DE2101969C3 - Ein- und ausziehbare Bohrvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ein- und ausziehbare Bohrvorrichtung, die in Längsrichtung durch einen in einem Bohrloch eingesetzten rohrförmigen Bohrstrang bewegbar ist, mit einem am Bohrstrang befestigbaren Aiißenrohr, das eine Antriebsspindel aufweist, sowie mit einem Bohrmeißel, dessen Bohrschneiden in einer eingezogenen Stellung in Umfangsrichtung einander überlappend durch den Bohrstrang und in Längsrichtung innerhalb der Antriebsspindel und aus ihrer eingezogene- ..teilung in eine herausge-

!rückte Stellung bewegbar sind, und mit miteinander η Einpriff bringbaren Kupplungsteilen an der Spindel iirj an den Bohrschneiden zu deren Befestigung an der Spindel in herausgedrückter Stellung sowie einer Festhaltevorrichtung für die Bohrschneide η in ihrem herausgedrückten und mit der Spindel gekuppelten

Pine derartige Bohrvorrichtung bildet den Gegenstand des älteren Patents 2048 519. Hiernach kann die Bohrvorrichtung mit in einer eingezogenen Siell„ befindlichen Bohrschneiden durch den Bohrstrang hindurch zum Auswechseln oder Prüfen der Bohrschneiden zu einer Bohrplattform od. dgl. hochaezogen werden, so daß es nicht erforderlich ist, den Bohrstrang zu diese ni Zweck mit hochzuziehen, während die Bohrschneiden andererseits in ihrer herauseedrückten, mit der Antriebsspindel gekuppelten Arbeitsstellung ein Bohrloch erzeugen, dessen Durchmessererheblich größer ist als der Innendurchmesser des Bohrstrangs. In ihrer eingezogenen Stellung liegen die Bohrschneiden nach dem älteren Patent nebeneinander. Trotz einer dabei vorgesehenen gegenseitigen Überlappung der Bohrschneiden in Umfangsrichtunc weisen die Bohrschneiden in der herausgedrückten Arbeitsstellung in Unifangsrichtung Lücken untereinander auf, die die Lebensdauer und Bohrleistung der Bohrschneiden beeinträchtigen.

Es ist ferner eine ein- und ausziehbare Bohrvorrichtung bekannt (USA.-Patentschrift 3437 159), die in ihrem Grundaufbau derjenigen nach dem genannten älteren Patent entspricht und deren Bohrschneiden ebenfalls in einer eingezogenen Stellung durch den Bohrstrang zu einer Bohrplattform hochgezogen werden können und in ihrer herausgedrückten Arbeitsstellung ein größeres Bohrloch erzeugen, als es dem innendurchmesser des Bohrstrangs entspricht. Die Bohrschneiden sind hierbei in der eingezogenen Stellung übereinander und in ihrer auseinandergespreizten Arbeitsstellung mit gegenseitigem Winkelabstand angeordnet, so daß in Arbeitsstellung wiederum in Umfangsrichtung Lücken /wischen den einzelnen Bohrschneiden vorhanden sind, die deren Lebensdauer und Bohrleistung veri: .-.dern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe ...igrur.de, eine ein- und ausziehbare ΒθΓ·.ΓνοΓΓΐο·πΗιημ unter Beibehaltung des Vorteils, daß die Bohrschneiden einerseits durch den Bohrstrang hindurchbewegi werden und andererseits ein Bohrloch mit einem größeren Durchmesser als dem Innendurchmesser des Bohrstrangs erzeugen können, so auszugestalten, daß Lücken in Umfangsrichtung zwischen den einzelnen Bohrschneiden in deren Arbeitsstellung weitgehend vermieden sind. .

Ausgehend von einer Bohrvorrichtung der eingangs angegebenen Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bohrschneiden des Bohrmeißels in eingezogener Stellung in einem oberen und einem unteren Bohrschneidensatz angeordnet sind, wobei die unteren Teile des oberen Satzes die oberen Teile des unteren Satzes in Umfangsrichtung überlappen und die Schneiden des oberen Satzes alternierend zu den Schneiden des unteren Satzes angeordnet sind sowie die Bohrschneiden des oberen Satzes in Längsrichtung entlang den Rohrschneider, des linieren Satzes unter eeßcnseitigeni Gleiteingriff bewegbar und die Schneiden des oberen und unteren Bührschncidensatzes ringförmig aufweitbar sir.d. Durch die ringförmige Aufweitung der Bohrschneiden des oberen or.u unteren Buhrschneidensatzes kann die aus den einzelnen Bohrschneiden in deren Arbeitsstellung zusammengesetzte Schneidfläche gegenüber der älteren und der bekannten Bohrvorrichtung wesentlich vergrößert werden und erstreckt sich vorzugsweise in Umfangsrichtung über 360", so daß sich die Bohrschneiden in ihrer herausgedrückten, mit der Antriebsspindel gekuppelten Stellung wie ein mit der Antriebsspindel aus einem Stück bestehender Bohrmeißel mit in Umfangsrichtung ununterbrochener Schneidfläche verhalten. Auf diese Weise wird die Lebensdauer und Bohrleisiung der Bohrschneiden erheblich erhöht, während andererseits ein Bohrloch mit einem den Innendurchmesser des Bohrstrangs wesentlich überstei-¹S genden Durchmesser hergestellt werden kann und die Bohrschneiden in eingezogener Stellung durch den Bohrstrang hindurch zur Bohrplattform gezogen werden können.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den ao Ansprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher veranschaulicht ist.

In der Zeichnung zeigen

»5 F i g. 1 a bis 1 d gemeinsam einen Längsschnitt, teilweise auch in Ansicht, durch eine Vorrichtung in einer Darstellung, in der sich der Schneidmechanismus in seinem Zustand zur Längsbewegung durch einen ihn umgebenden Bohrleitungsstrang befindet, wobei Fig. Ib, Ic und Id untere Fortsetzungen der F i g. 1 a, Ib bzw. 1 c sind,

Fig. 2a bis 2d den Fig. 1 a bis Id entsprechende Ansichten, in denen die Schneidwerkzeuge innerhalb des Bohrleitungsstranges und dessen unterer Spindel in nach außen gedrücktem Zustand verriegelt sind, wobei Fig. 2b, 2c und 2d untere Fortsetzungen der Fig. 2a, 2b bzw. 2c sind,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. Id, F i g. 4 eine Unteransicht nach Linie 4-4 in F i g. 2 d, Fig. 5 eine schematische Ansicht der oberen und

unteren Schneidwerkzeugsätze in ihrem zurückgezogenen Zustand in bezug aufeinander,

Fig. 6 eine schematische Ansicht der oberen und unteren Schneidwerkzeugsätze in ihrem nach außen ♦5 gedrückten Zustand,

Fig. 7a eine in einer einzigen Ebene dargestellte schematische Ansicht des gegenseitigen Verhältnisses der oberen und unteren Schneidwerkzeugsätze in ihrem zurückgezogenen Zustand, wie in Fig. Id und 50 5 veranschaulicht,

Fig. 7b eine der Fig. 7a ähnliche Ansicht der Schneidwerkzeuge in ihrem nach außen gedrückten Zustand, wie in Fig. 2d und 6 veranschaulicht,

F i g. 8 eine isometrische Abbildung eines der unte-55 ren Schneidwerkzeuge,

F i g. 9 eine isometrische Abbildung eines der oberen Schneidwerkzeuge,

Fig. K) eine isometrische Abbildung des Verhältnisses zwischen einem oberen und einem unteren 60 Schneidwerkzeug in zurückgezogenem Zustand,

Fig. 11 eine isometrische Teilansicht des Verhältnisses /wischen einem Teil des Trägers und einem oberen Schneidwerkzeug,

F i ti. 12 eine isometrische Ansicht der Trägerhülse, 65 Fig. 13 eine teilweise weggebrochene isometrische Ansicht der Spindel zur Veranschaulichungeiner ihrer Ausrichtnulcn,

Fig. 14 eine isometrische Teilansicht des Mecha-

nismus des inneren Kernrohres nach Lösen von dem innerhalb der Antriebsspindel angeordneten Träger,

Fig. 15 einen Teillängsschnitt der Verriegelung zwischen dem Innenzylinder oder -rohr und des Schneidwerkzeug-Trägers.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung weist einen einziehbaren Drillbohrereinsatz A auf, der durch einen sich zu einem (nicht dargestellten) Bohrgestell erstreckenden rohrförmigen Bohrstrang B angehoben und abgesenkt werden kann, durch den bei Aufbringung von Bohrgewicht ein Drehmoment durch die Vorrichtung übertragen wird. Der untere Ansatz 10 des rohrförmigen Bohrstranges B ist mit einem Riegel-Kupplungszwischenteil 11 fest verschraubt, der seinerseits durch Verschrauben an einem Außenrohr 12 von erforderlicher Länge befestigt ist, dessen unteres Ende auf ein Zwischenstück 13 aufgeschraubt ist, das seinerseits mit dem oberen Teil einer Antriebsspindel oder eines -körpers 14 verschraubt ist, die bzw. der ein inneres Rechtsgewinde oder eine Schraubnut 15 aufweist, die an einer oberen Schulter 16 senkrecht zu der Spindelachse beginnt und an einer unteren Schulter 17, die in Richtung nach unten und außen divergiert, endet.

Der Drillbohrereinsatz A wird durch den Bohrstrang B angehoben und abgesenkt und mit der Antriebsspindel 14 an einem Tragrohr einer Buchse oder Hülse 18 verriegelt oder gekoppelt, die ihrerseits an einem Innenzylinder oder -rohr 19 gekoppelt sein kann, das einen beim Bohren in der Bodenformation entstehenden Kern aufnehmen kann. Das Innenrohr 19 weist eine Mehrzahl von miteinander verschraubten Rohrabschnitten auf, wobei sein unteres Ende mit einem Endteil 20 verschraubt ist, der eine zentrale Öffnung bzw. einen Hals 21 aufweist, durch den der Kern nach oben und in das Rohr tritt. Zum Verhindern des Herausfallens des Kernes aus dem Rohr ist ein in bekannter Weise arbeitender Fangring bzw. Kernheber 21α in dem Endteil 20 angeordnet. Das innere Kernrohr bzw. der Innenzylinder 19 hat eine erforderliche Länge, die z. B. 6 m, 10 m usw. betragen kann, und erstreckt sich nach oben in den Außenzylinder bzw. das Außenrohr 12 zu einem oberen Drehzapfen 22, so daß die Rotationsbewegung des Außenrohres beim Bohren in der Bodenformation nicht auf das Innenrohr übertragen wird.

Die Traghülse bzw. das Tragrohr 18 wird durch das Innenrohr 19 nach unten durch den Bohrstrang ß und das Außenrohr 12 bewegt, wobei der Endteil 20 des Innenrohres eine Schulter 23 aufweist, die mit einer Gegenschulter 24 in dem unteren Teil der Tragbuchse in Eingriff kommen kann, während der obere Teil der Tragbuchse als Klemmhülse 25 ausgebildet ist, die aus sich in Längsrichtung erstreckenden federartigen Armen 26 besteht, die in nach innen gerichteten Klemmfingern 27 enden, die sich in eine Umfangsnut 28 in dem Innenrohr hineinerstrecken können, die zwischen einem an dem Rohr befestigten Haltering 29 und dem unteren Ende 30 eines angrenzenden, oberen Innenrohrabschnitts vorgesehen ist. Wenn der Haltering in seiner Stellung an dem Innenrohr angeordnet ist, kann dessen nach oben divergierende Lippe 31 in einem sich nach unten und innen erstreckenden Haken an den Klemmfingern 27 (Fig. 15) aufgenommen werden, so daß das Hochziehen des Innenzylinders oder -rohres 19 den Haltering 29 veranlaßt, mit den Fingern in Eingriff zu kommen und die Tragbuchse 18 mit hochzuziehen.

Die Tragbuchse trägt einen oberen Satz einziehbarer und nach außen drückbarer Bohrfutter oder Schneidwerkzeuge 32, und der obere Satz trägt seinerseits einen unteren Satz einziehbarer und nach außen drückbarer Bohrfutter oder Schneidwerkzeuge 33, deren obere Teile die unteren Teile des oberen Satzes von Schneidwerkzeugen 32 in Umfangsrichtung überlappen und wie in F i g. 5,6,7 a und 7 b schematisch dargestellt, und alternierend zu diesen angeordnet sind. Die Schneidwerkzeuge 32 des oberen Satzes sind keilförmig ausgebildet, wobei die Seiten 34 eines jeden Schneidwerkzeuges in Richtung nach unten zueinander konvergieren, wogegen die ebenfalls keilförmig ausgebildeten Schneidwerkzeuge 33 des unteren Satzes mit ihren Seiten 35 in Richtung nach oben zueinander konvergieren. Der obere Teil eines jeden oberen Schneidwerkzeuges 32 ist mit einem äußeren Schraubgewinde 36 versehen, um in das Innengewinde 15 der Antriebsspindel 14 einzugrei-

ao fen. Das gleiche gilt für den oberen Teil eines jeden unteren Schneidwerkzeuges 33, der mit einem äußeren Schraubgewinde 37 zum Eingreifen in das Schraubgewinde 15 der Antriebsspindel versehen ist.

Die oberen Schneidwerkzeuge 32 sind in Umfangsrichtung abstandsgleich zueinander angeordnet und hängen anfänglich an jeweils im Abstand zueinander angeordneten Aufnahmehaken 38, die sich von dem oberen Ende eines jeden Schneidwerkzeuges 32 nach innen erstrecken, und die im Abstand zueinander angeordneten Aufnahmehaken 39 an der Tragbuchse übergreifen und mit diesen in Eingriff stehen; dabei weist die Tragbuchse sich in Längsrichtung erstrekkende äußere Nuten 40 und darüberliegende öffnungen 41 auf, um ein Absenken der Tragbuchse entlang dem oberen Satz der Schneidwerkzeuge oder Bohrfutter 32 zu ermöglichen, wenn diese, wie nachstehend beschrieben, nach außen gedrückt und in nach außen gedrückter Stellung verriegelt sind.

Der untere Satz der Schneidwerkzeuge oder Bohrfutter 33 hängt anfänglich, wenn er sich in zurückgezogener Stellung befindet, von dem oberen Satz der Schneidwerkzeuge 32 herab. Hierzu weist jedes obere Schneidwerkzeug an jeder seiner einander gegen-

überliegenden Seitenflächen 34 befestigte Nockenstifte 42 auf, die jeweils einen inneren Teil aufweisen, der sich in eine zur angrenzenden Seitenfläche 35 eines unteren Schneidwerkzeuges 33 öffnenden Längsnut 43 erstreckt, und einen äußeren Teil, der im Winkel zu dem inneren Teil gebogen ist und sich durch eine langgestreckte Nut 44 erstreckt, die sich zur rückwärtigen Fläche 45 des unteren Schneidwerkzeuges öffnet, wie dies deutlich aus Fig. 10 ersichtlich ist. Jede Rückennut 44 ist nahe und parallel zu einer Seite 35 des unteren Schneidwerkzeuges angeordnet, und jede ihrer zugehörigen seitlichen Längsnuten 43 isi nahe und parallel zu dem Rücken 45 eines jeden unteren Schneidwerkzeuges angeordnet. Somit hängt dei untere Satz von Schneidwerkzeugen 33 während Absenkens der Tragbuchse 18 durch den Bohrstrang £ und das Außenrohr 12 teilweise unterhalb des oberer Satzes von Schneidwerkzeugen 32 iiJid wird von die sem getragen.

Der obere Schneidwerkzeugsatz hat obere Flächet 46, die an dem abgeschrägten unteren Ende 47 de Tragbuchse zur Anlage kommen, wobei das unten Ende der Tragbuchse das Überlappungsverhältnis zi den oberen Teilen 48 der unteren Schneidwerkzeug'

.Ii

33 auf Grund der Tatsache beibehält, daß sich seitlich nach außen erstreckende Sperrhaken 49 an dem oberen Teil der unteren Schneidwerkzeuge an der Innenwand des Bohrstranges B und des äußeren Kernrohres entlanggleiten, die die oberen Teile unterhalb des unteren Endes 47 der Tragbuchse festhalten. Oberhalb seines Sperrhakens 49 ist jedes untere Schneidwerkzeug mit einer Blattfeder 50 versehen, die in eine Längsnut 51 in der Außenwand der Tragbuchsc hineinpaßt, die nach oben in eine Längsöffnung 52 in der Tragbuchse mündet und ermöglicht, daß letztere entlang dem unteren Satz von Schneidwerkzeugen 33 abgesenkt wird, wenn diese sich in nach außen gedruckter Stellung befinden und wie nachstehend beschrieben an dem unteren Gewindeteil 15 der Antriebsspindel verriegelt sind. Die Blattfedern 50 liegen am Boden der Längsnut 51 an und drücken den Sperrhaken 49 nach außen.

Um ein sachgemäßes Ausrichten zwischen den Schneidwerkzeugen 32, 33 und dem Schraubgewinde 15 der Antriebsspindel sicherzustellen, ist letztere mit einer Mehrzahl von spiralförmigen Ausrichtnuten 54 versehen, die sich von einer dicht über dem oberen Ende 16 des Schraubgewindeteils liegenden Punkt nach oben zu einer nach unten abgeschrägten Schuller 55 nahe dem Außengewinde 56, das die Antriebsspindel 14 mit dem darüberliegenden Zwischenstück 13 verbindet, erstreckt. Die spiralförmigen Ausrichtnuten 54 sind in Uiifangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet und jeweils in einem solchen Winkel geneigt, daß das obere Ende einer Nut das untere Ende der angrenzenden Nut geringfügig in Umfangsrichtung überlappt. Das Absenken des unteren Satzes von Schneidwerkzeugen 33 in die Antriebsspindel 14 veranlaßt die Sperrhaken 49 in die spiralförmigen Nuten 54 einzuschnappen, die alsdann sämtliche Schneidwerkzeuge 32, 33 und die Tragbuchse 18 als eine Einheit innerhalb der Spindel drehen, bis die Schneidwerkzeuge so weit absinken, daß die Haken 49 die unteren Enden der Nut verlassen und in einen vergrößerten Teil 57 der Antriebsspindel eintreten, der in ihrer nach oben gerichteten Schulter 16 endet, wobei die Haken 49 an der Schulter in Anlage kommen und die Gewindeteile 37 sich in einer Stellung befinden, in der sie nach außen gedrückt werden and in das innere Schraubgewinde 15 der Antriebsspimlel eingreifen.

Wenn die Sperrhaken 49 an der Schulter 16 in Anlage kommen, kann der untere Schneidwerkzeugsatz 33 sich innerhalb der Spindel 14 nicht weiter nach unten bewegen. Die Schneidteile 58 eines jeden Bohrfutters 33 liegen alsdann derart unterhalb des unteren Endes 17 der Spindel, daß sich die Tragbuchse 18 in diesen nach unten bewegen und auch den oberen Schneidwerkzeugsatz 32 nach unten entlang dem unteren Schncidwcrkzcugsatz 33 führen kann, wobei die Seitenflächen 34 des oberen Schneidwerkzeugsatzes an den zugeordneten Seitenflächen 35 des unteren Schneidwerkzeugsatzes entlanggleiten und beide Schneidwerkzeugsätze 32,33 nach außen drücken auf Grund der Notwendigkeit, in ihrem Umfang zuzunehmen, wenn sich der obere Satz der keilförmigen Schneidwerkzeuge nach unten zwischen den unteren Satz der keilförmigen Schneidwerkzeuge bewegt. Das untere Ende 47 der Tragbuchsc ist an der oberen Gegenschultcr 46 an den oberen Schneidwerkzeugen 32 in Anlage und drückt diese zwangläufig nach unten in die Antriebsspindcl 14 und zwischen den unteren Satz der Schneidwerkzeuge 33. Wenn die Schneidteile 59 des oberen Schneidwerkzeiigsatz.es unterhalb des unteren Endes 17 der Antricbsspindel liegen, kann sich die Tragbuchse 18 nach unten hinter beide Sätze der überlappenden Schneidwerkzeuge bewegen und drückt deren Gewindeteile 36, 37 nach außen zu vollem Eingriff mit dem Innengewinde 15 der Antricbsspindel, wobei die oberen Teile des unteren Schneidwcrkzeugsalzes sich entsprechend nach oben in die

ίο Nuten 51 und Öffnungen 52 in der Tragbuchse hineinbe /egen und die oberen Teile des oberen Schneidwerkzeugsatzes einschließlich deren Aufnahmehaken 38 entlang den Nuten 40 und öffnungen 41 in der Tragbuchse 18 nach oben gleiten. Die Tragbuchsc kann sich so weit nach unten bewegen, bis ihr unteres Ende 47 in in den unteren Teilen der Schneidwerkzeuge vorgesehene Ausrichtnuten 60 hineinpaßt und sich darin verkeilt (Fig. 2d). Bei in dieser Stellung befindlichen Teilen kommen die oberen Teile der Bohrfutter an einer abgeschrägten Schulter 61 in der Antriebsspindel 14 unmittelbar unterhalb der Anschlagschulter 16 in Anlage, an der die Haken ruhen, so daß das Bohrgewicht von der Antriebsspindel 14 über die Schulter 61 unmittelbar auf die Bohrfutter übertragen wird. Die Schneidwerkzeuge befinden sich in ihrer nach außen gedrückten Stellung, wobei die untere abgeschrägte Schulter 17 der Spindel an den abgeschrägten Gegenschultern 62 an den Bohrfuttern anliegt und hierdurch eine Abdichtung zwischen der Antriebsspindel 14 und den Bohrfuttern gegen einen Flüssigkeitsdurchtritt zwischen diesen Teilen schafft.

Wie ersichtlich, überdecken die Schneidwerkzeug-

sätze 32,33. wenn sie in ihrem nach außen gedrückten Zustand verriegelt sind, gemeinsam 100% des Bohrerumfanges (Fig. 4, 6, 7b). Die Schneidwerkzeuge haben eine innere Längs-Freischneidfläche 63, eine äußere Freischneidfläche 64, die sich seitlich über die Peripherie der Antricbsspindel 14 hinaus erstreckt, und eine dazwischenliegende Bohrsohlen-Schneidfläehe 65, die sich zwischen den inneren und äußeren Freischneidflächen erstreckt. Diese Flächen können zur Durchführung des Schneidvorganges in der Bodenformation mit eingebetteten Diamanten 66 versehen sein.

Das obere Ende des inneren Kernzylinders oder -rohrs 19 ist mit einem Zwischenstück 70 verschraubt, das an ein geeignetes Außengehäuse 71 des Drehgelenks bzw. Drehzapfens 22 angeschraubt ist. Wie ersichtlich, umfaßt das Drehgelenk einen nach innen ge-

richteten Gehäuseflansch 72, gegen den sich obere und untere Lager 73, 74 abstützen, wobei das untere Lager 74 an einer Mutter 75 anliegt, die auf einer Lagerzapfen 76 aufgeschraubt und durch eine geeignete Kontermutter 77 an diesem verriegelt ist, unc das obere Lager 73 an einer nach unten gerichteter Schulter 78 an dem Lagerzapfen anliegt, der in da; untere Ende eines Ricgclkörpers 79 eingeschraubt ist welcher mit ihm mittels einer auf den Lagerzapfei aufgeschraubten Kontermutter 80 verriegelt ist. De Ricgelkörper ist mit einem Qucrschlitz 81 zur Auf nähme seitlich verschiebbarer Riegel 82 versehen, dii durch spiralförmige Druckfedern 83 nach außen ge drück! werden, die zwischen den entgegengesetzt ge richteten Riegeln wirken, um diese in einer innerei Umfangsriegelnut 84, die in dem Zwischenteil 11 de Außenrohres vorgesehen ist, bei Fluchten mit dieser einschnappen zu lassen. Das Zurückziehen der Riege 82 aus der Ausnehmung 84 wird durch die Aufwärts

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bewegung einer Rückzugstange 85 ermöglicht, die in Längsrichtung in dem Riegelkörper 79 verschiebbar ist und Rückzichstifte 86 trügt, die in Schlitzen 87 in den Riegeln angeordnet sind und mit an einer Seite der Schlitze ausgebildeten abgeschrägten Nockenflächen 88 in Eingriff kommen können. Die Rück/ugslange 85 ist zum Zurückziehen der Riegel 82 aus der Riegelnut 84 nach oben bewegbar, indem ein geeigneter Überwurf 89 mit einem an tier Riick/ugstange 85 befestigten Rückzugkopf 90 in Eingriff kommt. Der Riegelmechanismus als solcher ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung, da ein ähnlicher Mechanismus in der obenerwähnten USA.-Patentschrift 3 437 154 dargestellt und beschrieben ist.

Es sei angenommen, daß im Betrieb der Vorrichtung der Bohrstrang B, das Außenrohr 12 und die Antriebsspindel 14 in einem Bohrloch angeordnet sind und daß die Schneidwerkzeuge 32, 33 durch den Bohrstrang abgesenkt und mit da Antriebsspindel in nach außen gedrücktem Zustand \erriegelt und damit zum Bohren bereit sind, und daß sie, sofern ein Kernrohr 19 vorhanden ist, einen Kern erzeugen, der sich in dem Kernrohr und relativ /u diesem nach oben bewegt. Der Überwurf 89 ist an dem Ruckzugkopf 90 und dem inneren Kernrohr 19 befestigt, wobei der Träger bzw. die Buchse 18 sein unteres Ende umgibt, und die in eingezogener Stellung befindlichen Schneidwerkzeuge 32, 33 werden in den Bohrstrang B eingeführt, wobei der obere Satz von Schneidwerkzeugen 32 von dem Tragrohr und der untere Salz von Schneidwerkzeugen 33 von den oberen Schneidwerkzeugen herabhängt und sich beide Schneidwerkzeugsätze in ihrem in Fig. Id, 3, 5 und 7 a dargestellten eingezogenen Überlappungszustand befinden. Das innere Kernrohr 19 und die von diesem herabhängenden Schneidwerkzeuge werden durch den Bohrstrang B und in den Außenzylinder bzw. das Außenrohr 12 abgesenkt, wobei die Sperrhaken 49 sich nach außen in die schraubenförmigen Ausrichtnuten 54 bewegen, die alsdann die Schneidwerkzeuge und das Tragrohr 18 drehen und die Gewindeteile 36, 37 in richtige Ausrichtung zu dem schraubenförmigen Innengewinde 15 der Antriebsspindel bringen.

Das Absenken wird fortgesetzt, bis die Sperrhaken 49 an dem unteren Schneidwerkzeugsatz 33 an der Schulter 16 angreifen. Ein weiteres Absenken des inneren Kernrohres 19 und des Tragrohres bzw. der Tragbuchse 18 zwingt den oberen Schneidwerkzeugsatz 32 aus der in Fi g. 1 d, 3. 5 und 7 a ersichtlichen Stellung nach unten zwischen den unteren Schneidwerkzeugsatz 33 in die in F i g. 2 d. 4, 6 und 7 b veranschaulichte, nach außen gedruckte Stellung. Die Tragbuchse 18 bewegt sich alsdann hinter die beiden Schneidwerkzeugsätze, um diese in ihrem vollen Ausmaß nach außen zu drücken, wobei ihre Gewindeteile 36,37 voll in das Innengewinde 15 der Antriebsspindel eingreifen. Die sich hinter die Schneidwerkzeuge bewegende Buchse verkeilt sich mit ihrem unteren Ende 47 in der nach oben gerichteten V-förmigen Nut 60, die sich in Umfangsrichtung um die Schneidwerkzeuge 32, 33 herum erstreckt, und verriegelt dann diese Teile in ihrem voll nach außen gedrückten Zustand, wie in Fig. 2d veranschaulicht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Riegel 82 gegenüber der Innennut 84 des Riegclkupplungs-Zwischcnteils 11 angeordnet, greifen in diese ein und verriegeln das innere Kernrohr 19 und das Tragrohr 18 in ihrer unteren Stellung innerhalb des Außenrohrcs 12 und der Antriebsspindel 14.

Das Herausdrücken und Verriegeln der Schneidwerkzeuge tritt bei in genügendem Abstand von der Bohrsohle angehobener Antriebsspindel 14 auf.

Wenn die Schneidwerkzeuge in ihrer Außenstellung verriegeli sind, kann der Bohrstrang B abgesenkt -.verticil, um die Schneidwerkzeuge mit der Bohrsohle in Eingriff /u bringen. Der Bohrstrang und der gesamte Mechanismus können in der gewünschten Geschwindigkeit gedreht werden, während durch den Bohrstrang und die Antriebsspindel Bohrgewicht unmittelbar auf die Schneidwerkzeuge aufgebracht und über die Schulter 61 der Antriebsspindel übertragen wird, die an den Gegenflächen an den oberen Teilen

'5 der Schneidwerkzeuge angreift. Alsdann wird Bohrflüssigkeit durch den Bohrstrang geleitet, die außen um den Riegel- und Lagerzapfenmechanismus 70 bis 90 herum und nach unten durch den Ringraum zwischen den Innen- und Außenrohren 19, 12 läuft und durch die Tragbuchse 18, am Ende des unteren Teils des inneren Kernrohres 19 sowie entlang der inneren Freischneidfläche 63 der Schneidwerkzeuge austritt, dann zur Bohrsohle gelangt und die Schneid-»Späne« zum Reinigen der Flächen 63, 65, 64 der Schneidwerkzeuge seitlich nach außen spült und sie nach oben außen um das Außenrohr 12 und den Bohrstrang B herum zu dem oberen Ende des Bohrloches befördert. Wenn die Schneidwerkzeuge den ringförmigen Teil der Bohrsohle abbohren, wird ein Kern gebildet, der

nach oben durch den Auffangring und in das innere Kernrohr 19 tritt, und es wird in letzterem vorhandene Flüssigkeit nach oben durch eine Austrittsöffnung 95 in den Kopplungsteil 70 in dem Ringraum 94 gedruckt, durch den die Bohrflüssigkeit in Richtung nach

unten bewegt wird.

Wenn der Kern auf die gewünschte oder eine Länge geschnitten worden ist, die ausreicht, um das Kernrohr im \«-<*scntlichen auszufüllen, wird der Bohrstrang B zum Abbrechen des Kernes um eine geringe Entfer-

nung von der Bohrsohle angehoben, wobei der Fangring bzw. Kerngreifer 21 sich nach unten gegen die Schragwand 97 des Endtcils des inneren Kernrohres bewegt, das ihn fest an dem Umfang des Kernes verkeilt und dessen Herausfallen oder Herausziehen auf dem inneren Kernrohr verhindert. Alsdann kann dci Überwurf 89 an einem Drahtseil 89a nach unter durch den Bohrstrang in Kopplungsbeziehung zu dem Rückzugskopf 90 abgesenkt werden, woraufhin eir Hochziehen des letzteren erfolgt, um die Rückzug

stange 85 anzuheben und deren Rückziehstifte 86 zi veranlassen, die Riegel 82 aus der Umfangsnut 84 ir dem Außenrohr herauszuziehen. Sodann kann das in nerc Kernrohr 19 hochgezogen werden, das das Trag rohr 18 mit nach oben bewegt und entlang den nacr

außen gedrückten Schneidwerkzeugen 32, 33 hoch zieht, bis die Aufnahmehaken 39 an dem Tragrohi mit den Aufnahmehaken 38 an den eingezogener Bohrfuttern oder Schneidwerkzeugen 32 in Eingrif kommen. Die Schneidwerkzeuge 32 werden in di<

Anlriebsspindel 14 zurückgezogen und aus der Vcr keilung mit den Bohrfuttern oder Schneidwcrkzeugci 33 hochgezogen, wobei die Nockenstiftc 42 an der oberen Schneidwerkzeugen in den Nuten 43, 44 de unteren Schneidwerkzeuge 33 nach oben gleiten, bii

sie das obere Ende der Nuten erreichen, woraufhii sie die unteren Schneidwerkzeuge 33 nach oben zie hen und deren Zurückziehen nach innen zu der An tricbsspindel 14 bewirken. Die Schneidwerkzeug»

nehmen alsdann das in Fig. Id, 3 und schematisch auch in Fig. 5 und 7a veranschaulichte, eingezogene Verhältnis zueinander ein, wobei der effektive Satzdurchmesser der Schneidwerkzeuge 32, 33 kleiner als der Innendurchmesser der Antriebsspindel 14, des Außenrohrcs 12 und der Durchmesser der ganzen Länge des Bohrstranges B ist, so daß die gesamte Anlage alsdann an dem Drahtseil 89a zu dem Bohrgestell hochgezogen wird.

Der Kern kann aus dem Kernrohr entfernt und die Anlage sodann wieder in den Bohrstrang eingefahren und in Stellung verriegelt werden. Bei Abnutzung der Schneidwerkzeuge können diese oben an dem Bohrloch ausgetauscht werden.

Soll nur das Kernrohr 19 entfernt werden, so kann der außen an dem inneren Kernrohr angebrachte HaI-tcring 29 weggelassen werden, wobei die untere Schrägseitc 100 der Nut 28 verbleibt, die die Klemmfinger 27 aufnimmt und in der Lage ist, mit diesen in Eingriff zu kommen (Fig. 1 c). Bei weggelassenem Haltering kann die Vorrichtung nach wie vor in der beschriebenen Weise durch den Bohrstrang eingefahren und an der Antriebsspindel 14 verriegelt werden. Beim Hochziehen des Kerns veranlaßt die Aufwärtsbewegung des inneren Kernrohrcs 19 jedoch die untere Schrägfläche 100 des Kernrohres mit den Klcmmfingcrn 27 in Eingriff zu kommen und sie aus dem Wege zu drücken, wobei das innere Kernrohr alsdann nach oben und vollständig aus dem Tragrohr 18 herausbewegt wird, das in seiner hinter den Schneidwerkzeugen 32, 33 verriegelten unteren Stellungverbleibt. Beim Wiedereinfahren des Kernrohres 19 in den Bohrstrang B und in eine Stellung, in der die Schulter 23 sich an die Gegenschulter 24 an dem Tragrohr anlegt, erstrecken sich die Riegel 82 wieder in die Umfangsnut 84 des Außenrohres hinein, wobei der untere Teil des inneren Kernrohres 19 lediglich mit den oberen, inneren Schrägflächen der Klemmfinger 27 in Eingriff kommt und die Finger und ihre zugehörigen Federarme 26 seitlich aus dem Weg drückt und diese Finger sich wieder in die Nut 28 nach außen

ίο drücken, wenn das Innenrohr seine verriegelte Endsteüung erreicht hat, in der es wieder zur Aufnahme eines weiteren Forinationskernes bereit ist.

Der Haltering 29 kann wegfallen, außer wenn der Wunsch besteht, das Tragrohr 18 und die Schneidwerkzeuge 32, 33 aus der Antriebsspindel 14 herauszuziehen, da der Haltering, wie oben beschrieben, beim Hochziehen des inneren Kernrohres mit den Klemmfingern 27 verriegelt wird.

Obgleich nach dem vorstehenden Beispiel eine speziell zum Schneiden eines Kerns konstruierte ein- und ausziehbare Bohrvorrichtung dargestellt ist, kann diese ohne weiteres in eine solche abgewandelt werden, die den gesamten Querschnittsbereich des Bohrloches schneiden kann. Die Tragbuchse bzw. das

»5 Tragrohr 18 ist alsdann fest an dem Innenrohr ange bracht und weist eine sich über das Rohr erstreckend« untere Fläche auf, in deren nach unten gerichtete: Oberfläche Diamant- oder andere Schneidelemente eingesetzt sind. Das Herausdrücken und Zurückzie hen der Schneidwerkzeuge 32, 33 und deren Einzie hen wird in der gleichen Weise durch das Tragroh 18 bewirkt wie oben beschrieben.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Ein- und ausziehbare Bohrvorrichtung, die in Längsrichtung durch einen in einem Bohrloch eingesetzten rohrförmigen Bohrstrang bewegbar ist, mit einem am Bohrstrang befestigbaren Außenrohr, das eine Antriebsspindel aufweist so wie mit einem Bohrmeißel, dessen Bohrschneiden in einer eingezogenen Stellung in Umfausrichtung einander überlappend durch den Bohrstrang und in Längsrichtung innerhalb der Antriebs.^pindel und aus ihrer eingezogenen Stellung in eine herausgedrückte Stellung bewegbar sind, und mit miteinander in Eingriff bringbaa-n Kupplungsteilen an der Spinde! und an den Bohrschneiden /u deren Befestigung an der Spindel in herausgedrückter Stellung sowie einer Festhaltevorrichtung für die Bohrschneiden in ihrem herausgedrückten und mit der Spindel gekuppelten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrschneiden (32, 33) des Bohrmeißels (A) in eingezogener Stellung in einem oberen und einem unteren Bohrschneidensatz angeordnet sind, wobei die unteren Teile des oberen Satzes die oberen Teile des unteren Satzes in Umfangsrichtung überlappen und die Schneiden (32) des oberen Satzes alternierend zu den Schneiden (33) des unteren Satzes angeordnet sind sowie die Bohrschneiden (32) des oberen Satzes in Längsrichtung entlang den Bohrschneiden (33) des unteren Satzes unter gegenseitigem Gleiteingriff bewegbar und die Schneiden (32, 33) des oberen und unteren Bohrschneidensatzes ringförmig aufweitbar sind.

   2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrschneiden (32) des oberen Satzes eine suh nach unten verjüngende Keilform aufweisen.

   3. Bohrvorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekci r.zeicnnet, d_t 3 in herausgedrückter, mit der Spiiuiei (14) gekuppelter Stellung der BohrschneidiMi (32, 33) des unteren und oberen Salzes die unteren Enden beider in derselben Ebene senkrech' zu der Spindelachse liegen.

   4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ^kennzeichnet, daß die Seilen jeder Bohrschneide (32) des oberen Satzes in Richtung nach unten und die Seiten jeder Bohrschneide (33) des unteren Satzes in Richtung nach oben zueinander konvergieren, wobei sich in gekuppelter Stellung die Bohrschneiden des oberen Satzes in Umfangsrichtung mit den Bohrschneiden des unteren Satzes abwechseln.

   5. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Bohrschneiden (32,33) des oberen und unteren Satzes in herausgedrückter, mit der Spindel (14) gekuppelter Stellung gebildete Schneidflache in Umfangsrichtung irn wesentlichen durchgehend verläuft.

   ft. Bohrvorrichtung nach einem dor Ansprüche 1 bis 5, daüiu'iJ-, gekennzeichnet, daß hei eingezogener Stellung üer Bohrschneiden (32, 33) die Schneiden (311 des ^nieren an den Schneiden (32) des oberer, StM/iis von diesen herabhängend gehalten sind.

   7. Bohrvorrichtung lu-ch einem der Ansprii-

   ehe 1 bis ft, gekennzeichnet durch an der Spindel (14) und am Bohrmeißel (A) vorgesehene, miteinander in Eingriff kommende Ausrichtteile (54, 49), durch welche die oberen und unteren Bohrschneiden (32, 33) für ein seitliches Herausdrükken und zum Kuppeln mit der Spindel ausrichibar sind.

   H. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine an den Bohrschneiden (33) des unteren Satzes und der Spindel (14) vorgesehene Sperreinrichtung (49, 16) zum Verbringen der Bohrschneiden des unteren Satzes in eine Lage, in der sie mit der Spindel kuppelbar sind.

   9. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche ft bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingezogener Stellung der Bohrschneiden (32,33) die Schneiden (33) des unteren an den Schneiden (32) des oberen Satzes durch miteinander in Eingriff kommende Stifte (42) und Nuten (43, 44) an den Schneiden des oberen bzw. unteren Satzes gehalten sind.

   K). Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen den Bohrmeißel (A) haltenden Träger, der einen äußeren Tragteil (18) und einen inneren Tragteii (19) aufweist.

   11. Bohrvorrichtung nach Anspruch K), dadurch gekennzeichnet, daß der innere Tragteil (19) zur Aufnahme eines durch den Bohrmeißel (A) in der Bohrlochformal ion erzeugten Kernes und zum Hochziehen aus der Spindel (14) und durch den Bohrstrang (B) zum Kopf des Bohrlochs hin lösbar mit dem äußeren Tragteil (18) verbunden und von diesem trennbar ist.

   12. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (14) in ihrem unteren Teil mit einem Innengewinde (15) und der Bohrmeißel (A) mit einem dem Innengewinde entsprechenden Gegengewinde (36, 37) versehen sind, wobei der Bohrmeißel seitlich hcrausdrückbar und durch Eingreifen seines Gegengewindes in das Innengewinde mit der Anlriebsspindel kuppelbar ist.

   Π. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Festhaltevorrichtung für die Bohrschneiden (32, 33) des oberen und unteren Satzes in ihrem herausgedrückten, mit der Spindel (14) gekuppelten Zustand eine an den Bohrschneiden vorgesehene Nut (60) aufweist, mit der das untere Ende (47) des Tragteils (18) des Bohrmeißels (A) in Eingriff bringbar ist.