DE2201880A1

DE2201880A1 - Soil/rock drill assembly - with independent rotary and percussive drills

Info

Publication number: DE2201880A1
Application number: DE19722201880
Authority: DE
Inventors: Guenter Klemm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-15
Filing date: 1972-01-15
Publication date: 1973-07-19

Abstract

In an appts. for drilling deep boreholes in soil and/or rocks, having a flushing device for ejecting the drilling debris, and provided with an inner drilling tube and a rotatably-driven outer drilling tube, the inner drilling pipe or rod can be displaced axially w.r.t. the rotatable outer drilling pipe, which is simultaenously subjected to a percussive action and has radial impact surfaces engaging the inner pipe and co-operating with counter-impact surfaces, while the flushing medium can be introduced to the bore of the inner drilling pipe.

Description

Vorrichtung zum Tiefbohren von Löchern im Erdreich und/oder Gebirge Die Erfindung bezteht sich auf eine Vorrichtung zum Tiefbohren von Löchern ini Erdreich und/oder Gebirge mit einer Spüleinrichtung zln Auswerfern des Bohrgutes.Device for deep drilling holes in the ground and / or mountains The invention relates to a device for deep drilling holes in the ground and / or mountains with a flushing device for ejecting the drillings.

Bei einem Gerät zum Bohren von Löchern in von lockerem Erdreich bedeckten Gebirge ist es bekannt, eine Bohrstange in einem Gestängerohr anzuordnen und hierbei Bohrstange und Gestängerohr durch ein Kopfstück miteinander schlag- und drehfest zu verbinden. Die Schlag- und Drehwirkung wird hierbei dem die Bohrstange mit öem diese umgebenden Gestängerohr verbindenden Kopfstück erteilt. Bei einem solchen Bohrgerät werden die Bohrstange und das Gestängerohr zwangsläufig gemeinsam gedreht und geschlagen. Dadurch wirkt das Bohrgerät nicht anders wie ein solches mit nur einem Bohrer.In a device for drilling holes in loose soil covered Mountains it is known to arrange a drill rod in a drill pipe and this The drill rod and drill pipe are impact-resistant and torsion-proof with one another through a head piece connect to. The impact and rotation effect is here compared to the drill rod with öem this surrounding drill pipe connecting head piece granted. With such a Drill, the drill rod and the drill pipe are inevitably rotated together and beaten. As a result, the drill does not act any differently than one with only a drill.

Es sind weiterhin Bohrgeräte bekannt, bei denen ein äußeres Kernrohr und ein inneres Kernrohr vorgesehen sind und das äußere Kernrohr zur Drehung antreibbar ist, wobei das innere Kernrohr mit seiner Schneidkrone das äußere Kernrohr überragt. Hierbei unterliegt das innere Kernrohr einer Schlagwirkung, die sich dadurch ergibt, daß auf dem inneren Kernrohr ein Schlagstück ruht, welches unter der Wirkung einer Druckfeder steht, die sich einerseits an dem äußeren Kernrohr abstützt und andererseits auf das Schlagstück wirkt.There are also drilling rigs known in which an external Core tube and an inner core tube are provided and the outer core tube can be driven to rotate is, the inner core tube with its cutting crown protruding beyond the outer core tube. Here, the inner core tube is subject to an impact effect, which results from that a striker rests on the inner core tube, which under the action of a There is a compression spring which is supported on the one hand on the outer core tube and on the other hand acts on the hammer.

Zwischen dem Schlagstück und dem inneren Kernrohr sind an den sich gegenüberstehenden Stirnflächen Schrägflächen nach Art eines Sperr-Rades angeordnet. Dadurch wird bewirkt, daß beim Drehen des äußeren Kernrohres und des damit arehfest verbundenen Schlagstückes dieses infolge der Sclirägflächen gegen die Federwirkung angehoben wird, worauf ruckartige Stoßkräfte infolge der Druckwirkung der Feder nach unten auf das innere Kernrohr wirksam werden. Zwischen dem äußeren Kernrohr und dem inneren Kernrohr ist eine Spülung wirksam. Ein solches Drehbohrwerkzeug dient im wesentlichen dazu, die in dem inneren Kernrohr sich ergebenden Gesteinskerne zu Untersuchungszwecken zu gewinnen. Das äußere Kernrohr unterliegt hierbei keiner Schlagwirkung.Between the striker and the inner core tube are on the opposite end faces inclined surfaces arranged in the manner of a ratchet wheel. This has the effect that when turning the outer core tube and thus arehfest connected striking piece this as a result of the impact surfaces against the spring action is raised, whereupon jerky shock forces due to the compressive action of the spring down on the inner core tube. Between the outer core tube and the inner core tube is flushed. Such a rotary drilling tool essentially serves to remove the rock cores resulting in the inner core tube to win for research purposes. The outer core tube is not subject to any here Impact effect.

Aufgabe der Errindung ist es, eine Vorrichtung zum Tiefbohren von Löchern im Erdreich und/oder Gebirge mit einer Spüleinrichtung zu schaffen, bei der unter Anwendung eines äußeren Bohrrohres gearbeitet wird und der innerhalb eines inneren Bohrrohres vorhandene Kern des Erdreiches bzw. des Gebirges wirksam abgetragen und durch die Spüleinrichtung leicht ausgeworfen werden kann. Bei einer Bohrvorrichtung mit einer Spüleinrichtung, bei der ein äußeres Bohrrohr und ein inneres Bohrrohr vorgesehen sind, und das äußere Bohrrohr drehbar angetrieben wird, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß das innere Bohrrohr zu dem äußeren Bohrrohr axial verschiebbar angeordnet ist, das äußere drehbare Bohrrohr zugleich einer Schlagwirkung unterworfen ist und Uber das innere verschiebbare Bohrrohr greifende radiale Schlagflächen aufweist, die mit Gegenschlagflächen des verschiebbaren inneren Bohrrohres zusammenwirken.The task of the invention is to provide a device for deep drilling To create holes in the ground and / or mountains with a flushing device that is operated using an outer drill pipe and that within a inner drill pipe existing core of the earth or the mountains effectively removed and can be easily ejected through the flushing device. With a drilling device with a flushing device in which an outer drill pipe and an inner drill pipe are provided, and the outer drill pipe is rotatably driven, stands out the invention in that the inner drill pipe to the outer drill pipe axially is slidably arranged, the outer rotatable drill pipe at the same time is subjected to a percussion effect and reaching over the inner sliding drill pipe has radial striking surfaces, which with counter-striking surfaces of the sliding inner Cooperate drill pipe.

Durch eine solche Bohrvorrichtung wird erreicht, daß man zur DurchfUhrung der Bohrung das äußere Bohrrohr in üblicher Weise einer Dreh- und Schlagwirkung unterwirft, während das innere Rohr nur an der Schlagwirkung des äußeren Rohres teilnimmt, Jedoch bei der Arbeit eine drehfeste Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Bohrrohr nicht besteht. Die Schneidkrone des inneren Bohrrohres kann gegenUber der Ringschneidkrone des äußeren Bohrrohres vorstehen. Man kann die Schneidkronen beider Bohrrohre auch etwa bündig verlaufen lassen. Die Schläge, die dem äußeren Bohrrohr erteilt werden, werden auch bei dem inneren Bohrrohr wirksam. Das äußereBohrrohr rotiert hierbei ständig, während das innere Bohrrohr an der Rotation nicht teilnimmt. Dadurch wird die Mittelfläche der im Erdreich oder im Gebirge zu erstellenden Bohrung einer Schlagwirkung unterzogen, während die ringförmige Umgebung um diese Zone aufgebohrt wird. Das Bohrgut wird zwischen dem äußeren und dem inneren Bohrrohrgestänge nach oben gespült und oben ins Freie nach außen geworfen. Diese Arbeitsweise erleichtert die Durchführung der Bohrung erheblich und ermöglicht, die Bohrstelle von dem Bohrgut sicher freizuhalten. Die Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich universal bei den verschiedensten Beschaffenheiten des Erdreiches und/oder des Gebirges einsetzen.By means of such a drilling device it is achieved that one can carry out the bore the outer drill pipe in the usual way of a rotating and percussive action subjects, while the inner tube only to the impact of the outer tube participates, However, at work a non-rotatable connection between the interior and the outer drill pipe does not exist. The cutting bit of the inner drill pipe can protrude from the ring cutter of the outer drill pipe. You can Let the cutting crowns of both drill pipes run roughly flush. The blows that given to the outer drill pipe also take effect on the inner drill pipe. The outer casing rotates continuously while the inner casing rotates does not participate. This increases the central area of the in the ground or in the mountains creating hole subjected to an impact effect, while the annular environment around this zone is drilled. The cuttings are between the outer and the inner Drill pipes flushed upwards and thrown out into the open at the top. These The way of working facilitates the drilling process considerably and enables to keep the drilling site safe from the cuttings. The drilling device according to Invention can be applied universally to the most varied of properties of the soil and / or the mountains.

Vorteilhaft ist die Vorrichtung in der Weise ausgebildet, daß das innere Bohrrohr und das äußere Bohrrohr mittels Schaftansatz und Bohrung abgedichtet ineinandergleiten, und daß das innere Bohrrohr einen Außenbund aufweist, dessen radiale Ringfläche die Schlaggegenfläche für eine innenliegende Ringfläche des äußeren Bohrrohres bildet.The device is advantageously designed in such a way that the inner drill pipe and the outer drill pipe sealed by means of a shaft attachment and bore slide into each other, and that the inner drill pipe has an outer collar, the radial Ring surface the counter surface for an inner ring surface of the outer drill pipe forms.

Hierbei kann das äußere Bohrrohr mit einem Innenbund versehen sein, der als Begrenzungsanschlag für den Bund des verschiebbaren inneren Bohrrohres dient. Bei einer solchen Anordnung benötigt man nur wenige Teile, die miteinander in Zusamnengriff kommen. Die Vorrichtung ist auf diese Weise robust und arbeitet zuverlässig.Here, the outer drill pipe can be provided with an inner collar, which serves as a limit stop for the collar of the sliding inner drill pipe. With such an arrangement, only a few parts are required that interact with one another come. In this way the device is robust and works reliably.

Damit das innere Bohrrohr in leichter und einfacher Weise beliebig verlängert werden kann, d.h., daß man auf einfache Weise Verlängerungsstücke aufschrauben kann, ist es vorteilhaft, daß man das innere Bohrrohr für diesen Zweck gegen Drehung sichern kann. Hierzu kann der Außenbund des inneren Bohrrohres mindestens eine Abflachung an seiner Umfangsfläche aufweisen, die einer Abflachung im äußeren Bohrrohr unmittelbar oberhalb des Innenbundes desselben entspricht. Damit hierbei die Abflachungen leicht ineinandergleiten können, ist es zweckmäßig, daß der Außenbund des inneren Bohrrohres an seiner Unterseite einen konisch verlaufenden Übergangsteil aufweist. Durch die axiale Verschiebbarkeit des inneren Bohrrohres sind beim Betrieb der Vorrichtung das äußere Bohrrohr und das innere Bohrrohr in bezug auf Drehung voneinander gelöst. Beim Arbeiten der Vorrichtung teilt sich die Rotation des äußeren Bohrrohres aus das innere Bohrrohr nicht mit, vielmehr besteht hierbei nur gegebenenfalls eine Schlagberührung.So that the inner drill pipe in an easy and simple way as desired can be extended, i.e. that you simply screw on extension pieces it is advantageous to have the inner drill pipe against rotation for this purpose can secure. For this purpose, the outer collar of the inner drill pipe can have at least one flattening have on its peripheral surface, which is a flattening in the outer drill pipe directly corresponds to the same above the inner collar. So that the flattened areas are easy can slide into one another, it is expedient that the outer collar of the inner drill pipe has a conical transition part on its underside. Through the axial displaceability of the inner drill pipe are during operation of the device the outer drill pipe and the inner drill pipe released from each other with respect to rotation. When the device is working, the rotation of the outer drill pipe is distributed the inner drill pipe is not included, rather there is only one if necessary Impact contact.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained below.

Fig. 1 zeigt die Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt und im Schema.Fig. 1 shows the drilling device according to the invention in longitudinal section and in the scheme.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 dargestellt.In Fig. 2 is a cross section along the line II-II of Fig. 1 is shown.

Die Vorrichtung 1 zum Tiefbohren von Löchern im Erdreich und/oder im Gebirge mit einer Spüleinrichtung weist einen Auswurfspülkopf 2 mit einem Kopfstück 3 auf. Dieses KopfstUck 3 ist mit einem oberen Ansatz 3a versehen mit dem eine Vorrichtung 4 zur Durchführung einer Rotation verbunden werden kann. Mittels eines Motors 5 werden Getrieberäder 6a,6b,6c angetrieben, die die Rotation auf die Welle 6d Ubertragen. In Richtung des Pfeiles 7 kann die Welle 6d außerdem mittels eines Hammers od.dgl. unter der Wirkung einer (nicht dargestellten) Schlagvorrichtung stehen, wobei die Schläge auf das Kopfstück 3 übertragen werden.The device 1 for deep drilling holes in the ground and / or in the mountains with a flushing device has an ejector flushing head 2 with a head piece 3 on. This head piece 3 is provided with an upper extension 3a with the one device 4 can be connected to perform a rotation. By means of a motor 5 gear wheels 6a, 6b, 6c are driven, which transfer the rotation to the shaft 6d. In the direction of arrow 7, the shaft 6d can also by means of a hammer or the like. are under the action of a (not shown) impact device, the Impacts are transmitted to the head piece 3.

In das Kopfstück 3 ist ein Zwischenstück 8 eingeschraubt, an das sich die äußeren Bohrrohre 9 in beliebiger Länge durch Jeweiliges Ansetzen anschließen können. Das Zwischen stück 8 ist am Umfang mit Auswurföffnungen 10 für die SpUlmasse versehen. In dem Kopfstück 3 mit Zwischenstück 8 und den äußeren Bohrrohren 9 ist ein inneres Bohrrohr 11 axial verschiebbar gelagert. Hierzu weist das innere Bohrrohr 11 am oberen Ende einen Bund 12 auf, an den sich nach oben ein Schaft 13 anschließt, der in einer Bohrung 14 des Kopfstückes 3 axial verschiebbar ist. Zwischen dein Schaft 13 und der Bohrung 14 sind Abdichtungen 15 vorgesehen. Der äußere Bund 12 gleitet in einer hülsenartigen Verlängerung 8a des Zwischenstückes 8. Das Kopfstück 3 ist mit einer ringförmigen Schlagübertragungsfläche 16 versehen, der eine Schlaggegenfläche 17 des Außenbundes 12 des inneren Bohrrohres 11 entspricht.In the head piece 3, an intermediate piece 8 is screwed to which Connect the outer drill pipes 9 in any length by attaching them in each case can. The intermediate piece 8 is on the circumference with ejection openings 10 for the flushing compound Mistake. In the head piece 3 with intermediate piece 8 and the outer drill pipes 9 is an inner drill pipe 11 is mounted so as to be axially displaceable. To this end, the inner drill pipe 11 at the upper end of a collar 12, which is followed by a shaft 13 at the top, which is axially displaceable in a bore 14 of the head piece 3. Between your Seals 15 are provided on the shaft 13 and the bore 14. The outer collar 12 slides in a sleeve-like extension 8a of the intermediate piece 8. The head piece 3 is provided with an annular impact transmission surface 16, which is an impact counter surface 17 of the outer collar 12 of the inner drill pipe 11 corresponds.

Das innere Bohrrohr 11 ist mit einer Innenbohrung 18 versehen, zu der radial geführte Kanäle 19 führen, welche in die axiale Bohrung 20 des Kopfstückes 3 münden. Durch die Bohrung 19 kann das Spülmedium zugeftlhrt werden. Dieses gelangt durch die Längsbohrung 18 zum unteren Ende des inneren Bohrrohrgestänges 11. Zwischen dem äußeren Bohrrohr 9 und dem inneren Bohrrohr 11 verbleibt ein ausreichender Ringraum 21, der mit den Auswurföffnungen 10 in Verbindung steht.The inner drill pipe 11 is provided with an inner bore 18, too lead the radially guided channels 19, which in the axial bore 20 of the head piece 3 open. The flushing medium can be supplied through the bore 19 will. This passes through the longitudinal bore 18 to the lower end of the inner drill pipe string 11. Between the outer drill pipe 9 and the inner drill pipe 11 remains a sufficient one Annular space 21 which is in communication with the ejection openings 10.

Das Zwischenstück 8 ist mit einem Innenbund 22 versehen, der als Begrenzungsanschlag für den Außenbund 12 und damit des inneren Bohrrohres 11 bzw. des daran befindlichen Gestänges dient. Zur Sicherung gegen Drehung des inneren Bohrrohres 11, wenn Gestängerohre zur Verlängerung des inneren Bohrrohres aneinander anzusetzen sind, dient eine Abflachung 22 an der Umfangsfläche des Außenbundes 12, die mit einer Gegenabflachung 23 in dem Zwischenstück 8 zusammengreifen kann. Diese Abflachung befindet sich nahe dem Begrenzungsbund 22, d.h. in der untersten Stellung des inneren Bohrrohres 11. Der Bund 12 kann mit einem konischen Übergangsteil 12a am unteren Ende versehen sein.The intermediate piece 8 is provided with an inner collar 22, which acts as a limit stop for the outer collar 12 and thus the inner drill pipe 11 or the one located on it Linkage is used. To secure against rotation of the inner drill pipe 11 when drill pipes to extend the inner drill pipe are to be attached to each other, a flattening is used 22 on the circumferential surface of the outer collar 12, which is provided with a counter-flat 23 in the intermediate piece 8 can engage. This flat is near the Limiting collar 22, i.e. in the lowest position of the inner drill pipe 11. The The collar 12 can be provided with a conical transition part 12a at the lower end.

Im Betrieb der Bohrvorrichtung arbeiten sich die äußeren Bohrrohre 9 mit der Ringschneidkrone 24 bei entsprechender Rotation und auch unter Einwirkung von Schlägen in dem Erdreich bzw. dem Gestein vor. Der hierbei eingeschlossene Kern des Gesteins od.dgl. schiebt zugleich das innere Bohrrohrgestänge 11 mit der Bohrschneidkrone 25, die vorzugsweise etwas vorsteht, in die Höhe, bei der der Bund 12 mit der Abflachung 22 außerhalb des Eingriffes der Abflachung 23 ist.Dadurch nimmt das innere Bohrrohrgestänge 11 nicht an der Rotation des äußeren Bohrrohrgestänges teil. Während dieser Arbeit wird Spülmedium durch die Bohrung 19 und 18 der Bohrschneidkronen zugeführt. Sofern das Erdreich od.dgl. nicht durch das Spülmittel zerstört wird, wirken die auf das verschiebbare Bohrrohr erteilten Schläge auf den mittleren Teil der zu erstellenden Bohrung, während die äußeren Bohrrohre eine Drehung und Schlagwirkung ausüben. Die inneren Bohrrohre werden hierbei Jedoch auf Drehung nicht mitgenommen, Das zerstörte Bohrgut und der sonstige durch das äußere Bohrrohrgestänge sich ergebende Abraum werden durch den Ringraum 21 nach oben befördert und durch die Öffnungen 10 ausgeworfen.When the drilling device is in operation, the outer drill pipes work 9 with the ring cutting crown 24 with appropriate rotation and also under action of impacts in the soil or the rock. The core included here of the rock or the like. at the same time pushes the inner drill pipe string 11 with the drill cutting bit 25, which preferably protrudes slightly to the height at which the collar 12 with the flat 22 is out of the engagement of the flat 23. This takes the inner drill pipe string 11 does not participate in the rotation of the outer drill pipe string. During this work flushing medium is fed through the bore 19 and 18 of the drill bits. Provided the soil or the like. is not destroyed by the detergent the blows given to the sliding drill pipe on the central part of the Hole to be drilled while the outer drill pipes give a rotation and percussion effect exercise. However, the inner drill pipes are not taken along when rotating, The destroyed cuttings and the other resulting from the outer drill pipe string Overburden is conveyed upward through the annular space 21 and through the openings 10 ejected.

Damit das Rohrgestänge an dem inneren Bohrrohr 11 auf die Verschraubungsteile 11a leicht angesetzt werden können, kann bei herausgezogener Vorrichtung der Bund 12 mit seiner Abflachung 22 in der Abflachung 33 gegen Drehung festgesetzt werden. Dadurch lassen sich die Verlängerungsrohre auf das Gewindeteil lla schnell und fest aufschrauben. Während des Betriebes löst sich diese Verriegelung selbsttätig durch die axiale Verschiebbarkeit des inneren Bohrrohrgestänges 11.So that the pipe string on the inner drill pipe 11 on the screwing parts 11a can be easily attached, when the device is pulled out, the collar 12 are fixed with its flat 22 in the flat 33 against rotation. As a result, the extension tubes can be quickly and firmly attached to the threaded part 11a unscrew. This lock releases automatically during operation the axial displaceability of the inner drill pipe string 11.

Claims

1. Device for deep drilling holes in the ground and / or mountains and the like. With a flushing device for ejecting the drillings, in which an external Drill pipe and an inner drill pipe are provided, and the outer drill pipe is rotatable can be driven, characterized in that the inner drill pipe (11) or drill rods to the outer drill pipe (9) or

Drill rod is arranged axially displaceable that the outer rotatable Drill pipe (9) at the same time subjected to an impact effect and displaceable on the inside Drill pipe (11) has radial striking surfaces (16) which engage with counter-striking surfaces (17) of the displaceable inner drill pipe (11) cooperate, and that the flushing medium the axial inner bore (18) of the inner drilling part (11) can be fed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inner Drill pipe (11) and the outer drill pipe (9) by means of a shaft attachment (13) and bore (14) slide into one another in a sealed manner, and that the inner drill pipe (11) has an outer collar (12), the radial ring surface (17) of which is the striking counter surface for an internal Forms annular surface (16) of the outer drill pipe (9) or the head piece thereof.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the outer drill pipe or the head piece (3) has an inner collar (22), which as Limit stop for the collar (12) of the sliding inner drill pipe (11) serves.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the outer collar (12) of the inner drill pipe (11) has at least one flat (22) has on its circumferential surface, which is a flat (23) in the outer drill pipe or corresponds to an intermediate piece (8) directly above the inner collar (22).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the outer collar (12) of the inner drill pipe (11) has a conical shape on its underside having extending transition part (12a).

L e r s e i t e