DE3200881A1

DE3200881A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von bohrkernen

Info

Publication number: DE3200881A1
Application number: DE19823200881
Authority: DE
Inventors: Günter 6290 Weilburg Böckel; Emmerich Dr.-Ing. 6600 Saarbrücken Hunsdorfer
Original assignee: NASSOVIA WERKZEUG und MASCHINE; SAARBERG INTERPLAN GmbH
Current assignee: NASSOVIA WERKZEUG und MASCHINE; SAARBERG INTERPLAN GmbH
Priority date: 1982-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1983-07-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Bohrkernen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren- zur Gewinnung von Bohrkernen, insbesondere aus unverfestigten und plastischen Gesteinschichten, wobei der Bohrkern durch ein mit einem Schneidring versehenes Innenrohr eines Doppelkernrohres aus dem Bohrgrund ausgestanzt und in dem Innenrohr aufgenommen wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Kernbohren ist es wichtig, daß die Bohrkerne aus den zu untersuchenden geologischen Schichten möglichst unbeschädigt zutage gefördert werden. Dies erfordert be-i den bekannten technischen Verfahren einen großen Aufwand, weil zumeist das ganze Bohrgestänge aus dem Bohrloch ausgebracht werden muß, um an den Bohrkern zu gelangen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Bohrkernen zu schaffen, welche es ermöglichen, in einfacher Weise unbeschädigte Bohrkerne zu gewinnen und zutage zu fördern.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Schneidring des Innenrohres aus der Bohrkrone des Außenrohres herausragt, daß auf das Innenrohr axiale Schlagimpulse aufgebracht werden, wobei sqwohl die Drehzahl des Innenrohres als auch die Frequenz der Schlagimpulse durch die Festigkeit des Gebirges bestimmt werden. Das über das Bohrgestänge angetriebene Außenrohr überträgt seine Drehzahl über eine mechanische Dreh-Schlag-Einrichtung auf das Innenrohr, solange dieses nicht in das Gebirge einschneidet.
Sobald jedoch der vorstehende Schneidring des Innenrohres den Bodengrund berührt, tritt eine Drehzahldifferenz zwischen Außen-und Innenrohr auf, welche in der mechanischen Dreh-Schlag-Einrichtung in auf das Innenrohr wirkende axiale Schlagimpulse umgewandelt wird. Dadurch wird ein Kern aus dem Bohrgrund ausgestanzt und in das Innenrohr gedrückt. Vorteilhafterweise kann nach Beendigung des Vorganges der Bohrkern in dem Innenrohr mit einem Seil durch das Bohrgestänge zutage gefördert werden.
Eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Außenrohr und dem Innenrohr je eine Nokkenscheibe zugeordnet ist, die durch Federkräfte gegeneinander gepreßt werden.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnuny schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Eine (nicht gezeigte) Bohrmaschine versetzt ein Bohrgestänge 1 in drehende Bewegung. Das Bohrgestänge 1 geht Uber in eine Verbindungshülse, die Teil eines Außenrohres 5 ist, an deren unterem Ende eine Bohrkrone 7 befestigt ist. Die Bohrkrone 7 kann mit Hartmetallstiften oder Hartmetallplatten bestückt sein.
Innerhalb des Außenrohres 5 ist ein Innenrohr 4 angeordnet, an welchem ein aus der Bohrkrone 7 ragender Schneidring 9 angebracht ist. Der Schneidring 9 hat eine konische Form und kann gegebenenfalls mit Zähnen oder Hartmetallstiften bestUckt werden. Das Innenrohr 4 ist zur Aufnahme eines Bohrkernes 6 bestimmt. In der Verbindungshülse ist ein Schlagmechanismus angeordnet, mittels dessen das Innnenrohr 4 mit Schlagimpulsen be aufschlagbar ist. Dieser Schlagmechanismus besteht aus einem Hammer 2 und Tellerfedern 3 sowie zwei sich gegenüberliegenden Nockenscheiben 8, welche durch die Kraft der Tellerfedern 3gegeneinander gepreßt werden.
Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Sobald zwischen dem Außenrohr 5 und dem Innenrohr 4 eine Drehzahldifferenz auftritt, hervorgerufen beispielsweise durch Eindringen des Schneidringes 9 in den Bohrgrund, wird das Innenrohr abgebremst und die beiden Nockenscheiben werden relativ zueinander gedreht, wobei die gegeneinander gepreßten Nocken abwechselnd sich gegenseitig wegdrücken und dabei den Hammer 2 gegen den Druck der Tellerfedern 3 axial verschieben. Sobald sich die beiden sich gegenüberliegenden Nockenscheiben soweit bewegt haben, daß jede Nocke in einer LUcke zwischen zwei Nokken der gegenüberliegenden Nockenscheibe 8 zu liegen kommt, schnellt der Hammer infolge seines Gewichtes und der auf ihn wirkenden Federkräfte zurück und schlägt auf das Innenrohr 4 mit dem Schneidschuh 9. Die Frequenz der Schlagimpulse ist abhängig von der Zahl der Nocken auf den Nockenscheiben 8 und der Drehzahldifferenz zwischen Außenrohr 5 und Innenrohr 4. Die Schlageinrichtung aus Hammer 2, Tellerfedern 3 und Nockenscheiben 8 entwickelt bis zu 800 Schlägen/nin. Die Intensität der Schlagimpulse des Hammers 2 kann durch Auswechseln der Tellerfedern 3 oder durch größere Hebenocken erreicht werden.
Durch den Ringraum zwischen Innenrohr 4 und Außenrohr 5 kann Spülflüssigket eingeleitet werden, um das beim Bohren entstandene Bohrklein auszuspülen. Hierbei tritt die Bohrflüssigkeit zwischen Bohrkrone 7 und Schneidring 9 aus und kommt daher vorteilhafterweise mit dem Bohrkern 6 nicht in Berührung.
Mit einem Seil kann durch das Bohrgestänge 1 der Innenring 4 mit Bohrkern 6 zusammen mit dem Schlagmechanismus 2, 3, 8 zutag e gefördert werden.
Im Innenrohr 4 kann zur Aufnahme von erbohrten Kernen ein zusätzlicher Schutzzylinder aus Kunststoff, ggf. PVC, vorgesehen sein, der den Bohrkern aufnimmt und dessen Zerfall verhindert.
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Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinn un g von Bohrkernen (') Patentansprüche: - Verfahren zur Gewinnung von Bohrkernen, insbesondere aus unverfestigten und plastischen Gesteinschichten, wobei der Bohrkern durch ein mit einem Schneidring versehenes Innenrohr eines Doppelkernrohres aus dem Bohrgrund ausgestanzt und in dem Innenrohr aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring des Innenrohres aus der Bohrkrone des Außenrohres herausragt, daß auf das Innenrohr axiale Schlagimpulse aufgebracht werden, wobei sowohl die Drehzahl des Innenrohres als auch die Frequenz der Schlagimpulse durch die Festigkeit des Gebirges bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der axialen Schlagimpulse proportional zur Differenz der Drehzahlen des Außenrohres und des Innenrohres ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Ringraum zwischen Innenrohr und Außenrohr -Spdlmittel zur Bohrkrone des Außenrohres geführt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei ein an seinem unteren Ende mit einer Bohrkrone versehenes Außenrohr eines Doppelkernrohres drehfest mit einem Bohrgestänge verbunden ist und ein zum Außenrohr konzentrisches Innenrohr mit seinem unteren, einen Schneidring tragenden Ende aus dem Außenrohr herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Außenrohr (5) und dem Innenrohr (4) je eine Nockenscheibe zugeordnet ist, die durch Federkräfte gegeneinander gepreßt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenrohr 4 ein Schutzzylinder aus PVC angeordnet ist.