DE2730554C2

DE2730554C2 - Bohreinrichtung für Umkehrspülung

Info

Publication number: DE2730554C2
Application number: DE2730554A
Authority: DE
Inventors: Carlos Christian Saragossa Schott Dubon; Carlos Schott Malo
Original assignee: SCHOTT MALO CARLOS ZARAGOZA ES
Current assignee: SCHOTT MALO CARLOS ZARAGOZA ES
Priority date: 1977-03-21
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1982-12-02
Also published as: US4245672A; DE2730554A1; ES457022A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung für Umkehrspülung, aus einer rohrartigen Drehstange, einem rohrartigen Bohrgestänge, einem zwischen der Drehstange und dem Bohrgestänge lösbar angeordneten Hauptventil, das zur Verhinderung eines Entleerens der Spülungsableitung während des Anbringens eines neuen Bohrgestängeabschnitts verschließbar ist, sowie einem dem Hauptventil zugeordneten Zusatzventil zum Ablassen von Luft aus dem Bohrgestänge und zur Verhinderung einer Luftblasenbildung in dessen Innerem.

Bekanntlich ist es bei Bohrvorgängen häufig notwendig, eine Umkehrspülung durchzuführen, damit der durch das Bohr- oder Schneidwerkzeug erzeugte Schlamm bzw. die Flüssigkeit über das Innere des Bohrgestänges geleitet wird. Dieser Vorgang beruht darauf, die Bohrung oder den Schacht bis zur Höhe des Bodens mit Wasser gefüllt zu haben. Das Wasser wiederum steht mit einem Vorratsbehälter in Verbindung, von dem aus der Schacht oder die Bohrung mit durch Einsickern entweichendem Wasser versorgt und in dem das Wasser oder der Schlamm gesammelt wird, die über ein Leitungssystem aus der Bohrung abgeleitet werden.

Das Leitungssystem besitzt eine Drehstange, und trägt an seinem unteren Ende das Bohrwerkzeug,

ίο während am oberen Ende ein sich drehendes Rohr angeordnet ist, das mit einer Saugpumpe in Verbindung steht, die Schlamm bzw. Flüssigkeit zu einem Behälter absaugt, so daß während des Bohrens ein geschlossenes Leitungssystem gebildet wird.

i: Außerdem ist eine Einrichtung bekannt, bei der Luft eingeleitet wird, die zu einem Bereich nahe dessen unterem Ende gelangt und in das Innere des Bohrgestänges eingeleitet wird, wobei die Luft und der Schlamm emulgieren, sich die Dichte verringert und die Anstiegsgeschwindigkeit zunimmt, so daß es in bestimmten Fällen notwendig ist, die Ansaugpumpe zu benutzen.

Wenn bei diesen bekannten Ausführungsformen zur Erreichung einer bestimmten Tiefe der Boden mit einem Bohrgestänge durchbohrt ist, wird dieses von der Drehstange gelöst, und es wird ein neues Bohrgestänge zwischen dem vorherigen und der Drehstange angeordnet, festgelegt und in Bohrzustand gebracht. Nach diesem Vorgang ist die Drehstange von Wasser und Schlamm entleert und es müssen verschiedene Einrichtungen zum Füllen der Ansaugpumpe vorgesehen werden, so daß ein Zeitverlust entsteht, da in der Praxis ein Luftaustritt über die Anschlüsse des Gestänges auftreten kann, was zu Schwierigkeiten wegen der sich ergebenden Wartezeit führt.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform der eingangs erwähnten Art (US-PS 38 436) ist am oberen Ende des Hauptventilkörpers ein Ventil-Sitzring fest angeordnet, der mit einem Ventii-.eüer zwecks Öffnens und Schließens der Spülungsableitung zusammenwirkt. Der Ventilteller ist dabei zentral in dem die Spülungsableitung bildenden Rohrinnern des Ventilkörpers angeordnet und über eine Art Ventilstange in einem rohrartigen Halterungsteil axial verschiebbar angeordnet. Im Ventil-Sitzring ist wenigstens ein als Zusatzventil anzusehendes Rückschlagventil mit einem Einlaßkanal vorgesehen, das im wesentlichen als einfaches Kugelventil ausgebildet ist und einen ringförmigen Raum des Hauptventiles mit dem über dem Hauptventil befindlichen freien Leitungsraum verbindet. Hierbei ist das Hauptventil äußerst kompliziert aufgebaut, wobei außerdem die im Zentrum des inneren Rohrleitungsteiles vom Hauptventil angeordneten festen und beweglichen Ventilteile stets voll dem durchfließenden Schlamm ausgesetzt sind und dadurch nicht nur einem erhöhten Verschleiß unterliegen, sondern auch den Strömungswiderstand in der Spülungsableitung beträchtlich erhöhen. In ähnlicher Weise -ist auch das Hauptventil bei der aus US-PS 39 65 980 bekannten Ausführungsform ausgebildet.

Es sind ferner Bohreinrichtungen bekannt (US-Patentschriften 37 03 213 und 32 92 718), bei denen Ventile mit elastisch verformbarem Verschlußrohr vorgesehen sind, das mit Hilfe eines einzuleitenden Gases verschlossen werden kann. Schwierigkeiten bereiten hier u. a. nicht vorgesehene Entlüftungsmöglichkeiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Bohreinrichtung der eingangs genannten Art zu

schaffen, die es ermöglicht, auf konstruktiv äußerst einfache und zuverlässige Weise beim Bohrgestängewechsel oder bei der Anordnung eines neuen Bohrgestängeabschnittes die für die Umkehrspülung erforderliche Pumpe weiter in Arbeitsstellung zu hal.en, dabei jedoch die Luft aus dem neuen Bohrgestängeabschnitt auslassen zu kcnneu.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Ventilkörper des Hauptventils ein die axiale Fortsetzung der "Spülungsableitung bildendes, elastisches Vcrschlußrohr angeordnet ist, das mit dem Ventiikörper zv,ei Kammern bildet, die je an eine Strömungsmittelleitung angeschlossen und derart mit dem Strömungsmittel beaufschlagbar sind, daß das Verschlußrohr bis zum Verschließen der Spülungsableitung elastisch verformbar ist, und daß das Zusatzventil den axialen Spülungskanal des Bohrgestänges mit dessen Außenseite über eine Luftauslaßleitung verbindet, die durch einen Kolben steuerbar ist, der in einem mit den Kammern des Hauptventils in Verbindung stehenden Zylinder des Zusatzventils verschiebbar angeordnet ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführur-jsform werden die Betriebsfunktionen von Hauptventil und Zusatzventil in äußerst günstiger Weise miteinander kombiniert, indem mit Hilfe des Strömungsmittels, das das Schließen und Öffnen des Hauptventiles (über das elastische Verschlußrohr) bewirkt, auch gleichzeitig das öffnen und Schließen des Zusatzventiles zum Entlüften des Bohrgestänges gesteuert wird. Hierbei bleibt die für die Umkehrspülung erforderliche Pumpe weiter in Arbeitsstellung, und eine Entleerung von Pumpe und Spülungsableitung wird vermieden.

Die Erfindung sei im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der Linie I-l durch die Drehstange in geöffneter Stellung;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig.1;

Fig.3 eine,, Längsschnitt durch die Drehstange entlang der Linie 1I1-III in Fig.4, in geschlossener Stellung;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in F ig. 3;

Fig.5 und 6 Detail-Schnittansichten für die Anordnung des Zusatzventiis für den Luftdu/chgang und die Unterbrechung des Luftdurchgangs.

Zwischen der Drehstange 2 bzw. der Mitnehmerstange der Bohrvorrichtung und dem benachbarten Bohrgestänge 3 ist koaxia? ein Hauptventilkörper 1 angeordnet, der mittels Schrauben 9 befestigt ist. Der Ventilkörper 11 besteht aus zwei halbzylindrischen Teilen, die durch querverlaufende Schrauben 10 verbunden sind. Im Inneren des Ventilkörpers 1 befindet sich ein elastisches Verschlußrohr 6, das in Längsrichtung durch die Verbindung der halbzylindrischen Teile des Venliiicorpcrs ί jiid in Querrichtung an seinen Enden durch HalteschraiiNn 7 festgeklemmt ist. Das elastische Rohr 6 bildet rni:. ι Druhstanw 7 up.ü :te,n liohrgestänge 3 eine fortlaufende Leitung. Das Hoh.v 6 biii-'.-t sufien eine Kammer 5 für Luft oder andere geeignete Strömungsmittel, die an zwei oder mehr Lciiuiigen 4 angeschlossen ist, die die Drehstanüc durchqueren und von Luflkanälen 8 unabhängig sind, die zum Bohrmeißel führen, so daß unter normalen

lu Bedingungen in der offenen Stellung des Rohrs 6 (F i g. 1 und 2) die Umwälzung von Schlamm möglich ist, während bei Einleiten von Luft oder einem anderen Strömungsmittel in die Kammer 5 das Rohr δ verschlossen wird (Fig.3 und 4), so daß das Gestänge

is ausgewechselt und an dem Turmseil wieder angebracht werden kann, ohne daß die Einrichtung von Wasser oder Schlamm entleert wird, wobei der Arbeitsvorgang später erläutert wird.

In einem unteren Bereich des Ventilkörpers 1 ist ein Zusatzventil (F i g. 5 und 6) angeordnet, dessen Zylinder 19 mittels einer Leitung 11 mit der Schließkammer 5 des Hauptventils verbunden ist. In dem Zj-iinder 19 ist ein Kolben 12 verschiebbar angeordnet, der einen Kopf zum Verschließen der Leitung 11 aufweist, der mit einer entsprechenden Dichtung versehen ist. Der Kolben hat auch eine Ringnut 20, die mit einer Luftauslaßleilung 14 verbundeii ist. Der Kolben 12 ist der Kraft einer Feder 13 ausgesetzt, die im Ruhezustand das Verschließen der Leitung 11 und das öffnen der Luftauslaßleitung 14

jn bewirkt, wie Fig.5 zeigt. Die Luftauslaßleitung 14 ist mit einer Kammer 21 verbunden, in der ein Kugelventil 16 angeordnet ist, das durch eine Feder 17 gegen seinen Ventilsitz gedruckt wird, und die durch eine Lufteinlaßöffnung 15 mit dem Bohrgestänge 3 verbunden ist. ·

)5 Bei der Beendigung der Drehung des Bohrsystems zum Auswechseln oder zur Anordnung eines neuen Bohrgestänges 3 wird Luft über die Leitungen 4 bis zur Verschlußkammer 5 eingeleitet, so daß das elastische Rohr 6, da die Luft in den beiden Kammerhälften eintritt, durch Verformung des elastischen Rohrs 6 geschlossen wird und das Auslaßventil öffnet, um die Luft des neuen Gestänges austreten zu lassen.

Sobald das neue Gestänge angeschlossen ist, wird es in die Bohrung eingeführt, und der hydrostatische Druck läßt die Luft über das Ventil 16 austreten.

Im eingetauchten Zustand und in der Bohrsteüung läßt man die Luft oder das Strömungsmittel in der Verschlußkammer 5 entweichen, so daß das elastische Rohr 4 wieder seine Ruhestellung einnimmt. Gleichzeitig mit dem Fehlen des Druckes über dem Kolben 12 hebt sich dieser aufgrund des Gegendruckes der Feder t3, so daß sich gleichzeitig die Auslaßöffnung schließt und die Bohrsäule in diesem Moment ohne Luft ist, die Pumpe gefüllt ist und die Maschine zum Bohren bereit ist, ohne daß es notwendig ist, andere Hilfseinrichtungen zum Füllen der Pumpe zu verwenden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohreinrichtung für Umkehrspülung, aus einer rohrartigen Drehstange, einem rohrartigen Bohrgestänge, einem zwischen der Drehstange und dem Bohrgestänge lösbar angeordnetem Hauptventil, das zur Verhinderung eines Entleerens der Spülungsableitung während des Anbringens eines neuen Bohrgestängeabschnittes verschließbar ist, sowie einem dem Hauptventil zugeordneten Zusatzventil zum Ablassen von Luft aus dem Bohrgestänge und zur Verhinderung einer Luftblasenbildung in dessen Innerem, dadurch gekennzeichnet, daß im dem Ventilkörper (1) des Hauptventils ein die axiale Fortsetzung der Spülungsableitung bildendes, elastisches Verschlußrohr (6) angeordnet ist, das mit dem Ventilkörper (1) zwei Kammern (5) bildet, die je eine Strömungsmittelleitung (4) angeschlossen und derart mit dem Strömungsmittel beaufschlagbar sind, daß das Verscnlußrohr (6) bis zum Verschließen der Spüiungsabieitung elastisch verformbar ist, und daß das Zusatzventil den axialen Spülungskanal des Bohrgestänges (3) mit dessen Außenseite über eine Luftauslaßleitung (14) verbindet, die durch einen Kolben (12) steuerbar ist, der in einem mit den Kammern (5) des Hauptventils in Verbindung stehenden Zylinder (19) des Zusatzventils verschiebbar angeordnet ist.

2. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzventil im unteren Bereich de· Hauptventilkörpers (1) angeordnet und so ausgebildet ist, daß das Strömungsmittel bei seinem Einleiten in die Hauptventilkammer (5) im Sinne eines öffnens des Zusatzventil den Kolben (12) beaufschlagt, wobei der neu angebrachte Bohrgestängeabschnitt entlüftbar ist und das Zusatzventil wieder schließt, wenn das Hauptventil geöffnet wird.

3. Bohreinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) des Zusatzventils durch eine Feder (13) vorgespannt ist und eine mit der Luftauslaßleitung (14) verbindb?re Ringnut (20) aufweist, wobei die Luftauslaßleitung (14) über eine ein Kugelventil (16) enthaltende Kammer (21) sowie über eine Lufteinlaßöffnung (15) mit dem Innern des Bohrgestänges (3) in Verbindung steht.