DE2321962B1

DE2321962B1 - Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern

Info

Publication number: DE2321962B1
Application number: DE19732321962
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Esters; Fritz Dipl.-Ing. Klein
Original assignee: Brueckner Grundbau 4300 Essen GmbH
Current assignee: Brueckner Grundbau 4300 Essen GmbH
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1973-05-02
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE2321962C2

Description

Die für die Aufweitungsmesser erforderliche Antriebskraft wird dabei über das Bohrrohr übertragen, welches in der Regel eine Antriebsvorrichtung mit neben dem Drehantrieb Vor- und Rückschubantrieb aufweist. Das Steuergestänge für die Aufweitungsmesser hat keine Antriebsfunktion, sondern dient ausschließlich zur Einstellung und Kontrolle des Aufweitungsmaßes. Die erforderliche Kraft zur Lösung des anstehenden Bodens kann durch eine entsprechende Anzahl Aufweitungsmesser und durch deren Ausbildung gering gehalten werden. Im übrigen besteht die Möglichkeit, daß das gelöste Bohrgut durch entsprechende Stellung der Aufweitungsmesser und Ausbildung der Schlitze in den verrohrten Bereich des Bohrloches gefördert werden kann. Weiter sieht die Erfindung vor, daß das Steuergestänge eine Rohrstange und eine darin geführte Bjetätigungsstange aufweist, wobei die Aufweitungsmesser einerseits an das Ende der Betätigungsstange, andererseits unter Zwischenschaltung von Lenkhebeln an das Ende der Rohrstange angelenkt sind. Die Steuerung der Aufweitungsmesser und damit die Einstellung des Aufweitungsdurchmessers kann einerseits durch Heben und Senken der Betätigungsstange in der Rohrstange erfolgen, andererseits aber auch so, daß das Steuergestänge in seiner Lage gehalten und das Bohrrohr gehoben oder gesenkt wird, wodurch sich ebenfalls der Schwenkwinkel der Aufweitungsmesser verändern läßt. Zweckmäßigerweise sind die Durchtrittsschlitze für die Aufweitungsmesser in Bereich des Bohrschuhs angeordnet, sie können sich aber auch an anderer Stelle befinden.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß eine Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern verwirklicht wird, deren Aufweitungswerkzeug bzw. ausgespreizte Aufweitungsmesser infolge zusätzlicher Abstützung in Durchtrittsschlitzen des Bohrrohres ohne weiteres extremen Beanspruchungen unterworfen werden können. Die Standsicherheit des Bohrloches ist durch die besondere Art der Kupplung der Aufweitungsmesser über die Durchtrittsschlitze in dem Bohrrohr gewährleistet, weil dadurch das eigentliche Bohrloch voll verrohrt bleibt. Eine Aufweitung im Durchmesser und in Streckenlänge der Bohrlochachse kann in jeder Bohrphase gesteuert und kontrolliert werden.
Im Ergebnis lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bohrlöcher einfach und einwandfrei aufweiten.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern im Vertikalschnitt, F i g. 2 den Gegenstand nach F i g. 1 im Horizontaischnitt, Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 1 in anderer Betriebsstellung und Fig. 4 den Gegenstand nach Fig. 1 in Ruhestellung.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Bohrrohr 1 mit Bohrschuh 2 und einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung für das Bohrrohr besteht. DasBohrrohr 1 ist mit einem Aufweitungswerkzeug 3 kuppelbar, wozu die Zahnung des Bohrschuhs 2 als Mitnehmer für das Aufweitungswerkzeug eingerichtet sein kann. Dargestellt ist eine Ausführungsform, wonach im Innern des Bohrrohresl eine Mitnehmerkupplung 4 für das Aufweitungswerkzeug 3 angeordnet ist. Das Aufweitungswerkzeug 3 besteht aus ausschwenkbaren Aufweitungsmessern 5. Die Mitnehmerkupplung 4 besteht aus einerseits in vorgegebener Teilung in dem Bohrrohr 1 bzw. seiner Wandung angeordneten Durchtrittsschlitzen 6, andererseits einem Steuergestänge 7 für die daran ausschwenkbar gelagerten Aufweitungsmesser 5. Das Steuergestänge 7 weist eine Rohrstange8 und eine darin geführte Betätigungsstange 9 auf, wobei die Aufweitungsmesser 5 einerseits an das Ende der Betätigungsstange9, andererseits unter Zwischenschaltung von Lenkhebeln 10 an das Ende der Rohrstange 8 angelenkt und beide Stangen 8, 9 relativ zueinander und zu dem Bohrrohr 1 heb- und senkbar sind. Die Durchtrittsschlitz 6 für die Aufweitungsmesser 5 sind im Bereich des Bohrschuhs 2 angeordnet. Die verschiedenen Möglichkeiten der Bohrlochaufweitung lassen sich unschwer den Figuren entnehmen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Enveitern von Bohrlöchem, die mittels eines Bohrrohrs mit Bohrschuh und unter Ver vendung einer Antriebsvorrichtung für das Bohrrohr niedergebracht werden, wobei das Bohrrohr mit einem Aufweitungswerkzeug kuppelbar und die Zahnung des Bohrschuhs als Mitnehmer für das Aufweitungswerkzeug eiligerichtet oder im Inneren des Bohrrohrs eine Mitnehmerkupplung für das Aufnveitungswerk-Zeug angeordnet sind und das Aufweitungswerk-Zeug aus schwenkbare Aufweitungsmesser und die Nlitnelmerkupplung ein Steuergestänge für die aussdiwenkbar gelagerten Aufweitungsmesser aufweisen dadurch gekennzeichnet, daß die Alitnehmerkupplung (4) zusätzlich in vorgegebener Teilung in dem Bohrrohr (1) angeordnete Durchtrittssclilitze (6) für die Aufweitungsmesser (5) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergestänge (7) eine Rohrstange (8) und eine darin geführte Betätigungsstange (9) aufweist, wobei die Aufweitungsmesser ( einerseits an das Ende der Betätigungsstange (9) und andererseits unter Zwischenschaltung von Lenkhebeln (10) an das Ende der Rohrstange (8) angelenkt und beide Stangen (8, 9) relativ zueinander undloder zu dem Bohrrohr (1),heb und senkbar sind.
3 ~orrichtung nach einem der Ansprüchel oder dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsschlitze (6) für die Aufweitungsmesser (5) im Bereich des Bohrschuhs (2) angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern, die mittels eines Bohrrohrs mit Bohrschuh und unter Verwendung einer Antriebsvorrichtung für das Bohren niedergebracht werden, wobei das Bohrrohr mit einem Aufweitungswerkzeug kuppelbar und die Zahnung des Bohrschuhs als Mitllehmer für das Aufweitungswerl:zeug eingerichtet oder im Inneren des Bohrrohrs eine Mitnehmerkupplung für das Aufweitungswerkzeug angeordnet sind und das Aufnveitungswerkzeug ausschwenkbare Aufweitungsmesser und die Mitnehmerkupplung ein Steuergestänge für die ausschwenkbar gelagerten Aufweitungsmesser aufweisen.

Das Aufweiten von Bohrlöchern, insbesondere in lockeren Gesteins- und Sedimentböden, in bestimmten Entfernungen vom Bohransatzpunkt, also in vorgegebenen Bohrtiefen, bereitete regelmäßig Schwierigkeiten, verlangte jedenfalls bisher umständliche NIaßnahmen. Das gilt insbesondere dann, wenn der Urspningsbohrdurchmesser am Bohransatzpunkt und über größere Bolirlochstrecken erhalten bleiben, aber in gezielten Streckenabschnitten und vor allem am Bohrlochende vergrößert werden soll. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, in Bohrrohre ohne Bohrschuh mit Aufweitungswerkzeug einzusetzen, welches vom Bohrrohr mitgedreht wird und praktisch die Funktion der Bohrkrone iibernimmt (ver- gleiche USA.-Patentschrift 3 097707). - Es ist aber auch bekannt, ein Bohrrohr mit einem Bohrschuh derart auszurüsten, daß das Bohrrohr mit einem Aufweitungswerkzeug kuppelbar und dazu im Inneren des Bohrrohres eine Mitnehmerkupplung für das Aufweitungswerkzeug angeordnet ist. In diesem Fall weisen das Aufweitungswerkzeug ausschwenkbare Aufweitungsmesser und die Mitnehmerkupplung ein Steuergestänge für die ausschwenkbar gelagerten Aufweitungsmesser auf. Die Mitnehmerkupplung besteht aus lediglich an der Eohrrohrinnenwand angreifenden Abstützzylindern für das Steuergestänge und einem Betätigungszylinder für die Aufweitungsmesser. Die Aufweitungsmesser selbst sind nicht abgestützt und ragen aus dem unteren Offenende des Bohrrohres bzw. Bohrschuhs frei vor. Das ist aus verschiedenen Gründen nachteilig. So sind die derart angeordneten Aufweitungsmesser einerseits kaum zur Aufnahme hoher Beanspruchungen infolge unzureichender Abstützung geeignet, und es lassen sich andererseits damit keine Bohrlochaufweitungen im verrohrten Teil des Bohrloches durchführen, was in vielen Fällen, gerade bei wasserhaltigen Böden, zu großen Unsicherheiten bei der Standfestigkeit der Bohrung führt (vergleiche britische Patentschrift 925 421). Zumindest letzteres gilt auch für die vorbeschriebene Ausführungsform.

Bei einem Bohrwerkzeug für ganz andere Zwecke, nämlich für im wesentlichen handwerkliche Arbeiten, ist ein Aufweitungswerkzeug bekannt, welches Längsschlitze für das Herausschwenken von Aufweitungsmessern besitzt. In diesem Fall sind jedoch die Längsschlitze zu breit, um als Mitnehmerkupplung fungieren und die Aufweitungsmesser zusätzlich abstützen zu können. Durch dieses bekannte Bohrwerkzeug ist die Entwicklung von Vorrichtungen zum Erweitern von Bohrlöchern, die mittels eines Bohrrohres mit Bohrschuh unter Verwendung einer Antriebsvorrichtung für das Bohrrohr niedergebracht werden, nicht maßgeblich beeinflußt worden (vergleiche USA.-Patentschrift 998 534).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher das Aufweitungswerkzeug bzw. seine Aufweitungsmesser in ausgespreiztem Zustand durch eine in Umfangsrichtung erfolgende Festlegung zusätzlich unterstützt sind und die Durchführung von Bohrlochaufweitungen im verrohrten Teil des Bohrloches ermöglichen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Erweiterungsvorrichtung dadurch, daß die Mitnehmerkupplung zusätzlichen in vorgegebener Teilung in dem Bohrrohr angeordnete Durchtrittsschlitze für die Aufweitungsmesser aufweist. -Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß das Kuppeln von Bohrrohr und Aufweitungswerkzeug durch eine in Umfangsrichtung erfolgende Festlegung der aufgespreizten Aufweitungsmesser in eben den Durchtrittsschlitzen des Bohrrohres unterstützt wird. Die Durchtrittsschlitze fungieren gleichsam als zusätzliche Mitnehmerkupplung, so daß das Bohrrohr im Schlitzbereich die Funktion eines Stützelementes für die beanspruchten Aufweitungsmesser in Umfangsrichtung erfüllt.