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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines zum Herstellen
eines Bohrloches dienenden, aus einem Bohrkopf und einem Bohrgestänge bestehenden
Bohrwerkzeuges, das einen ausspreizbare Schneidwerkzeuge tragenden Hauptteil, einen
relativ zu diesem axial verschiebbar angeordneten, mit Steuerflächen zum Ausspreizen
versehenen Schaftteil und einen durch Stirnflächen dieser Teile begrenzten Ringraum
aufweist, dessen Stirnfläche mit einem zum Ausspreizen der Schneidwerkzeuge dienenden
Differenzdruck beaufschlagt wird, der aus dem höheren Druck einer Bohrflüssigkeit
und einem über eine Drosselung gewonnenen niederen Druck entsteht; die Erfindung
betrifft weiterhin ein Bohrwerkzeug zur Anwendung bei einem solchen Verfahren.
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Derartige Bohrwerkzeuge werden bisher stets so betrieben, daß eine
unter hohem Druck stehende Bohrflüssigkeit durch das Innere -des Bohrgestänges in
das Bohrloch gepumpt wird. Dort nimmt die Bohrflüssigkeit den Bohrschlamm auf und
transportiert ihn in dem zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrlochwand bestehenden
Ringspalt an den Bohrlochausgang. An derjenigen Stelle des Bohrwerkzeuges, an der
.die Bohrflüssigkeit am Bohrlochgrund aus dem Bohrwerkzeug austritt, sind Mittel
zur Drosselung des Flüssigkeitsdruckes vorgesehen, um einen zum Ausspreizen der
Schneidwerkzeuge unbedingt erforderlichen Differenzdruck erzeugen zu können. Indem
man den Druck der Bohrflüssigkeit hierzu ausnützt, erspart man sich die Zuführung
eines besonderen Betätigungsmediums. Es wird also die Tatsache ausgenutzt, daß in
jedem Fall die Bohrflüssigkeit während des gesamten Bohrvorganges unter hohem Druck
in das Bohrloch gepumpt werden muß.
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Hierbei wurde bisher der hohe Druck durch das Bohrgestänge zugeführt
und auf eine Kolben-Zylinder-Anordnung gegeben, die den zum Ausspreizen der Schneidwerkzeuge
verschiebbar angeordneten Teil des Bohrwerkzeuges gegen einen im Bohrloch herrschenden
niederen Druck verstellt. Der niedere Druck im Bohrloch wird durch die bereits erwähnte
Drosselung am Flüssigkeitsausgang des Bohrwerkzeuges erreicht.
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Es hat sich herausgestellt, daß dieses Prinzip Nachteile aufweist.
Durch die Druckminderung wird die Mitnehmerwirkung der Bohrflüssigkeit beeinträchtigt.
Infolge der geringeren Strömungsgeschwindigkeit können schwerere Bestandteile des
Bohrschlammes aus der eigentlichen Strömung ausfallen und auf den Bohrlochgrund
zurückgefangen. Ferner wird der Bohrschlamm bei einem Transport an das obere Bohrlochende
unter anderem auch gegen die Bohrlochwand gedrückt, wobei sich Schlammteile an der
Bohrlochwand festsetzen und somit den vorgeschriebenen Transportweg nicht beenden.
Dies führt im Laufe der Zeit zu einer Verengung des Ringspaltes zwischen der Bohrlochwand
und dem Bohrgestänge. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß man den Bohrflüssigkeitsstrom
nicht mit einem Gas, insbesondere mit Luft, anreichern kann, was das Transportieren
der Bohrspäne zum Bohrlochausgang erleichtern würde.
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Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Betreiben eines Bohrwerkzeuges zu schaffen, bei dem die Mitnehmerwirkung der
Bohrflüssigkeit verbessert ist und bei dem mit Sicherheit das von der Bohrflüssigkeit
aufgenommene Bohrklein bis zum Bohrlochausgang transportiert wird. Auch soll das
Anreichern der Bohrflüssig keit mit einem Gas, insbesondere Luft, möglich sein.
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Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird zur Lösung dieser
Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der höhere Druck im Ringraum zwischen
dem Bohrgestänge und der Bohrlochwand und der niedere Druck im Inneren des Bohrgestänges
und des Bohrwerkzeuges anliegen.
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Mit diesen von der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen wird der Vorteil
erreicht, daß die Bohrflüssigkeit infolge des höheren Druckes und der höheren Strömungsgeschwindigkeit
eine wesentlich bessere Mitnehmerwirkung hat. Das Bohrklein wird von der Bohrlochsohle
auf einem verhältnismäßig kurzen Weg in das Bohrgestänge gefördert, so daß nicht
mehr befürchtet werden @muß, daß sich der zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrlochwand
liegende Raum mit Bohrklein zusetzt. Auch ist es bei Anwendung der von der Erfindung
vorgeschlagenen Maßnahme leicht möglich, die Bohrflüssigkeit mit einem Gas anzureichern
und die Mitnehmerwirkung weiter zu verbessern. Innerhalb des relativ kleinen Querschnittes
des Bohrgestänges erhält der Bohrschlamm eine entsprechend hohe Geschwindigkeit.
Da die Innenwand des Bohrgestänges eben und glatt verläuft, wird der Strömung ein
nur geringer Widerstand entgegengesetzt. Es ergibt sich insgesamt eine beachtliche
Steigerung der Förderleistung bis etwa auf das Vierfache einer bisher mit einem
solchen Bohrwerkzeug erzielbaren Förderleistung.
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Zur Durchführung des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens
ist ein Bohrwerkzeug besonders geeignet, das einen Schaftteil und einen Hauptteil
aufweist, wobei der Schaftteil am Bohrgestänge befestigt ist und der Hauptteil den
Schaftteil axial verschiebbar umgreift. Derartige Bohrwerkzeuge sind bereits bekannt
und haben sich in der Praxis bisher sehr bewährt.
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Ein solches Bohrwerkzeug wird vorteilhaft so ausgebildet, daß ein
mit dem Hauptteil verbundener, eine der Stirnflächen bildender Zylinderkopf unterhalb
eines mit dem Schaftteil verbundenen, die andere Stirnfläche bildenden Kolbens angeordnet
ist.
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Bei einer anderen günstigen Ausführungsmöglichkeit des Bohrwerkzeuges
ist der Hauptteil am Bohrgestänge befestigt und der Schaftteil in diesem axial verschiebbar
angeordnet. Hierbei kann gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung zwischen dem
Hauptteil und dem Schaftteil ein mit dem hohen Druck in Verbindung stehender Hochdruckraum
vorgesehen sein, dessen eine Stirnfläche durch einen Kolben gebildet ist, der mit
seiner anderen Seite den unter niederem Druck stehenden Ringraum begrenzt. Diese
Ausführungsform wird weiter verbessert, wenn der Kolben mit dem Schaftteil fest
verbunden ist und wenn ein Durchgang des Schaftteiles bis oberhalb des Hochdruckraumes
gegenüber diesem abgedichtet verlängert ist.
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Ferner ist es gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung denkbar,
daß am Kolben eine diesen in Richtung auf den Hochdruckraum drückende Feder angreift.
Diese kann als den Schaftteil umgebende Druckfeder ausgebildet und im Ringraum angeordnet
sein.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt
durch ein in ein Bohrloch eingelassenes Bohrwerkzeug, F i g. 2 einen dem Schnitt
nach F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch -das Bohrwerkzeug bei ausgespreizter
Lage der Schneidwerkzeuge, F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
des Bohrwerkzeuges, F i g. 4 einen dem Schnitt nach F i g. 3 entsprechenden Längsschnitt
durch das Bohrwerkzeug bei ausgespreizter Lage der Schneidwerkzeuge.
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Ein Bohrwerkzeug A ist am unteren Ende eines Bohrgestänges B befestigt,
welches sich bis zum oberen Ende eines Bohrloches C erstreckt und so weit durch
dieses herabgelassen wurde, bis das Bohrwerkzeug A die zu erweiternde Stelle des
Bohrloches C erreicht hat.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 besteht das obere Teil
des Bohrwerkzeuges A aus einem Schaftteil 10, das mittels eines oberen Zapfens
11 mit dem unteren Ende des Bohrgestänges B verschraubt ist. Das Schaftteil
10 hat seinerseits einen oberen Schaftkörper 12, der gleitend mit
einem Hauptteil 13 des Bohrwerkzeuges A verkeilt ist. Die Außenwand
14 eines unteren Abschnittes des Schaftkörpers 12 hat eine unrunde
Form und wird von einer entsprechend unrunden Fassung 15 des Hauptteiles
13 teleskopartig aufgenommen. Die Außenwand 14 kann eine sechseckige
Form haben, damit sich der Schaftkörper 12 in Längsrichtung des Hauptteiles
13 des Bohrwerkzeuges A bewegen und gleichzeitig eine Drehbewegung auf den
Hauptteil 13
übertragen kann.
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Der Hauptteil 13 ist in einem begrenzten axialen Bereich gegenüber
dem Schaftteil 10 verschiebbar, dessen Aufwärtsbewegung durch das Anstoßen
gegen eine einwärts gerichtete Schulter 16 an dem unteren Teil des Schaftkörpers
12 und dessen Abwärtsbewegung durch Anstoßen einer mit dem Schaftteil
10
verbundenen Kolbenanordnung 19 gegen einen an dem oberen Ende des
Hauptteiles 13 angeordneten Anschlag 18 begrenzt wird. Die Kolbenanordnung
19
besteht aus einem ringförmigen Kolben 20, der einen zylindrischen
Abschnitt 21 des Schaftkörpers 12 umfaßt, und zwar im wesentlichen
oberhalb der sechseckigen Außenwand 14. Das untere Ende des Kolbens
20 ruht dabei auf einem unteren, in eine Umfangsnut des Schaftkörpers
12 eingesetzten Sicherungsring 22, während sein oberes Ende in einem
nach außen gerichteten Flanschabschnitt 24 eines zweiteiligen Sicherungsringes
25 eingreift, der in eine Umfangsnut 26 des Schaftteiles
10 eingesetzt ist. Hierbei umfaßt der Kolben 20 den zweiteiligen oberen
Sicherungsring 25 unterhalb seines Flansches 24. Eine Flüssigkeitsleckage
zwischen dem Schaftkörper 12 und dem Kolben 20 wird durch einen Dichtungsring
27 auf dem Schaftkörper 12 verhindert. Der Kolben 20 ist mit einem
Kolbenring 28
versehen, der gegenüber der inneren zylindrischen Wand
29 des Hauptteiles 13 eine gleitende Abdichtung schafft. Die Wand
29 erstreckt sich von einer Schulter 30, die das obere Ende der unrunden
Fassung 15 darstellt, in Aufwärtsrichtung.
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Der obere Anschlag 18 besteht aus einem Anschlagring
31, der in eine Bohrung 32 nach unten einsetzbar ist und sich gegen
eine nach oben weisende Schulter 33 legt. Der Anschlagring 31 liegt
oberhalb des zweiteiligen Sicherungsringes 25 und wird durch geschlitzte
Sicherungsringe 34 auf der Schulter 33 festgehalten; die Sicherungsringe
34 sind in Innennuten 35 des Hauptteiles 13 eingesetzt.
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In der in F i g. 1 dargestellten Lage befindet sich der Hauptteil
13 gegenüber dem Schaftteil 10 in einer unteren Stellung, in der der
obere Anschlagring 31 auf dem zweiteiligen Sicherungsring 25 ruht.
Bei dieser Lage befindet sich ein unterer Zylinderkopf 33, der am Hauptteil
13 befestigt ist und den oberen Schaftkörper 12 umgibt; im wesentlichen
unterhalb der Kolbenanordnung 19. Der Zylinderkopf 36 ist ringförmig
ausgebildet und an dem Hauptteil 13 durch mehrere, am Umfang verteilt angeordnete
Schrauben 37 befestigt, die in eine Umfangsnut 38 des Zylinderkopfes
36 hineinreichen.'Der Zylinderkopf 36 hat einen inneren Sicherungsring
39,
der den zylindrischen Abschnitt 21 des Schaftkörpers
12 oberhalb der sechseckigen Außenwand 14
gleitend abdichtet; ferner
ist der Zylinderkopf 36 mit einem äußeren Dichtungsring 40 versehen,
der an der zylindrischen Innenwand des Abschnittes 41 des Hauptteiles
13 anliegt.
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An dem Hauptteil 13 sind mehrere Spreizarme 42
mit Hilfe
von Scharnierbolzen 44 schwenkbar bebefestigt, wobei die Spreizarme 42 in
ihrem nicht ausgespreizten Zustand innerhalb von Aussparungen 43 des Hauptteiles
13 liegen. Die am unteren Ende der Spreizarme 42 befestigten Schneidwerkzeuge
45
sind durch mit Zähnen versehene Schneidwalzen gebildet, die zum Bohren
von verhältnismäßig hartem Gestein bestimmt sind. Es können aber auch Schneidwerkzeuge
anderer Art vorgesehen werden, was von der Härte der jeweiligen Gesteinsschichten
abhängig ist.
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Infolge ihres Eigengewichtes haben die Spreizarme 42 das Bestreben,
ihre eingefahrene Lage innerhalb der Aussparungen 43 des Hauptteiles
13 einzunehmen.
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Zum Ausspreizen der Schneidwerkzeuge 35 bzw. der Spreizarme
42 haben letztere an ihrer Innenseite geneigte Spreizflächen 46, die
nach unten und innen konisch zulaufen und in eine Schließfläche 47 übergehen,
die zu einem Sperrstück 48 des jeweiligen Spreizarmes 42 gehört. Das
Ausspreizen erfolgt durch ein Anheben des Hauptteiles 13 gegenüber dem Schaftteil
10, wodurch eine relative Längsbewegung zwischen den Spreizarmen
42 und einem rohrförmigen Schaftstück 49 des Schaftteiles
10 hervorgerufen wird. Das Schaftstück 49 hat einen unteren Abschnitt
50, der in einer durch eine Brücke 52 ,gehaltenen Führungsbuchse
51 gleitet; die Brücke 52 ist ihrerseits am Hauptteil 13 befestigt
und erstreckt sich durch die Aussparungen 43. Die Führungsbuchse
51
liegt unterhalb des Sperrstückes 48 der Spreizarme 42 und
ist durch einen unteren geschlitzten Sicherungsring 53 gesichert, der in
eine Nut 54 der Führungsbuchse eingreift und gegen die Unterseite der Brücke
52 anliegt. An der Oberseite .ist die Brücke 52 gegenüber der Führungsbuchse
51 durch einen Flansch 55 der letzten gehalten.
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Ein Spreizstück 57 des Schaftstückes 49 liegt in der
Ruhelage der Schneidwerkzeuge 45 innerhalb von Einschnitten der Spreizarme
42. Zum Eingriff mit den Spreizflächen 46 und den Schließflächen
47
dient der Flächenabschnitt 58 des Spreizstückes 57.
Das Spreizstück
57 und das rohrförmige Schaftstück 49 stellen ein einziges Konstruktionsteil
dar, dessen oberer Abschnitt 90 in der Fassung 91 im unteren Teil des Schaftkörpers
12 geführt .ist. Der Abschnitt
90 hat die Form eines aufgeweiteten
Kopfes und liegt mit seiner Oberseite an einer nach unten weisenden Schulter 60
des Schaftkörpers 12 an. In dieser Lage wird der Abschnitt 90 von unten her durch
einen Sicherungsring 61 gehalten, der in eine Innennut 62. der Innenfläche 91 des
Schaftkörpers 12 eingesetzt ist.
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Die Arbeitsweise dieses Bohrwerkzeuges ist folgende: In einen zwischen
dem Bohrgestänge B und dem Bohrloch C gebildeten Ringraum D wird eine Bohrflüssigkeit
gepumpt, die bis zum Bohrlochgrund gelangt und dort die Späne und den Abraum durch
die Aussparungen 43 im Hauptteil 13, durch ein Mundstück 65, das innerhalb einer
Bohrung 66 im unteren Teil des Schaftstückes 49 befestigt ist, und durch eine zentrale
Mündung 67 weiter in den Schaftteil 10 hineinfördert. Der weitere Strömungsweg führt
durch einen zentralen Durchlaß 68 des Schaftstückes 49 in einen zentralen Durchgang
69 des Schaftkörpers 12, von wo die Bohrflüssigkeit bzw. der Bohrschlamm
durch das BohrgestängeB zum oberen Ende des Bohrloches C gefördert wird. Die Bohrflüssigkeit
kann ferner durch die Aussparungen 43 und außen um den Schaftteil 10 herum
in das Innere der sechskantigen Fassung 15 des Hauptteiles 13 gelangen, wobei eine
Flüssigkeitsleckage nach oben um den zylindrischen Flächenabschnitt58 herum durch
einen Dichtungsring 70 verhindert wird, der in den Schaftkörper 12 eingesetzt ist
und am Außenumfang des Abschnittes 90 dichtend anliegt. Im Verlauf der Aufwärtsbewegung
des Hauptteiles 13 gegenüber dem Schaftteil 10 bewegen sich die Spreizflächen
46 der Spreizarme 42 am Spreizstück 57 des Schaftstückes49 entlang nach oben.
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Hierbei werden die Spreizarme 42und die Schneidwerkzeuge 45 um die
Scharnierbolzen 44 verschwenkt und ausgespreizt. Dieser Ausspreizvorgang ist beendet,
wenn Anschlagschultern 71 der Spreizarme 42
an Schultern 72 zur Auflage
kommen, :die an gegenüberliegenden Seiten der Aussparungen 43 vorgesehen sind. Bei
diesem Ausspreizvorgang gelangt die Schulter 16 .des Hauptteiles
13 am unteren Teil 17
des Schaftkörpers 12 zur Auflage, und das Spreizstück
57 des Schaftstückes 49 gelangt mit den Sperrstücken 48 an den Spreizarmen 42 in
Eingriff.
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Die beschriebene Aufwärtsbewegung des Hauptteiles 13 wird durch den
im Ringraum D herrschenden Druck der Bohrflüssigkeit bewirkt. Dieser Druck ist größer
als der in den Durchlässen 68 und 69 des Schaftteiles 10 herrschende Druck, da an
der Mündung 67 des Mundstückes 65 eine Drosselung erfolgt, die zu einem Druckabfall
führt. Der im zentralen Durchgang 69 herrschende Druck ist etwa genauso groß wie
der Druck in einem zylindrischen Spalt 75, der sich zwischen dem unteren Zylinderkopf
36 und dem Kolben 20 und zwischen dem Umfang des Abschnittes 21 des Schaftkörpers
12 und der inneren Wand 29 des Abschnittes 41 befindet. Austrittsöffnungen 76 stellen
eine Verbindung zwischen dem Durchgang 69 und dem ringförmigen Spalt 75 her, wobei
die Austrittsöffnungen 76 unmittelbar unterhalb der Kolbenanordnung 19 liegen.
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Der Zylinderkopf 36 wird mit dem verhältnismäßig hohen Druck
der den Hauptteil 13 umgebenden Bohrflüssigkeit beaufschlagt, die in den
Aussparungen 43 und rund um den Schaftkörper 12 herum vorhanden ist und in einem
den Ringbereich R entsprechenden Durchmesserbereich so wirksam werden kann, daß
der Zylinderkopf 36 nach oben verschoben wird. Demgegenüber ist der in dem Spalt
75 oberhalb des Zylinderkopfes 36 herrschende Flüssigkeitsdruck verhältnismäßig
niedrig, so daß eine die Verschiebung des Hauptteiles 13 am Schaftteil
10 ermöglichende Druckdifferenz entsteht. Zur Erzeugung dieses Differenzdruckes
dient die Mündung 67. Infolge dieser Drosselung wird das Einpumpen eines komprimierten
Gases oder des Bohrschlammes in einem entsprechenden Maß nach unten durch den Ringraum
D um das Bohrgestänge B und das Bohrwerkzeug A herum zu einem verhältnismäßig großen
Flüssigkeitsdruck führen, der die Aufwärtsbewegung des Zylinderkopfes 36 bewirken
kann.
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Das Bohrwerkzeug A und das Bohrgestänge B
werden in der
in F i g. 1 gezeigten Lage in das Bohrloch C abgesenkt, bis diejenige Stelle erreicht
ist, an der eine Aufweitung des Bohrloches C vorgenommen werden soll. Anschließend
wird Bohrflüssigkeit durch den Ringraum D und durch die Mündung 67 nach oben gepumpt.
Von unter her wirkt auf den Zylinderkopf 36 ein Rückdruck ein, der die Verschiebung
des Hauptteiles 13 und das Ausspreizen der Schneidwerkzeuge45 auslöst. Während dieses
Vorganges werden das Bohrgestänge B und das Bohrwerkzeug A mit einer geeigneten
Geschwindigkeit in Drehung versetzt.
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Hierbei verschieben sich die Spreizarme 42 gegenüber dem Spreizstück
57, bis die Schneidwerkzeuge 45 ihre voll ausgespreizte Lage erreicht haben. Dies
ist der Fall, wenn die Schulter 16 an den unteren Teil 17 des Schaftkörpers 12 anstößt
und wenn die Anschlagschultern 71 der Spreizarme 42 an den entsprechenden Schultern
72 des Hauptteiles 13 zur Auflage kommen.
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Jetzt kann über das Bohrgestänge B auf das Bohrwerkzeug A eine angemessene
Bohrbelastung in Abwärtsrichtuna ausgeiibt werden, wobei diese vom Schaftkörper
12 auf den Hauptkörper 13 und über die Schultern 72 auf die Spreizarme 42 und die
Schneidwerkzeuge 45 übertragen wird. Hierdurch werden die Schneidwerkzeuge 45 gegen
die in das Bohrloch C eingearbeitete Schulter E gedrückt. Das Bohrgestänge B und
die Schneidwerkzeuge 45 werden während des Abwärtspumpens von Bohrflüssigkeit ständig
gedreht. Hierbei dient die Bohrflüssigkeit gleichzeitig zur Kühlung und zum Sauberhalten
der Schneidwerkzeuge 45. Der Bohrschlamm gelangt auf dem bereits beschriebenen
Weg durch die Mündung 67, den Durchlaß 68 und den Durchgang 69 innerhalb des Schaftteiles
10 nach oben in das Bohrgestänge B und zum oberen Ende des Bohrloches C. Da der
erweiterte Abschnitt F des Bohrloches C einen wesentlich größeren Durchmesser hat
als das Bohrgestänge B, werden der Abraum und die Bohrspäne durch die Bohrflüssigkeit
verhältnismäßig stark beschleunigt und mit großer Geschwindigkeit durch das Bohrgestänge
B bis zum oberen Ende des Bohrloches C mitgerissen. Hierdurch wird aber auch erkennbar,
wie vorteilhaft diese Strömungsrichtung ist, denn bei einer Zirkulation der Bohrflüssigkeit
in der umgekehrten Richtung würde durch besonders große Querschnittserweiterungen
im Bereich des Abschnittes F eine entsprechend starke Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit
eintreten. Somit könnte der anfallende Bohrschlamm und Abraum nicht vollständig
oder nur sehr schwer bis
zum oberen Ende des Bohrloches C transportiert
werden.
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Wenn die Erweiterung des Bohrloches im Abschnitt F fertiggestellt
ist oder wenn die Schneidwerkzeuge stumpf geworden sind, läßt sich das Bohrwerkzeug
A in einfacher Weise aus dem Bohrloch entfernen, wenn die Zufuhr an Bohrflüssigkeit
durch den Ringraum D unterbrochen und das Bohrgestänge B angehoben wird. Hierbei
wird nämlich der Schaftteil 10 innerhalb des Hauptteils 13 ebenfalls
angehoben. Dabei verläßt das Spreizstück 57 die Schließflächen 47 der Spreizarme
42 und gelangt in die zurückspringenden Abschnitte 56 derselben. Die
Kolbenanordnung 19 stößt gegen -den Anschlagring 31. Somit kann der Hauptteil
13 ebenfalls angehoben werden, und die Spreizarme 42 und die Schneidwerkzeuge
45 werden frei und begeben sich in ihre eingefahrene Lage, bis sie innerhalb des
Umfangs des Hauptteils 13 liegen. Anschließend kann das Bohrwerkzeug
A mit dem Bohrgestänge B aus dem Bohrloch C herausgezogen werden.
Sollten sich die Schneidwerkzeuge 45 nicht auf Grund ihres Eigengewichtes
beim Anheben des Schaftteils 10 nach innen verschieben, gelangt beim Anheben
des Schaftstückes 49 dessen Schulter 80 gegen einwärts gerichtete Finger
81 der Spreizarme 42; hierbei werden die Finger 81 nach oben
weggedrückt, so daß die Spreizarme 42 und die Schneidwerkzeuge 45, die unterhalb
der Scharnierbolzen 44 liegen, weiter einwärts gedrückt werden, so daß das
Hochziehen nicht mehr behindert wird.
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Bei der zweiten Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 ist das Bohrgestänge
B mit dem Hauptkörper 13a unmittelbar verbunden, und der Schaftteil 10a wird durch
den Druck der den Hauptteil 13a umgebenden Flüssigkeit nach unten verschoben, wenn
die Spreizarme 42 und die Schneidwerkzeuge 45 ausgespreizt werden
sollen. Die Befestigung der Spreizarme 42 an dem Hauptteil 13a und das Zusammenwirken
zwischen dem Schaftteil 10a, insbesondere seinem Spreizstück 57, und den
Spreizarmen 42 entsprechen im wesentlichen dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Der Hauptteil 13a hat eine längliche Form und einen unteren Zylinderkopf
100, der oberhalb der oberen Begrenzung der Aussparungen 43 liegt
und den oberhalb des Spreizstückes 57 liegenden Teil des Schaftstückes
49a umschließt. In diesem Bereich ist ein Dichtungsring 101 angeordnet,
der dichtend und gleitend auf dem Schaftstück 49a anliegt. Der Schaftteil
10a erstreckt sich nach oben hin durch einen Zylinder 41 a des Hauptteils
13a. Im oberen Bereich des Zylinders 41a ist in diesen ein oberer Zylinderkopf
102 eingeschraubt, der seinerseits mittels eines Gewinde-Schaftteils
103 in das untere Ende des Bohrgestänges B eingeschraubt ist. Der Schaftteil
10a hat einen Kolben 104, der an der zylindrischen Innenwand 105 des
Zylinders 41a entlanggleiten kann und mit einem Kolbenring 106 zur
Abdichtung gegenüber der Innenwand 105 versehen ist. Der Schaftteil 10a hat
ferner einen oberen Abschnitt 107,
der oberhalb des Kolbens 104 liegt
und in einer zentralen Bohrung 108 des oberen Zylinderkopfes 102
gleitend
angeordnet ist. Hier ist ein Dichtungsring 109 eingesetzt, der eine Abdichtung
gegenüber dem Abschnitt 107 bewirkt.
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In seiner Ausgangslage ist der Schaftteil 10a in seiner oberen Stellung
innerhalb des Hauptteils 13a mittels einer Druckfeder 110 gehalten, die in
einem Ringraum 111 zwischen dem Kolben 104 und dem unteren Zylinderkopf
100 angeordnet ist.
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In dieser Stellung des Schaftteils 10a befinden sich die Spreizarme
42 und die Schneidwerkzeuge 45 in ihrer eingefahrenen Lage. Der Kolben
104 liegt dabei in einem kurzen Abstand unterhalb des oberen Zylinderkopfes
102. Der Schaftteil 10a wird innerhalb des Zylinders 41a durch
den im Ringspalt D um das Bohrgestänge B herum herrschenden Flüssigkeitsdruck nach
unten bewegt. Dieser Flüssigkeitsdruck gelangt durch Einlaßöffnungen 111
a im oberen Abschnitt des Zylinders 41a in dessen Hochdruckraum
112, der zwischen dem oberen Zylinderkopf 102 und dem Kolben 104 liegt
und den Kolben 104
gegen die Kraft der Druckfeder 110 verschiebt. Hierdurch
wird der gesamte Schaftteil 10a und mit ihm das Spreizstück 57 an den Abschnitten
56 der Spreizarme 42 entlang nach unten verschoben, so daß die Schneidwerkzeuge
45 ausgespreizt werden. Die Abwärtsbewegung des Schaftteils 10a ist
beendet, wenn das Spreizstück 57 gegen das obere Ende der Führungsbuchse
51 stößt. Zu dieser Zeit liegt das Spreizstück 57 an den Schließflächen
47 der Spreizarme 42
an. Durch die Austrittsöffnungen 76a im
unteren Schaftstück 49a kann Bohrflüssigkeit aus dem Ringraum 111 in den
zentralen Durchgang 69a des Schaftteils 10a gelangen, so daß eine Verbindung
durch den Zylinderkopf 102 in das Bohrgestänge B hergestellt ist. Der Ringraum
111 wirkt somit als Niederdruckraum. Der untere Teil des zentralen Durchganges
69a steht über die Mündung 67 in dem Mundstück 65 mit den Aussparungen
43 in Verbindung.
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Bei der in der F i g. 3 dargestellten Ausgangslage des Bohrwerkzeuges
A sind die Schneidwerkzeuge 45 eingefahren, und die Druckfeder
110 hält den Schaftteil 10a in seiner oberen Stellung innerhalb des
Hauptteils 13a fest. Da hierbei die Schneidwerkzeuge 45 innerhalb des Umfanges des
Hauptteils 13a liegen, kann das Bohrwerkzeug A am Bohrgestänge
B
so weit in das Bohrloch C herabgelassen werden, bis diejenige Stelle erreicht
ist, an der die Schneidwerkzeuge 45 ausgespreizt werden sollten. Das Bohrwerkzeug
A wird zusammen mit dem Bohrgestänge B in Drehung versetzt, während
durch den Ringraum D Bohrflüssigkeit nach unten gepumpt wird. Diese gelangt durch
die Mündung 67 in den zentralen Durchgang 69a, wodurch der im Ringraum
111 herrschende Druck so weit vermindert wird, daß der im Hochdruckraum
112 herrschende Druck größer ist. Durch die Einlaßöffnungen 111a kann
dieser größere Druck vom Ringraum D in den Hochdruckraum 112 ge-!angen. Somit
wird der Kolben 104 in seinem Querschnittsbereich S von einem Druck beaufschlagt,
der die Abwärtsbewegung des Kolbens 104 bis in die in F i g. 4 dargestellte
Lage auslöst. Hierbei verschiebt sich der Hauptteil 10a nach unten und bewirkt das
Eingreifen des Spreizstückes 57 mit den Spreizflächen 46 der Spreizarme
42. Hierbei werden die Schneidwerkzeuge 45 gegen die Wand des Bohrloches
C gedrückt.
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Durch die Bohrflüssigkeit wird der Bohrschlamm durch die Aussparungen
43 und durch das Mundstück 65 in den zentralen Durchgang
69a gefördert; durch welchen er aufwärts durch das Bohrgestänge B zum oberen
Ende des Bohrloches C oder eines Bohrgestelles fließt. 'Die auf den Kolben
104 und den Schaftteil 10a einwirkende Kraft schiebt die Schneidwerkzeuge
45
immer weiter nach außen und drückt sie gegen die Wand des Bohrloches C, bis die
Schneidwerkzeuge 45 ihre äußere Endlage erreicht haben, in der die Schultern 71
an den Spreizarmen 42 mit den Schultern 72 an den Aussparungen 43 in Eingriff gelangen.
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Das Bohrgestänge B wird weiter in Drehung versetzt, wobei auf den
Hauptteil 13a und die Schneidwerkzeuge 45 eine diese gegen die Schulter E drükkende
zusätzliche Belastungskraft aufgebracht wird. Die Schneidwerkzeuge 45 werden durch
die Bohrflüssigkeit ständig gesäubert und gekühlt. Wenn die Erweiterung des Bohrloches
C abgeschlossen ist oder wenn die Schneidwerkzeuge 45 stumpf geworden sind und ausgewechselt
werden müssen, wird der Umlauf der Bohrflüssigkeit unterbrochen, so daß der im Hochdruckraum
112 herrschende Druck abnimmt und der Schaftteil 10a infolge der durch die Druckfeder
110 ausgeübten Kraft bis zu seiner in F i g. 3 dargestellten Ausgangslage
zurückgeschoben werden kann. Während des Zurückschiebens gelangt das Spreizstück
57 zwischen die zurückspringenden Abschnitte 56 der Spreizarme 42, so daß die Schneidwerkzeuge
45 so weit in die Aussparungen 43 eintreten können, daß sie innerhalb des Umfanges
des Hauptteils 13a liegen. Wenn diese Rückstellung nicht allein infolge des Eigengewichtes
der Schneidwerkzeuge 45 erfolgt, stößt die am Schaftteil 10a befindliche Schulter
80 gegen die nach innen gerichteten Finger 81 an den oberhalb der Scharnierbolzen
44 liegenden Teilen der Spreizarme 42. Hierbei werden die Spreizarme 42 und die
Schneidwerkzeuge 45 zwangläufig in das Innere der Aussparungen 43 gedrückt. Anschließend
kann das Bohrwerkzeug A mit dem Bohrgestänge B aus dem Bohrloch C herausgezogen
werden.