DE2849285C2 - Drehbohrwerkzeug für das Kernbohren bei Erdbohrungen - Google Patents

Description

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.

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 verhältnismäßig geringe Kerndurchmesser.

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 Werkzeugfunktion 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 Bohrdrehrichtung jedes Trennmittel innerhalb eines zwischen dem erbohrten Kern und dem äußeren Kernrohr gebildeten Zwischenringraums bogenförmig verläuft und in umgekehrter

ίο 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. Bis auf einen Kernstumpf mit geringem Durchmesser wird also der Kern von der Bohrsohle getrennt. Dabei unterfangen die sehnenförmig gestreckten Trennmittel zugleich die untere Stirnfläche des Kerns. Mit Hilfe der Trennmittel wird somit eine Doppe'funktion erfüllt, nämlich einerseits ein Abschneiden des erbohrten Kerns und andererseits ein Halten dieses erbohrten Kerns auf dessen erzeugter untererer Ringstirnfläche. Danach kann dieser auf 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 Teleskop-Stangenbohren sowohl bei der Trockenbohrmethode als auch beim Spülbohren. Die Mitnahmemittel können durch geeignete Anschläge zwischen innerem und äußerem Kernsohr gebildet werden.

Eine hinsichtlich der Mitnahmemitte! besonders zweckmäßige Bauform wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Mitnahmemittel aus wenigstens einem an der Außenwanduig 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. Mehrere, zweckmäßig zwei diametral gegenüberliegende Mitnehmerzapfen mit ihren Langlöchern können auf dem Umfang verteilt angeordnet sein.
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.

Soll auch die relative Drehbewegung zwischen äuße-

b5 rem 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, zwi-

sehen denen ein Anschlag am inneren Umfang des äußeren Kernrohrs beweglich ist

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 ein weitestgehend schematisch gehaltener Längsschnitt durch das Drehbohrwerkzeug nach der Erfindung entlang der Linie A-Bin F i g. 2,

Fig.2 die Draufsicht auf das Drehbohrwerkzeug nach F ig. 1,

F i g. 3 einrn Querschnitt durch das Drehbohrwerkzeug nach F i g. 1 entlang der Linie C-D.

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 Kt.'nbohrkrone2.

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 Kernrohrs 1 in der durch den Pfeil 6 wiedergegebenen Bohrdrehrichtung mit wie F i g. 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.

Symmetrisch zueinander sind wie F i g. 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 F i g. 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.

F i g. 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 i2 (Fig. 1) und dem äußeren Kernrohr 3 gebildeten Zwischenringraums bogenförmig verläuft. Diese im Hinblick auf den Trennvorgang als Ruhestellung anzuse- 5s hende bogenförmige Lage der Trennmittel 9 zeigt F i g. 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 Langlö- eo ehern 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 Schneidbe- « wegung in umgekehrter Drehrichtung gemäß dem Pfeil 8 wird somit der Kern von der Bohrsohle bis auf einen Stumpf 13 (F-" ig. 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 herausgehoben werden können, wobei die Trennmittel 9 zugleich den Kern sicher von der unteren Stirnfläche her in ihrer sehnenförmig gestreckten Lage halten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehbohrwerkzeug für das Kernbohren bei Erdbohrungen, mit einem inneren und einem demgegenüber drehbaren äußeren Kernrohr und mit einer Kernfangeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren angetriebenen Kernrohr (1) und dem äußeren Kernrohr (3) Mittel (4, 5) für die Mitnahme des äußeren Kernrohrs in Bohrdrehrichtung angeordnet sind und unmittelbar oberhalb der Kernbohrkrone (2) in einer quer zur Werkzeuglängsachse verlaufenden Ebene ein oder mehrere flexible Trennmittel (9) jeweils an einem Ende (11) am äußeren und am anderen Ende (10) am inneren Kernrohr befestigt und derart bemessen und angeordnet sind, daß in Bohrdrehrichtung (6) jedes Trennmittel (9) innerhalb eines zwischen dem erbohrten Kern (12) und dem äußeren Kernrohr (3) gebildeten Zwischenringraums bogenförmig verläuft und in umgekehrter Drehrichtung sehnenförmig gestreckt wird.

2. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmemittel aus wenigstens einem an der Außenwandung des inneren Kernrohrs (1) befestigten Mitnehmerzapfen (4) und wenigstens einem zugeordneten Langloch (5) im äußeren Kernrohr (3) bestehen, in dem der Mitnehmerzapfen in umgekehrter, der Bohrdrehrichtung entgegengerichteter Drehrichtung bis zur Streckung der Trennmittel (9) gleitbar ist.

3. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Trennmittel (9) aus einer mit Schneidelementen bestückten Kette bestehen.

4. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Trennmittel (9) aus einem Trennseil bestehen.