicht dargestellte Dichtung mit einem Spülkopf 32 in Verbindung. Auf diese Weise nimmt das Bohrgestänge bei seiner Drehbewegung den Spülkopf 32 sowie die Regeleinrichtung für die Höhe 35 bis 37 nicht mit.The central line in the drill pipe is via an axial line that is left in the second shaft, and over a rotating one not shown Seal with a flushing head 32 in connection. In this way the drill pipe takes up the flushing head 32 as well as the control device for the height during its rotary movement 35 to 37 not with.

Die in F i g. 3 dargestellte Antriebsvorrichtung wird ihrerseits über einen nicht dargestellten Motor angetrieben, dessen Welle entweder direkt oder über eine klassische Transmission mit dem Welleneintriebsstumme133 der Vorrichtung verbunden ist. Letztere ist als Doppelumschaltung eines geschwindigkeitsregelnden Doppelgetriebes ausgebildet und ermöglicht es, unabhängig voneinander die Geschwindigkeit der konzentrischen Austrittshohlwellen 10 und 31 zu regeln. Diese Vorrichtung selbst ist so aus- i gebildet, daß der Drehsinn des Bohrgestänges umgekehrt werden kann. Ein auf der Vorrichtung selbst vorgesehener Hebel 34 erlaubt die Regelung der Geschwindigkeiten und die Umkehrung des Drehsinns.The in F i g. The drive device shown in FIG. 3 is in turn driven by a motor, not shown, whose shaft is connected either directly or via a classic transmission to the shaft input mute133 of the device. The latter is designed as a double changeover of a speed-regulating double gear and makes it possible to regulate the speed of the concentric outlet hollow shafts 10 and 31 independently of one another. This device itself is designed so that the direction of rotation of the drill rod can be reversed. A lever 34 provided on the device itself allows the speed to be regulated and the direction of rotation to be reversed.

Ein geeignetes Gehäuse trägt Antriebsvorrichtung i und Stangenbohrer.A suitable housing carries the drive device i and auger.

Mit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung kann man nach zwei verschiedenen Verfahren arbeiten. Bei dem einen dreht sich das Bohrwerkzeug allein, beim anderen arbeitet es drehend-schlagend.With the drilling device according to the invention one can after two different Procedure work. With one, the drilling tool rotates alone, with the other it works by turning and striking.

Beim ersten Verfahren wird die Höhe der Antriebswelle 31 des Bohrgestänges bezüglich des Stangenbohrers so eingestellt, daß der Zahnkranz mit Innenkerbverzahnung 18 des Werkzeuges nicht mit dem Kerbverzahnungskranz 7 in Berührung kommt, der unter dem Hohlmantel des Stangenbohrers angeordnet ist.In the first method, the height of the drill pipe drive shaft 31 with respect to the auger set so that the ring gear with internal serration 18 of the tool does not come into contact with the serrated ring 7, which is below the hollow jacket of the auger is arranged.

Infolge Drehung von Werkzeug und Stangenbohrer, jeweils mit ihrer eigenen Geschwindigkeit, greift das durch Einspritzwasser geschmierte Werkzeug, das aus den Durchlässen 16 tritt, durch Mitnahmewirkung den Boden zunächst an und zerkleinert diesen. Die feinen Elemente werden dann durch den Stangenbohrer aufgenommen, der sie bis zur Erdoberfläche hebt.As a result of the rotation of the tool and auger, each with their own speed, engages the tool lubricated by the injection water, that comes out of the passages 16, the ground initially and by entrainment effect crushes this. The fine elements are then picked up by the auger, who lifts them to the surface of the earth.

Wünscht man unberührte Proben zu entnehmen, so wird der Mittelteil 11 des Werkzeuges von seinem Ringtei112 getrennt. Die Gesamtanordnung, bestehend aus Innenwelle 21-Zentrierwerkzeug 11, wird herausgenommen und durch ein Kernbohrwerkzeug ersetzt, das dessen Platz nunmehr einnimmt.If one wishes to take untouched samples, the middle part 11 of the tool is separated from its ring part 112. The overall arrangement, consisting of the inner shaft 21 centering tool 11, is removed and replaced by a core drilling tool, which now takes its place.

Beim zweiten Verfahren wird die vertikale Stellung der Antriebswelle des Bohrgestänges bezüglich der des Stangenbohrers diesmal so geregelt, daß die Innenkerbverzahnung 18 des Werkzeuges in Eingriff mit der Kerbverzahnung 7 kommt, die unter dem Hohlmantel des Stangenbohrers angeordnet ist.In the second method, the vertical position of the drive shaft of the drill rod with respect to that of the auger is controlled this time so that the internal serration 18 of the tool comes into engagement with the serration 7, which is arranged under the hollow jacket of the auger.

Infolge Drehung von Werkzeug und Stangenbohrer jeweils mit der eigenen Geschwindigkeit gleiten die Zähne oder Vorsprünge des fest mit dem Werkzeug verbundenen Zahnkranzes 18 auf denen des Zahnkranzes 7, welcher fest mit dem Hohlmantel des Stangenbohrers verbunden ist; das Werkzeug wird dann durch kleine abwechselnde vertikale Bewegungen betätigt, die kleine aufeinanderfolgende Stöße des Werkzeuges auf den Boden bewirken. Die Schlagfrequenz kann erhöht werden, wenn Werkzeug und Stangenbohrer umgekehrten Drehsinn haben. Diese entgegenlaufenden Bewegungen begünstigen übrigens die Aufnahme des zerkrümmelten Bodens durch das Blatt 1 des Bohrers.As a result of the rotation of the tool and the auger, each with its own Speed slide the teeth or protrusions of the firmly attached to the tool Ring gear 18 on those of the ring gear 7, which is firmly attached to the hollow jacket of the Auger is connected; the tool is then alternated by small vertical ones Movements actuated, the small successive impacts of the tool on the Effect soil. The impact frequency can be increased when using tool and auger have the opposite direction of rotation. Incidentally, these opposing movements are beneficial the absorption of the crumbled soil by the blade 1 of the drill.

Die Vorrichtung nach der Erfindung, mit der man in beliebigen Böden bohren kann, weist die folgenden Vorteile auf: 1. Bei gleicher Tiefe wie bei klassischen Stangenbohrern erfordert der erfindungsgemäße Bohrer keine große Leistung. Auf Grund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten von Bohrwerkzeug und Bohrgestänge kann man das Werkzeug mit großer Geschwindigkeit bewegen, während sich gleichzeitig das Bohrgestänge nur langsam dreht, das bei hohem Drehmoment nur eine mittlere Leistung erfordert. Da das Werkzeug den Boden in feine Elemente zerkleinert, ist es nicht mehr notwendig, ein Bohrgestänge mit großer Steigung und großer Breite der Spirale einzusetzen, um die Materialien zu heben. Hierdurch wird eine erhebliche Einsparung an Leistung erzielt; 2. für den Durchgang durch gewisse Böden ist es möglich, auf Schlagbohren umzuschalten; 3. der Hohlmantel des Bohrgefäßes, der die Verrohrung ersetzt, bewegt sich leicht in den Bodenformationen, auch wenn diese eine erhebliche Druckkraft ausüben, und zwar auf Grund der Spirale 1, die die Rolle eines Knetmischers übernimmt. Große Tiefen sind beim Bohren erreichbar; das Herausführen der Gesamtanordnung ist erheblich erleichtert; 4. aufeinanderfolgende Stöße beim Schlagbohren nehmen ihren Ausgang oberhalb des Werkzeuges und werden direkt auf den Boden übertragen, ohne abgedämpft zu werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann man eine Schlagfrequenz erhalten, die dann besonders hoch liegt, wenn Bohrwerkzeug und Bohrgestänge sich im entgegengesetzten Sinn drehen. Die Verbindung dieser beiden Effekte führt zu einem erhöhten Wirkungsgrad.The device according to the invention, which can be used in any soil can drill, has the following advantages: 1. With the same depth as with classic The drill according to the invention does not require a great deal of power for auger drills. Because of the different speeds of the drilling tool and drill pipe move the tool at great speed while simultaneously moving the drill pipe rotates slowly, which requires only medium power at high torque. Since the tool breaks up the soil into fine elements, it is no longer necessary to use a drill pipe with a large pitch and a large width of the spiral, to lift the materials. This results in a considerable saving in performance achieved; 2. Impact drilling is possible for passage through certain floors to switch; 3. the hollow casing of the drilling vessel, which replaces the casing, moves easily in the ground formations, even if this is a significant compressive force exercise, due to the spiral 1, which takes on the role of a kneading mixer. Great depths can be reached when drilling; leading out the The overall arrangement is considerably facilitated; 4. Successive impacts when hammer drilling take their exit above the tool and are transferred directly to the ground, without being dampened. The method according to the invention can be used to determine a beat frequency obtained, which is particularly high when the drilling tool and drill pipe are turn in the opposite direction. The combination of these two effects leads to increased efficiency.

5. Das Wasser wird lediglich als einfaches Schmiermittel benutzt und dient in keiner Weise zum Anheben des Bohrschmandes und ist daher nur in einem sehr beschränkten Volumen vorhanden, was praktisch zu keiner Veränderung der Bodenfestigkeit im Bohrloch führt.5. The water is only used as a simple lubricant and serves in no way to lift the drilling scrap and is therefore only in a very good way limited volume, which means practically no change in soil strength leads in the borehole.

6. Es ist durch eine einfache Regelung möglich - ohne daß die Gesamtanordnung auseinandergebaut und angehoben werden müßte -, entsprechend der zu durchbohrenden Formationen vom drehenden Bohren auf das drehende-schlagende Bohren überzugehen. Dies führt zu einer sehr großen Elastizität in der Arbeitsweise; 7. die Vorrichtung ist geeignet, in allen Stellungen zu arbeiten.6. It is possible through a simple regulation - without affecting the overall arrangement would have to be disassembled and lifted - according to the one to be pierced Transition formations from rotary drilling to rotary percussive drilling. This leads to a very high degree of elasticity in the mode of operation; 7. the device is suitable to work in all positions.

Claims

Claims: 1. Device for rotary or rotary percussion drilling in any earth formations, with a rotating drill rod with a spiral conveyor, which is connected to a drive device, characterized in that the drill rod with spiral conveyor (1, 2) is hollow and an axially arranged drill rod (26), one end of which is connected to a drive device by means of which it can be rotated at a speed different from that of the drill pipe with a spiral conveyor and at the other end of which it is rotatable and with limited axial displaceability is connected a carrier shaft which carries a drilling tool ( 1112) carries, and that two elements (7,18), one of which (7) is firmly connected to the end of the drill rod with spiral conveyor (1, 2) and the other (18) with the drilling tool (11, 12) , are arranged opposite to each other by cam effect cooperating that the elements by rotating against each other the tool (11, 12) a Grant reciprocating, thrusting movement, both elements being arranged so that they can be moved apart to axially stop the drilling tool.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the drill rod has an axial line (17) for the flushing water supply which opens outwards at least through a passage (16) left in the drilling tool (11, 12) .

3. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the elements with cam effect each have a ring element (6), which has projections (7, 18) with inclined surfaces on one of its surfaces. 1

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive of the drill rod via a reverse gear with an entry shaft (33) and two hollow, concentric exit shafts (10 and 30) which are attached to the drill rod with a spiral conveyor (1, 2) or can be coupled to the drill rod (26).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the drilling tool consists of a central centering chisel (11) around the blades (14) of a ring chisel (12) are arranged.

6. Device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the drilling tool consists of a central one Ring bit (12) equipped with a core drill.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the support shaft is connected to the end of the drill rod via a Gleitnutenführung (19, 20, 21) , the limited axial freedom of movement of the support shaft with respect to the drill rod ensured by a locking element (22) is, which is firmly connected to one of the two parts and engages between two travel limit stops (23 and 24) provided in the other part.