DE2818936C3

DE2818936C3 - Bohrvorrichtung

Info

Publication number: DE2818936C3
Application number: DE2818936A
Authority: DE
Inventors: Harry Artur Ingvar Sandviken Wiredal
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1982-10-21
Also published as: IE46812B1; US4545443A; FR2388981B1; GB1579093A; IE780855L; AT373359B; SE7704972L; US4408669A; DE2818936B2; AU3511278A; ATA304078A; DE2818936A1; CH630995A5; FR2388981A1; IN149904B; CA1087165A; SE411139B; AU516298B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung, insbesondere zum Drehschlagbohren von Gestein, mit einer von einem Bohrrohrstrang getragenen, drehbaren Bohrkrone zum Bohren eines Loches für einen den Bohrrohrstrang umgebenden Mantelrohrstrang, wobei die Bohrkrone aus einer zentrischen Bohrspitze, einem in axialer Richtung hinter der Bohrspitze angeordneten exzentrischen Schneidenteil und einem zur Bohrspitze koaxial angeordneten zylindrischen Führungskörper im Mündungsteil des Mantelrohrstranges besteht, an dem Einrichtungen zum Einleiten des Bohrkleins aus dem Bereich der Bohrlochsohle in den Ringraum zwischen Bohrrohr- und Mantelrohrstrang vorgesehen sind.

Bohrvorrichtungen der genannten Art werden vielfach in Verbindung mit einer Versenk-Bohrmaschine verwendet, beispielsweise zum Bohren eines Brunnens, wobei das Bohrwerkzeug normalerweise aus einer Bohrkrone mit einer zentrisch angeordneten Bohrspitze und einem exzentrischen Schneidenteil besteht Der Mantelrohrstrang dreht sich nicht, sondern er folgt der Bohrkrone aufgrund seines eigenen Gewichtes, während sich der Bohrrohrstrang dreht Dabei wird der Bohrkrone durch eine zentrische Spülbohrung, die den Mantelrohrstrang und den Bohrrohrstrang durchsetzt, ein Spülmittel zugeführt, das durch den Ringraum zwischen Bohrrohr- und Mantelrohrstrang zurückgefötxlert wird.

Es ist eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 23 06 397 = US-PS 38 48 683), bei welcher die Einrichtung zum Einleiten des Bohrkleins aus dem Bereich der Bohrlochsohle in den Ringraum zwischen Bohrrohrstrang und Mantelrohrstrang aus einem Ringspalt vorbestimmter konstanter Breite besteht, der zwischen dem Führungskörper und der Innenwand des Mantelrohres gebildet ist Hierdurch wird eine Absiebung des Spülmittels erreicht, wodurch verhindert wird, daß zu große Bohrteilchen in den Spalt und in den Mantelrohrstrang eintreten. Ein Nachteil besteht darin, daß eine solche Anordnung keine ausreichend wirksame Austragung des Bohrkleins ermöglicht das heißt in einer Menge, die in einem günstigen Verhältnis zu der Menge an Spülmedium steht, welches der Bohrkrone zugeführt werden kann, wodurch die Bohrleistung negativ beeinflußt wird.

Es sind Bohrvorrichtungen bekannt (DE-AS 12 99 255; US-PS 24 85 826; SE-PS 2 27 369; »Mining Magazine«, Nov. 1972, Seite 489; DE-AS 19 27 672), bei denen die Einrichtung zum Einleiten des Bohrkleins in den Mantelrohrstrang aus am Umfang des Führungskörpers angeordneten Nuten oder Schlitzen besteht, die ausschließlich in axialer Richtung verlaufen. Es hat sich gezeigt, daß hier die Neigung besteht, daß sich das Bohrklein bei der Drehung des Führungskörpers zwischen dessen Umfangsfläche und der Innenfläche des Mantelrohres einklemmt, wodurch sich eine verstärkte Abnutzung am Führungskörper und am

Mantelrohr ergibt

Es ist auch ein Stabilisator für ein Bohrgestänge bekannt (DE-OS 23 59 366), dtr aus einem auf ein Zwischenstück des Bohrgestänges aufschiebbaren zylindrischen Einsatz und einem auf den Einsatz aufgesetzten, mit schraubenförmig verlaufenden Stützrippen versehenen zylindrischen Körper besteht Bei einem ähnlichen Element oder Abstandshalter für einen von einem Mantelrohrstrang umgebenen Bohrrohrstrang (US-PS 21 63 932) ist ebenfalls ein Abstandsele- ment mit schraubenartigen Rippen vorgesehen, die Durchgänge für das Spülmedium begrenzen, wobei die schraubenartigen Durchgänge in bezug auf die Drehrichtung des Bohrrohrstranges so ausgebildet sind, daß durch die Drehbewegung der Spülmittelstrom unter stützt wird. Diese bekannten Stabilisatoren bzw. Abstandshalter sind aber nicht als Einrichtungen zum Einleiten des Bohrkleins in den Ringraum zwischen Bohrrohr- und Mantelrohrstrang vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Einrichtungen zum Einleiten des Bohrkleins in den Mantelrohrstrang einerseits eine Absiebung des das Bohrklein enthaltenden Spülmittelstromes und andererseits eine wirksame Austragung des Bohrkleins in einer zum Spülmediumdurchfluß günstigen Menge ermöglichen, wobei eine übermäßige Abnutzung von Mantelrohrstrang und Führungskörper vermieden ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch

erreicht, daß der Vorderteil des Führungskörpers einen dem Innendurchmesser des Mündungsteiles des Mantelrohrstranges entsprechenden Außendurchmesser aufweist und in diesem gleitend anliegend geführt ist und daß die Einrichtungen für das Einleiten de». Bohrkleins in den Ringraum aus in der Mantelfläche des Vorderteils des Führungskörpers vorgesehenen schraubenförmigen Schlitzen bestehen.

Auf diese Weise wird auch eine sichere Führung des Bohrrohrstranges bzw. der Bohrkrone sichergestellt, da der Führur.gskörper gleitend anliegend im Mantelrohrstrang geführt ist Durch die schraubenförmige Ausbildung der Schlitze wird erreicht, daß auch sehr kleine Teile wirksam durch die Wände der schraubenförmig gestalteten Schlitze während der Drehung des Bohr-Werkzeuges nach rückwärts gefördert werden, ohne daß sie sich zwischen Führungsteil und Mündungsteil des Mantelrohres einkeilen.

Bei einer Bohrvorrichtung, bei welcher die Bohrkrone und der rückwärtige Führungskörper mit einem drehbaren Bohrrohrstrang verbunden sind, dem eine Versenk-Bohrmaschine zugeordnet ist, wobei der Mantelrohrstrang an seinem unteren Ende einen verdickten Mündungsteil aufweist, der eine nach auswärts gerichtete, ringförmige Antriebsschulter bildet, auf die ein Flansch des Führungskörpers auflegbar ist und mittels der Schlagkräfte auf das Mantelrohr übertragbar sind, durchsetzen vorzugsweise die im Führungskörper vorgesehenen Schlitze zusätzlich den Flanschaufführungskörper in axialer Richtung.

Zweckmäßig sind die Schlitze am Umfang des Führungskörpers gleichmäßig verteilt Die Schlitze können im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein, wobei die Breite jedes Schlitzes dessen radiale Tiefe übersteigt. J5

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine bekannte Bohrvorrichtung,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung,

Fig.3 eine Seitenansicht eines Führungskörpers gemäß der Erfindung und

F i g. 4 eine Stirnansicht nach der Linie A-A in F i g. 1.

F i g. 1 zeigt ein exzentrisches Bohrwerkzeug für die Verwendung einer Versenk-Bohrvorrichtung. Es enthält 4i einen zylindrischen Führungskörper 10, einen exzentrischen Schneidenteil 11 (Räumer) und eine zentrische Führungsspitze 12. Der obere Teil des Schaftes des Führungskörpet s ist als mit Keilnuten versehener Schaft 13 ausgebildet und ist mit dem unteren Endteil des Bohrrohrstranges 14 drehbar verbunden, wobei der Bohrrohrstrang mit einer Bohrmaschine in Verbindung steht. Der Führungskörper 10 befindet sich in einem Mantelrohrstrang 15, dessen unteres Ende bei 16 mit einem verdickten Mündungsteil 17 verschweißt ist, der eine nach aufwärts gerichtete innere Antriebsschulter 18 aufweist, gegen die ein entsprechend verdickter Flansch 19 des Führungskörpers 10 anlieft und so auf die Schulter einwirkt, daß Schläge der Versenk-Bohrvorrichtung auf den Mantelrohrstrang 15 übertragen werden können. Das untere Ende des zylindrischen Führungskörpers 10 weist einen verringerten Durchmesser derart auf, daß ein ringförmiger Umfangsspalt 20 zwischen dem Körper 10 und dem verdickten Mündungsteil 17 des Mantelrohrstranges 15 gebildet wird. Spülmedium und Bohrklein werden durch den Spalt 20 abgesiebt und gelangen in eine Ringnut 21 in dem Führungskörper 10 und dann durch mehrere im wesentlichen axiale Bohrungen 22 in einen Ringspalt 23 im Mantelrohrstrang, wobei durch weitere Zuführung des Spülmittels das Bohrklein angehoben und entfernt wird. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Entfernung des Bohrklein* nach rückwärts im Vergleich mit der Menge an Spülmittel, die dem Bohrwerkzeug zugeführt werden kann, zu gering ist Insbesondere dann, wenn in einer Mischung von Erde und Lehm gebohrt wird, hat es sich herausgestellt, daß die axialen Bohrungen 22 zugesetzt werden, wodurch die Entfernung von Bohrklein weiter verringert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den F i g. 2 bis 4 sind identische Teile der Anordnung mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen, Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung enthält einen zylindrischen Führungskörper 10, einen exzentrischen Schneidenteil 11 (Räumer) und eine zentrische Führungsspitze 12, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der exzentrische Schneidenteil 11 auf einem Zwischenteil des sich nach rückwärts erstreckenden und außen mi; einem Gewinde versehenen Schaftes der Bohrspitze angeordnet ist, während der zylindrische Führungskörptr 10 auf dem rückwärtigen Ende des Schaftes koaxial zur Führungsspitze 12 angeordnet ist. Der Führungskörper ist auch mit einem sich nach rückwärts erstreckenden Schaftteil 13 versehen, der in ähnlicher Weise, wie es in F i g. 1 gezeigt ist, mit Keilnuten versehen ist, so daß er durch einen Bohrrohrstrang 14 gedreht werden kann. Der Vorderteil 24 des zylindrischen Führungskörpers 10 hat einen solchen Durchmesser, daß er an der Innenwand des zylindrischen Teils des verdickten Mündungsteils 17 des Mantelrohrstranges 15 gleitet. Der Mündungsteil 17 ist bei 16 an den Mantelrohrstrang angeschweißt Innerhalb des Mündungsteiles 17 ist eine Schulter 18 vorgesehen, die mit einem Flansch 19 des Führungskörpers 10 zusammenwirkt und dazu dient Schläge auf den Mantelrohrstrang 15 zu übertragen.

Gemäß der Erfindung ist der Vorderteil 24 des Führungskörpers 10 mit dem gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des Mündungsteiies 17 des Mantelrohrstranges 15 versehen, so daß eine Gleitberührung zwischen diesen Teilen besteht. Für die Entfernung von Bohrklein sind in der Mantelfläche des Vorderteils 24 des Führungskörpers 10 sich nach rückwärts erstreckende Ausnehmungen bzw. Schlitze 25 vorgesehen. Diese Ausnehmungen 25 verlaufen schraubenförmig, wie es in den F i g. 2 bis 4 dargestellt ist. Dies ergibt den Vorteil, daß sehr kleine Teilchen nicht dazu führen, sich zwischen dem Führungsteil 24 und dem Mündungsteil 17 einzukeilen, sondern sie werden wirksam durch die Wände der schraubenförmig gestalteten Ausnehmung 25 während der Drehung des Bohrwerkzeuges nach rückwärts befördert. Diese Ausnehmungen sollten sich in axialer Richtung entlang dem gesamten vorderen Führungsteil des Führungskörpers erstrecken, d. h. entlang dem Teil 24 und auch axial durch den Flansch 19. Außerdem sollten diese Ausnehmungen gleichmäßig um den Umfang des Führungskörpers 10 verteilt sein, beispielsweise einander diametral gegenüberliegen, wie es in Fig.4 dargestellt ist. Dies ergibt den Vorteil, daß irgendein Problem bezüglich der Lage des Einganges des äußeren Gewindes auf dem Schaft der Spitze 12 in bezug auf die Lage der Ausnehmungen ausgeschaltet wird, wenn der mit einem Gewinde versehene Bohrspitzenschaft in seine Gewindebohrung 26 im Führungskörper 10 eintritt. Die Ausnehmungen 25 sollten zweckmäßig im

Querschnitt U-förmig sein, und sie sollten eine Breite haben, die größer ist als ihre radiale Tiefe. Die außen vorgesehenen Ausnehmungen auf der Mantelfläche des Führungskörpers haben im Vergleich zu der in F i g. 1 gezeigten bekannten Lösung deutliche Verbesserungen in bezug auf die Bohrleistung unter verschiedenen Bedingungen ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrvorrichtung, insbesondere zum Drehschlagbohren von Gestein, mit einer von einem Bohrrohrstrang getragenen, drehbaren Bohrkrone zum Bohren eines Loches für einen den Bohrrohrstrang umgebenden Mantelrohrstrang, wobei die Bohrkrone aus einer zentrischen Bohrspitze, einem in axialer Richtung hinter der Bohrspitze angeordneten exzentrischen Schneidenteil und einem zur Bohrspitze koaxial angeordneten zylindrischen Führungskörper im Mündungsteil der. Mantelrohrstranges besteht, an dem Einrichtungen zum Einleiten des Bohrkleins aus dem Bereich der Bohrlochsohle in den Ringraum zwischen Bohrrohrund Mantelrohrstrang vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderteil (24) des Führungskörpers (10) einen dem Innendurchmesser des Mündungsteils (17) des Mantelrohrstranges (15) entsprechenden Außendurchmesser aufweist und in diesem gleitend anliegend geführt ist und daß die Einrichtungen für das Einleiten des Bohrkleins in den Ringraum (23) aus in der Mantelfläche des Vorderteils (24) des Führungskörpers (10) vorgesehenen schraubenförmigen Schlitzen (25) bestehen.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Bohrkrone und der rückwärtige Führungskörper mit einem drehbaren Bohrrohrstrang verbunden sind, dem eine Versenk-Bohrmaschine zugeordnet ist, wobei der Mantelrohrstrang an seinem unteren Ende einen verdickten Mündungsteil aufweist, der eine nach aufwärts gerichtete, ringförmige Antriebsschulter bildet, auf die ein Flansch des Führungskörpers auflegbar ist und mittels der Schlagkräfte auf das Mantelrohr übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die iin Führungskörper (24) vorgesehenen Schlitze (25) zusätzlich den Flansch (19) am Führungskörper axial durchsetzen.

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (25) um den Umfang des Führungskörpers (10) gleichmäßig verteilt sind.

4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (25) im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind, wobei die Breite jedes Schlitzes dessen radiale Tiefe übersteigt.