DE2657751C2 - Überlagerungsbohrgestänge - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Überlagerungsbohrgestänge mit einer drehangetriebenen Verrohrung und einem in dieser angeordneten und ihr gegenüber relativ drehbeweglichen Bohrstrang, an dem ein die nachgerührte Verrohrung unterschneidendes, symmetrisch ausgebildetes Bohrwerkzeug befestigt ist, welches in Betriebsstellung mittels mindestens eines an der Innenwandung der Verrohrung angebrachten Führungsnockens exzentrisch zur Verrohung geführt ist.

Eine derartige Ausführungsform läßt sich der DE-AS 88 014 entnehmen. Die in der Druckschrift zeichnerisch dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele unterscheiden sich allerdings geringfügig von der vorstehend zitierten Konstruktion, die sich aus dem gesamten Offenbarungsgehalt der Vorveröffentlichung ergibt. Bei der in den Fig. 11 bis 15 der Vorveröffentlichung offenbarten Konstruktion weist die Verrohrung an ihrem unteren Ende eine Seilenöffnung auf. Der Bohrstrang ist formschlüssig mit der Verrohrung verbunden, dieser gegenüber also nicht relativ drehbar. Gegenüber der vorstehend genannten Seitenöffnung befindet sich an der Innenwandung der Verrohrung der Führungsnocken, der so dimensioniert istj daß das Bohrwerkzeug dann, wenn es zum unteren Ende der Verrohrung bewegt wird, an dem Führungsnockert etwas nach außen über die Manlellinie der Verrohrung heralisgleileL Eine Spülung des herzustellenden Bohrloches erfolgt Zi B, durch Zuführung von Preßluft durch einen Spülkanal in dem Bohrstrang.

Da die die Drehverbindung zwischen Verrohrung und Bohrstrang herstellenden Elemente den freien Ringraum zwischen Bohrstrang und Verrohrung in einem Abschnitt völlig ausfüllen, verbleibt hier kein zum Bohrgutaustrag geeigneter Raum. Außerhalb der Verrohrung bleibt zum Austrag des zerkleinerten Materials theoretisch nur der Ringraum zwischen dem durch das exzentrisch geführte Bohrwerkzeug gebohrten Durchmesser und dem Außendurchmesser der Verrohrung. Dieser Ringraum ist aber praktisch nicht nutzbar, da das Verrohrungsverfahren nur in zum Nachfall und Nachdrücken neigendem Gebirge verwendet wird, so daß sich also Bohrlochwandung dicht an die Verrohrung anlegt Das vom Bohrwerkzeug gelöste Material verbleibt daher unterhalb der genannten Drehelemente zwischen Bohrstrang und Verrohrung und verhindert somit bereits nach verhältnismäßig kurzer Bohrlänge die Fortführung der Bohrung. Diese bekannte Konstruktion eignet sich daher nur zur Herstellung verhältnismäßig kurzer Bohrlöcher, wie in der Vorvcröffenllichung auch ausdrücklich hervorgehoben ist.

Da sich der Bohrstrang nicht gegenüber der Verrohrung drehen kann, steht das Bohrwerkzeug in seiner exzentrischen Stellung zur Verrohrung fest. In Verbindung mit dem vorstehend erläuterten Nachteil wird dadurch die Einsatzmöglichkeit des Gerätes weiterhin begrenzt, da das Bohrklein im Raum unterhalb der genannten Drehelemente zusammengepreßt und zusammengeschlagen wird bis zur Unlösbarkeit der Exzenterführung.

Wird hingegen bei einer Abwandlung der vorbekannten Ausführungsform die Verrohrung nicht gedreht und der Bohrstrang ausschließlich durch Vorschub und/oder Schlag des Bohrantriebes eingebracht, dann werden durch die äußere Mantelreibung die Eindringtiefe begrenzt und das Material der Verrohrung durch Übertragung der hohen Druck- und Schlagkräfte ohne Drehbewegung belastet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläuterte Überlagerungsbohrgestänge so zu verbessern, daß sich tiefere Bohrlöcher herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein ober halb des Bohrwerkzeuges liegender, zylindrischer Teil des inneren Bohrstranges an dem Führungsnocken abgestützt und mit seiner der jeweiligen Abstützung diametral gegenüberliegenden Seite an die Innenwandung der Verrohrung angelegt ist, und daß zwischen dem Bohrwerkzeug und dem zylindrischen Teil des inneren Bohrstranges ein Verbindungsstück vc.-gesehen ist. dessen Radius zumindest an einem Umfangsabschnitt mindestens um das Unterschnei· dungsmaß des Bohrwerkzeuges kleiner ist als der Radius des zylindrischen Teiles des Bohrstranges.

Durch den aktiven Drehantrieb der Verrohrung relativ zum Drehantrieb des Bohrstranges wird ein unlösbares Verklemmen beider Stränge vermieden. Da über die Verrohrung keine Schlagenergie übertragen wird, kann die Verrohrung aus relativ dünnwandigem Material hergestellt werden, was zu Vorteilen hinsieht lieh der Handhabung sowie der Kosten führt. Da außerdem zwischen Verrohrung und Bohrstrang genügend Raum zum Austrag des gelösten Gesteins Verbleibt, Werden auch insoweit die eingangs erläuterten Nachteile Vermieden/

In der Beschreibungseinleitung der DE-PS 12 42 166

isi ebenfalls ein Überlogerungsbohrgestänge beschrieben, bei dem die Ex2enterführung aus Führungsbuchsen in einem mitgeführten Futterrohr und aus Führungsvorsprüngen am Bohrstrang oder am Bohrwerkzeug besteht. Diese Konstruktion hat — wie in der genannten Beschreibungseinleitung ausgeführt ist — den wesentlichen Nachteil, daß kein Versenkbohrhammer verwendet werden kann.

Bei dem Oberlagerungsbohrgestänge gemäß der Erfindung wird die aufgrund der ständig wechselnden jo Exzentrizität auftretende Biegebelastung in dem für das Bohrverfahren erforderlichen Maß überraschenderweise ohne nachteilige Folgen vom Bohrstrang aufgenommen. Messungen haben ergeben, daß die bei üblicherweise abweichenden Bohrlöchern auftretenden BeIastungen für den Bohrstrang in der Regel wesentlich höher sind. Bei dem Einsatz des neuen Gerätes konnte festgestellt werden, daß der niedrige Anpreßdruck bzw. die Vorschubkraft für Versenkbohrhämmer und das zwangsläufige Nachführen der Verrohrung mit der Exzenterführung auf immer gleicher Höhe zum Versenkbohrhammer zwar eine Abbiegung des Bohrstranges um weniger als 10 mm auf eine Länge von über 2000 mm bewirkt, die aber nicht zu einer Durchbiegung und somit zu einer Reibung zwischen Bohrstrang und Verrohrung führen kann.

Der Verschleiß der Exzenterführung entspricht dem der Zentrierführungsnocken bei Verwendung von exzentrischen Bohrwerkzeugen. Auch die von der Fachwelt geäußerte Befürchtung, wonach der Spülungsstrom in seiner Stärke behindert werde, erweist sich als unbegündet, da die Querschnittsverengung durch den Führungsnocken nicht größer ist als bei Zentriernocken mit exzentrischem Werkzeug.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung können der zylindrische Teil des inneren Bohrstranges und das Verbindungsstück zwischen diesem Teil und dem Bohrwerkzeug Teile eines Versenkbohrhammers sein.

Es kann ferner vorteilhaft sein, wenn der oder die FührungsnocKen durch den zylindrischen Teil des inneren Bohrstranges in der Verrohrung gehalten sind. Bei dieser Konstruktion sind also die Führungsnocken in entsprechende Ausnehmungen der Verrohrung nur lose eingesetzt und werden während des Bohrvorganges durch den zylindrischen Teil des Bohrstranges in ihrer Lage gehalten. Beim Zurückziehen des Bohrstranges fallen die Führungsnocken dann aus ihrer Halterung auf die Bohrlochsohle, wo sie je nach Materialbeschatfenheit der Führungsnocken sowie des durchbohrten Bodens entweder bei der Weiterbohrung ohne Verrohrung zerstört oder verdrängt werden.

Durch eine in den inneren Bohrstrang eingebaute elastische Kupplung kann gegebenenfalls die auf das Bohrgestänge wirkende Biegebelastung ausgeschaltet werden.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 im Längsschnitt den unteren Teil eines Oberlagerungsbohrgestänges in Arbeitsstellung;

Fig.2 eine Unteransicht des Gerätes gemäß Fig. 1 jedoch mit um etwa 45° verdrehtem Bohrwerkzeug;

F i g. 3 in einer Darstellung gemäß F i g. 1 den inneren Bohrstrang zum Zeitpunkt des Einbauens bzw. Ausbauens und

F i g. 4 die Darstellung gemäß F i g. 3 in Unteransicht jedoch mit einem um etwa 45° verdrehten Bohrwerkzeug.

Danach weist das dargestellte Überlagerungsbohrgestänge ein Bohrwerkzeug 1 in Form eines Vier-Flügelmeißels auf, der in Arbeitsstellung eine nachgeführte Verrohrung 2 unterschneidet. Das Bohrwerkzeug J ist in Betriebssteliung im unteren Ende der Verrohrung 2 exzentrisch zu dieser geführt (siehe r 1 g. 1). Dabei besteht die Exzenterführung aus einem an oer Innenwandung der Verrohrung 2 sitzenden Führungsnocken 3, an dem sich ein oberhalb des Bohrwerkzeuges 1 liegender zylindrischer Teil 4 des -nneren Bohrstranges 5 abstützt. Dieser r.ylindrische Teil 4 liegt auf der dem Führungsnocken 3 radial gegenüberliegenden Seite gleitend an der Innenwandung der Verrohrung 2 an. Letztere wird von einem nicht dargestellten Drehantrieb beaufschlagt und weist gegenüber dem inneren Bohrstiang 5 eine relative Drehbewegung auf.

Fig. 3 läßt erkennen, daß zwischen dem Bohrwerkzeug 1 und dem zylindrischen Teil 4 des inneren Bohrstranges 5 ein Verbindungsstück 6 vorgesehen ist. dessen Radius r zumindest um das Unterschneidungsmaß a des Bohrwerkzeuges 1 kleiner ist als der Radius R des genannten zylindrischen Teiles 4. Dabei stellen der zylindrische Teil 4 sowie das Verbindungsstück 6 Teile eines Versenkbohrhammers dar.

Die F i g. 1 und 2 zeigen, daß das Bohrwerkzeug 1 eine Bohrung erzeugt, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der nachgeführten Verrohrung 2.

F i g. 3 läßt erkennen, daß zum Ausbauen des inneren Bohrstranges 5 dieser in axialer Richtung etwas hochgezogen wird, wodurch das Verbindungsstück 6 von dem zylindrischen Teil 4 freigelegt wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, den inneren Bohrstrang 5 in eine zentrische Lage zur Verrohrung 2 zu verschwenken und dann aus der Verrohrung herauszuziehen. Zuvor wird das Bohrwerkzeug 1 gemäß Fig.4 so verdreht, daß der Führungsnocken 3 zwischen zwei Werkzeugflügeln hindurchtreten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überlagerungsbohrgestänge mit einer drehangetriebenen Verrohrung und einem in dieser angeordneten und ihr gegenüber relativ drehbewegliehen Bohrstrang, an dem ein die nachgeführte Verrohrung unterschneidendes, symmetrisch ausgebildetes Bohrwerkzeug befestigt ist, welches in Betriebsstellung mittels mindestens eines an der Innenwandung der Verrohrung angebrachten Füh- jo rungsnockens exzentrisch zur Verrohrung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberhalb des Bohrwerkzeuges (1) liegender, zylindrischer Teil (4) des inneren Bohrstranges (5) an dem Führungsnocken (3) abgestützt und mit seiner der jeweiligen Abstützung diametral gegenüberliegenden Seite an die Innenwandung der Verrohrung (2) angelegt ist, und daß zwischen dem Bohrwerkzeug (1) und dem zylindrischen Teil (4) des inneren Bohrstranges (5) ein Verbindungsstück (6) vorgesehen ist, dessen Radius (r) zumindest an einem Umfangsabschniu mindestens um das Untersdineidungsmaß (a) des Bohrwerkzeuges (1) kleiner ist als der Radius (R) des zylindrischen Teiles (4) des Bohrstranges (5).

2. Bohrgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (4) des inneren Bohrstrangs (5) und das Verbindungsstück (6) Teile eines Versenkbohrhammers sind.

3. Bohrgestänge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Führungsnocken (3) durch de.: zylindrischen Teil (4) des inneren Bohrstrangs (5) in der Vprrohru->g (2) gehalten sind.

4. Bohrgestänge nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine in 'On inneren Bohr-Strang (5) eingebaute elastische Kupplung.