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Salzgitter Maschinen und Anlagen Aktiengesellschaft
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Gesuch vom Drehbohrwerkzeug für das Kernbohren bei Erdbohrungen Die
Erfindung bezieht sich auf ein Drehbohrwerkzeug für das Kernbohren bei Erdbohrungen
mit einem inneren und einem demgegenüber drehbaren äußeren Kernrohr und mit einer
Kernfangeinrichtung.
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Bei den bekannten Drehbohrwerkzeugen dieser Art sind die sogenannten
Kernfangeinrichtungen derart ausgebildet, daß sie den Kern an seinem äußeren Umfang
festklemmen, so daß dieser Kern durch entsprechende Bewegungen abgerissen werden
kann. Dazu dienen z.B. Kernfangfedern. Da der Kern dabei auf seinem ganzen Querschnitt
abgerissen werden muß und die erforderlichen Reißkräfte desto größer werden, je
größer der Kerndurchmesser ist, eignen sich die bekannten Kernfangeinrichtungen
an den bekannten Drehbohrwerkzeugen nur für ver-
hältnismäßig geringe
Kerndurchmesser.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehbohrwerkzeug der
eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit dessen Hilfe Kerne mit praktisch beliebig
großem Durchmesser sicher von der Bohrsohle abgetrennt, gehalten und ausgehoben
werden können, und zwar mit einfachen und der yerkzeugfunktion weitestgehend angepaßten
Mitteln. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen dem inneren
angetriebenen Kernrohr und dem äußeren Kernrohr Mittel für die Mitnahme des äußeren
Kernrohrs in Bohrdrehrichtung angeordnet sind und unmittelbar oberhalb der Kernbohrkrone
in einer quer zur Werkzeuglängsachse verlaufenden Ebene ein oder mehrere flexible
Trennmittel jeweils an einem Ende am äußeren und am anderen Ende am inneren Kernrohr
befestigt und derart bemessen und angeordnet sind, daß in Bohrdrek richtung jedes
Trennmittel innerhalb eines zwischen dem erbohrten Kern und dem äußeren Kern rohr
gebildeten Zwischenringraums bogenförmig verläuft und in umgekehrter Drehrichtung
sehnenförmig gestreckt wird. Wenn das innere Kernrohr in Bohrdrehrichtung angetrieben
wird, so wird über die Mitnahmemittel das äußere Kernrohr mitgenommen, und es verlaufen
bei diesem Bohrvorgang die Trennmittel innerhalb des geschilderten Zwischenringraums,
laufen also frei ohne Einwirkung auf den erbohrten Kern. Wird jedoch das Drehbohrwerkzeug
in umgekehrter Drehrichtung angetrieben, rotiert also das innere Kernrohr entgegen
der Bohrdrehrichtung, so werden die Trennmittel zwischen innerem und äußerem Kernrohr
allmählich gestreckt und schneiden bei der Drehbewegung entgegen der Bohrdrehrichtung
in den Kern ein, bis die sehnenförmige Streckung der Trennmittel erreicht ist.
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Bis auf einen Kernstumpf mit geringem Durchmesser wird also der Kern
von der Bohrsohle getrennt. Dabei unterfangen die sehnenförmig gestreckten Trennmittel
zu-
gleich die untere Stirnfläche des Kerns. Mit hilfe der Trennmittel
wird somit eine Doppelfunktion erfüllt, nämlich einerseits ein Abschneiden des erbohrten
Kerns und andererseits ein Halten dieses erbohrten Kerns auf dessen erzeugter unterer
Ringstirnfläche. Danach kann dieser bis auf einen geringen Kernstumpf abgetrennte
Kern mit verhältnismäßig geringen Kräften abgerissen und abgehoben werden. Das erfindungsgemäße
Drehbohrwerkzeug eignet sich daher für praktisch beliebige Kerndurchmesser, die
stets sicher abgetrennt, abgerissen und abgehoben werden können. Das Drehbohrwerkzeug
nach der Erfindung eignet sich sowohl für normales Gestängebohren mit Spülung als
auch für das Teleskopstangenbohren sowohl bei der Trockenbohrmethode als auch beim
Spülbohren. Die Mitnahmemittel können durch geeignete Anschläge zwischen innerem
und äußerem Kernrohr gebildet werden.
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Eine hinsichtlich der Mitnahmemittel besonders zweckmäßige Bauform
wrd in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Mitnahmemittel
aus wenigstens einem an der Außenwandung des inneren Kernrohrs befestigten Mitnehmerzapfen
und wenigstens einem zugeordneten Langloch im äußeren Kernrohr bestehen, in dem
der Mitnehmerzapfen in umgekehrter Drehrichtung bis zur Streckung der Trennmittel
gleitbar ist. In Bohrdrehrichtung liegt somit der Mitnehmerzapfen an einem Langlochende
an und nimmt das äußere Kernrohr mit, während er in umgekehrter Drehrichtung frei
im Langloch gleitet.
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Mehrere, zweckmäßig zwei diametral gegenüberliegende Mitnehmerzapfen
mit ihren Langlöchern können auf dem Umfang verteilt angeordnet sein.
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Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung können das oder die
Trennmittel entweder aus einer mit Schneidelementen besetzten Kette oder auch aus
einem Trennseil bestehen, und zwar aus einem Trennseil mit oder ohne Schneidmittelbestückung.
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*Drehbohrwerkzeug Soll auch die relative Drehbewegung zwischen äußerem
und innerem Kernrohr bis zur Strecklage der Trennmittel sicher begrenzt werden,
so kann das innere Kernrohr auf seinem äußeren Umfang jeweils zwei in einem Abstand
angeordnete Anschläge aufweisen, zwischen denen ein Anschlag am inneren Umfang des
äußeren Kernrohrs beweglich ist.
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Merkmale, weitere Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 ein weitestgehend schematisch
gehaltener Längsschnitt durch das*nach der Erfindung entlang der Linie A-B in Fig.
2, Fig. 2 die Draufsicht auf das Drehbohrwerkzeug nach Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt
durch das Drehbohrwerkzeug nach Fig. 1 entlang der Linie C-D.
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Das in der Zeichnung dargestellte Drehbohrwerkzeug weist ein angetriebenes
inneres Kernrohr 1 auf. Konzentrisch zum inneren Kernrohr und gegenüber diesem drehbar
gelagert verläuft ein äußeres Kernrohr 3, an dessen unterem Ende die schematisch
dargestellte Kernbohrkrone 2 angeordnet ist. Das innere Kernrohr 1 endet oberhalb
der Kernbohrkrone 2 und beläßt einen ringförmigen freien Raum gegenüber der Kernbohrkrone
2.
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Das topfförmig gestaltete innere Kernrohr 1 ist an seiner oberen
Stirnfläche mit zwei zueinander diametral gelegenen Mitnehmerzapfen 4 versehen.
Das ebenfalls topfförmige äußere Kernrohr 3 weist in seiner oberen Stirnfläche zwei
ebenfalls zueinander diametral gelegene Langlöcher 5 auf, in die die Mitnehmerzapfen
4 eingreifen. Die Mitnehmerzapfen 4 nehmen das äußere Kernrohr 3 bei einer Drehbewegung
des inneren Kernrohrs1
in der durch den Pfeil 6 wiedergegebenen
Bohrdrehrichtung mit wie Fig. 2 zeigt. Das entgegengesetzte Ende jedes Langlochs
5 begrenzt die Bewegung des Mitnehmerzapfens 4 und des äußeren Kernrohrs 3 in der
durch den Pfeil 8 wiedergegebenen umgekehrten Drehrichtung.
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Symmetrisch zueinander sind wie Fig. 3 zeigt zwischen dem inneren
Kernrohr 1 und dem äußeren Kernrohr 3 flexible Trennmittel 9 in Gestalt einer mit
Schneidelementen 9a bestückten Kette vorgesehen. Wie Fig. 1 zeigt, sind diese flexiblen
Trennmittel 9 unmittelbar oberhalb der Kernbohrkrone 2 angeordnet, und es ist jeweils
ein Ende 10 jedes Trennmittels 9 am inneren Kernrohr 1 und ein Ende 11 am äußeren
Kernrohr 3 angelenkt.
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Fig. 2 und 3 zeigen das Drehbohrwerkzeug in seiner Arbeitsstellung
in Bohrdrehrichtung gemäß Pfeil 6. Dabei liegen die Mitnehmerzapfen 4 am zugeordneten
Ende der Langlöcher 5 an, und es wird das äußere Kernrohr 3 in Bohrdrehrichtung
mitgenommen. Es sind nun die flexiblen Trennmittel 9 derart bemessen und angeordnet,
daß in Bohrdrehrichtung jedes Trennmittel 9 innerhalb eines zwischen dem erbohrten
Kern 12 (Fig. 1) und dem äußeren Kernrohr 3 gebildeten Zwischenringraums bogenförmig
verläuft. Diese im Hinblick auf den Trennvorgang als Ruhestellung anzusehende bogenförmige
Lage der Trennmittel 9 zeigt Fig. 3 in ausgezogenen Linien. Die Trennmittel 9 haben
in dieser Lage keinerlei Einwirkung auf den erbohrten Kern 12. In umgekehrter Drehrichtung
gemäß Pfeil 8 jedoch gleiten die Mitnehmerzapfen 4 in den Langlöchern 5 zum anderen
Ende(strichpunktiert in Fig. 2), und es werden die Trennmittel 9 allmählich in den
erbohrten Kern 12 eingearbeitet, bis sie sehnenförmig gestreckt sind, wie dies in
Fig. 3 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist. Bei dieser Dreh- und Schneidbewegung
in umgekehrter Drehrichtung gemäß dem Pfeil 8 wird somit der Kern von der Bohrsohle
bis auf einen Stumpf 13
(Fig.3) abgetrennt, und es unterfangen die
sehnenförmig gestreckten Trennmittel 9 den erbohrten Kern 12 an seiner unteren Ringstirnfläche,
die durch diesen Schneidvorgang gebildet ist. Beim Abheben des Drehbohrwerkzeugs
kann der Kern 12 unter Abreißen seines kleinen Kernstumpfes 13 gelöst und herausgehoben
werden. Aus Beschreibung und Zeichnung wird ersichtlich, daß mit Hilfe einfacher
Vorrichtungen am Drehbohrwerkzeug und durch einfache Drehrichtungsumkehr Kerne auch
größten Durchmessers soweit von der Bohrsohle abgetrennt werden können, daß sie
sicher und ohne erhöhten Kräfteaufwand abgerissen und berausgehoben werden können,
wobei die Trennmittel 9 zugleich den Kern sicher von der unteren Stirnfläche her
in ihrer sehnenförmig gestreckten Lage halten.
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