DE451727C - Nach dem Drehbohrsystem arbeitende, im Bohrloch gegen Drehung durch Klemmbacken gesicherte Tiefbohrvorrichtung - Google Patents

Description

Es sind bereits nach dem Drehsystem arbeitende, im Bohrloch mittels Klemmbacken gegen Drehung gesicherte Tiefbohrvorrichtungen bekannt geworden, bei denen die Vorrichtungen im Bohrloch nur an einer Stelle durch Klemmbacken unverschiebbar gehalten werden. Infolgedessen kommt es leicht vor, daß dieselben nicht genau gerade bzw. senkrechte Bohrlöcher bohren, da bei schräg gelegenen, verschieden dichten Bodenlagerungen leicht ein Abgleiten von der senkrechten Linie vorkommen kann. Es sind allerdings auch Tiefbohrvorrichtungen mit unmittelbarem elektrischen Antrieb des Bohrwerkzeugs bekannt, bei denen in drei Ebenen angeordnete federnde Führungsrollen vorgesehen sind, welche die Vorrichtung, wenn auch unvollkommen, beim Bohren gegen Verdrehung sichern, dagegen in der Längsrichtung gar nicht ab-

ao stützen. Derartige elastische Führungen können naturgemäß die Bohrvorrichtung gegen Abweichungen von der Geraden bzw. von der Senkrechten durchaus nicht schützen.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Tiefbohrvorrichtung der an sich bekannten Art, welche die vorhin erläuterten Übelstände dadurch zu beheben imstande ist, daß die ganze Vorrichtung beim Bohren in dreifacher Weise im Bohrloch gegen alle Quer- und Längsverschiebungen gesichert wird, nämlich zunächst durch obere voneinander entfernbare steife Spreizstücke, welche sich gegen die Wandungen des Bohrlochs legen, dann durch mittlere auseinanderzubewegende Klemmbacken, welche der ganzen Vorrichtung den Halt in jeder Richtung geben, und schließlich durch einen unteren besonderen verschiebbaren mittleren Bohrer. Hierdurch wird erfindungsgemäß eine sicher unverrückbare Lage der Tiefbohrvorrichtung beim Bohren gewährleistet und jedem Abgleiten auf schrägen Gesteinspartien vorgebeugt.

Die oberen Spreizstücke werden hierbei erfindungsgemäß durch Einwirkung eines Belastungsgewichts auf einen Spreizkegel nach außen gedrängt, was bei jedem Senken des die Vorrichtung tragenden Zugorgans geschieht. Die Spreizstücke werden stets zurückgedrückt, sobald am Zugorgan nach oben gezogen wird.

Die den mittleren Teil der Vorrichtung zentrierenden Klemmbacken werden erfindungsgemäß durch zwei gegeneinander verschiebbare Spreizkegel voneinander entfernt,. von denen der untere infolge der Druckwirkung einer Feder zur Wirkung gelangt, was stets nach dem Aufstoßen des Bohrers am Bohrgrund geschieht, der obere dagegen infolge der Belastung durch die Antriebsvorrichtung selbst. Hierdurch wird erreicht, daß nach Anziehung des die Vorrichtung tragenden Zugorgans die Spreizkegel zurückgezogen und die Klemmbacken durch ihre Spannfedern

wieder zuriickbewegt werden. Es wird also durch Anziehen des Zugorgans stets ein Senken der ganzen Vorrichtung ermöglicht.

Damit hierbei auch die Klemmbacken hochgezogen werden, sind erfindungsgemäß die oberen Spreizkegel zum Auseinanderbewegen der Klemmbacken als Haken ausgebildet, welche bei der Aufwärtsbewegung in entsprechende hakenförmige Enden der Klemmbacken eingreifen und hierdurch die letzteren hochzuziehen gestatten.

Der als Zentriervorrichtung erfindungsgemäß ausgebildete untere Bohrer besteht aus zwei Teilen, nämlich aus dem inneren längsverschiebbaren und zum Zentrieren des unteren Teils der Vorrichtung im Bohrloch dienenden Bohrer und aus mehreren radial geführten Bohrbacken, die durch Spannfedern auseinander bewegt werden, sobald der innere zentrierende Bohrer eine relative axiale Bewegung gegenüber der Bohrvorrichtung nach oben ausführt.

Dadurch, daß die neue Tiefbohrvorrichtung beim Bohren dem antreibenden Motor bzw. dem. antreibenden Gestänge nicht nur einen festen Halt gegen Verdrehung sondern auch eine, sicher unverrückbare zentrische Lage im Innern des Bonrrohrs gibt und daß sie ohne weiteres durch Anziehen des Zugorgans gelöst, durch Niederlassen desselben wiederum gespannt und zentriert wird, wird ein wesentlicher neuer technischer Erfolg erzielt.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die neue Tiefbohrvorrichtung in einem Ausführungsbeispiel zur Darstellung gebracht worden.

Abb. ι stellt die Vorrichtung in der untersten Lage im Bohrloch in der Seitenansicht dar.

Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch die Bohrvorrichtung.

Abb. 3 ist ein Längsschnitt in größerem Maßstabe durch die Planet enradüb er Setzung zwischen Motor und Treibwelle. Der kleine, zum Zentrieren und Vorbohren dienende Bohrer 1 ist in dem Bohrfutter 8 verschiebbar, aber nicht drehbar angeordnet. Er besitzt keilförmige Einschnitte 2, in welche keilförmige Endflächen der radial geführten Bohrbacken 3 eingreifen. Die Bohrbacken 3 werden in radialen Führungen 4 des Bohrfutters 8 geführt und werden durch eine nicht gezeichnete, in die Einschnitte 5 eingreifende Spannfeder so zusammengehalten, daß die Bohrbacken das Bestreben haben, sich nach innen zu bewegen. Ist der Zentrierbohrer 1 in der gezeichneten Lage, so -sind die Bohrbackens ^am weitesten nach außen entfernt. Befindet sich dagegen der Bohrer 1 in seiner Anfangslage, in der er gegenüber dem Futter 8 nach unten verschoben ist, so sind die Bohrbacken 3 nach innen zusammengezogen. Der Bohrer 1 besitzt einen Vorsprung 7 am Ende des keilförmigen Einschnitts, mit dessen Hilfe er an den Bohrbacken hängen bleibt und nicht herausfallen kann. Der Bohrer 1 ist außerdem mit einer Bohrung 6 zur Zuführung des Spülwassers versehen.

Das Bohrfutter 8 ist mittels kegelförmigen Gewindes 9 an dem Belastungsgewicht 10 befestigt, welches wiederum mittels konischen Gewindes 13 mit dem unteren Teil 14 des Kugelspurlagers 15 fest verschraubt ist, dessen Oberteil i6' oben aufruht und durch die schraubenförmlige Druckfeder 42 von oben belastet ist. Sowohl das Bohrfutter 8 als auch das Belastungsgewicht 10 besitzen innere Bohrungen, die zum Zuführen von Spülwasser während des Bohrens dienen. In dem Belastungsgewicht 10 befindet sich das Ende der Antriebswelle 21, die am unteren Ende mit Nuten 11 versehen ist, in welchen Federn vorgesehen sind, die in axialen Nuten 12 des Belastungsgewichts 10 geführt werden. Hierdurch wird die Antriebswelle 21 mit dem Belastungsgewicht ι ο derart verbunden, daß eine Verschiebung in axialer Richtung der beiden Teile gegeneinander möglich ist, eine Drehung der Welle 21 gegenüber dem Belastungsgewicht 10 dagegen ausgeschlossen ist. Die Antriebswelle 21 ist ebenfalls mit einer zentralen Bohrung 22 ausgerüstet, welche zum Zuführen des Spülwassers dient.

Der Oberteil 16 des Kugelspurlagers 15 besitzt eine Verlängerung nach- oben, die mit Nuten versehen ist, in welche Keile 17 angreifen, die im unteren Teile 18 der Klemmvorrichtung angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß der Teil 18 gegenüber dem Ober- 1*0 teil des Kugelspurlagers 15 verschiebbar, aber nicht drehbar ist. Die Druckfeder 42 legt sich mit ihrem oberen Ende auf die Unterfläche des Teiles 18 auf, wodurch erreicht wird, daß die Teile 16 und 18 das Bestreben haben, sich voneinander axial zu entfernen. Der untere Teil 18 der Klemmvorrichtung besitzt eine kegelförmige Oberfläche, die mit entsprechenden kegelförmigen Innenflächen an den unteren Enden der Klemmbacken 20 im in Eingriff steht. Die Klemmbacken 20, deren vier gemäß Abb. 1 und 2 am Umfange vorhanden sind, werden durch Spannfedern 19 einander genähert. An den oberen Enden der Klemmbacken 20 sind ebenfalls kegelförmige Innenflächen eingedreht, in welche der kegelförmige Unterteil des Verbindungsstücks 25 eingreift, sobald der Teil 25 gegenüber dem. Teil 18 nach unten verschoben wird, was durch die zylindrische Führung am oberen Ende des Teiles 18 gegenüber dem Teil 2 5 ermöglicht wird. Das kegelförmige

Ende des Teils 25 besitzt nach oben zu eine Hinterdrehung, die den kegelförmigen Unterteil als Haken wirken läßt. Dieser Haken dient zur Mitnahme der hakenförmigen Enden 24 der Klemmbacken 20, sobald der Teil 25 nach oben bewegt wird. Um eine relative Verschiebung der hakenförmigen Enden 24 gegenüber dem Teil 25 zu gestatten, ist der Teil 25 mit entsprechenden Eindrehungen 26 versehen. Der obere Teil der Antriebswelle 21 ist im Teile 25 derart geführt, daß die Welle 21 sich gegenüber 25 axial verschieben kann.

Auf dem Teil 2 5 ist mittels konischen Gewindes 27 der Getriebekasten 28 fest angeordnet, der zur= Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors 33 auf die Antriebswelle 21 unter Verminderung der Umdrehungszahl dient und welcher in der Abb. 3 in größerem Maßstabe besonders dargestellt ist. Die Welle 31 des Elektromotors 33 tritt durch die obere Wand 48 des Getriebekastens 28 hindurch und ist mit einem kleinen Ritzel versehen, welches mit zwei Zahnrädern 49 im Eingriff steht, welche als zylindrische Zahnräder, kombiniert mit kegelförmigen Zahnrädern, ausgebildet sind. Die kegelförmigen Zahne der Zahnräder 49 stehen mit zwei Kegelrädern 50 in Eingriff, die ihrerseits mit dem Kegelrade 51 in ständigem Eingriff sind, dessen Nabe ein quadratisches Loch aufweist, das auf dem quadratischen Ende der Antriebswelle 21 aufsitzt. Die Welle 21 besitzt bis nach oben eine Bohrung 29, die zum Zuführen des Spülwassers dient. Die Welle 21 ist an ihrem obersten Ende mit einem kegelförmigen Gewindezapfen 30 versehen, der zum Aufschrauben der Antriebsrohre in dem Falle dient, wenn der Antrieb der Bohrvorrichtung nicht vom Elektromotor aus, sondern von oben mit Hilfe von Rohrstangen erfolgen soll. Der Elektromotor 33 ist mit dem Getriebekasten 28 mittels kegelförmigen Gewindestutzens 32 fest verbunden.

Zur Aufhängung des Elektromotors 33 am Förderseil 41 dient eine Vorrichtung, welche aus dem mit dem Elektromotor 33 fest verbundenem Teile 36 besteht, auf welchen die Verschlußkappe 38 mittels kegelförmigen Gewindes aufgeschraubt wird. Der Teil 36 besitzt radiale Öffnungen, in welchen Klemmstücke 3 5 radial verschiebbar angeordnet sind, welche im Innern mit kegelförmigen Flächen versehen sind. Im Teile 36 ist ein Bolzen 40 verschiebbar angeordnet, welcher oben mit einer Öse versehen ist, in welche das ösenförmig gebogene Ende des Förderseiles 41 eingreift. Der untere Teil des Bolzens 40 besitzt eine Erweiterung, welche im Teile 36 verschiebbar ist und welche unten eine Kegelfläche besitzt, die in die kegelförmigen Ausdrehungen der Klemmstücke 35 paßt. Der Bolzen 40 ist durch das Belastungsgewicht 39 beschwert. Der Bolzen selbst besitzt eine Bohrung J₁J, durch welche das Kabel hindurchtreten kann, welches zur Zuführung des Stromes nach dem Elektromotor ^3 mit Hilfe der Bohrungen 34 im Elektromotor dient. Wird das Förderseil niedergelassen, so bewegt sich der Bolzen 40 nach unten, und sein kegelförmiges Ende treibt die Spreizstücke 3 5 auseinander, und zwar unter der Einwirkung des beschwerenden Gewichts 39.

Die Wirkungsweise der neuen Tiefbohrvorrichtung ist die folgende:

Die ganze Vorrichtung wird am Förderseil 41 bis auf den Boden des Bohrlochs heruntergelassen. Nachdem der zentrierende Bohrer 1 mit dem Erdreich in Berührung gekommen ist, dringt er infolge der Beschwerung durch das Gewicht 10 immer weiter in die Erde hinein. Bei seiner Relativbewegung gegenüber 8 und 10 nach oben treibt er die Backenbohrer 3 nach außen, und das weitere Bohren geschieht nicht nur durch den Vorbohrer 1, sondern auch durch die Backenbohrer 3. Sind die beiden Bohrer 1 und 3 in ihre Bohrstellung angelangt, dann tritt eine Entlastung des Belastungsgewichtes 10 ein, und die Druckfeder 42 kann auf den Teil 18 des Klemmapparats, nach oben drückend, einwirken. Jetzt werden die Klemmbacken 20 durch die Kegel bei 18 und bei 26 auseinandergetrieben, und die ganze Bohrvorrichtung wird hierdurch im Bohrloch festgehalten. Nachdem sich der Motor nebst Getriebekasten 28 entsprechend gesenkt hat, treibt das untere kegelförmige Ende des Bolzens 40 die Klemmstücke 3 5 nach außen, wodurch auch das obere Ende des Elektromotors gegenüber dem Bohrloch festgehalten wird. Das Bohren nimmt jetzt seinen Fortgang, indem der Elektromotor 33 mittels der Zahnräder 49> 5°; 5 ^l di^e Antriebswelle 21 in Drehung versetzt und diese das Belastungsgewicht ι ο und die Bohrer 1 und 3 dreht. Der Bohrvorgang geht nun so lange vor sich, bis das Belastungsgewicht 10 gegenüber der Antriebswelle 21 so weit nach unten verschoben worden ist, daß die in den Löchern 12 geführten tio Keile, der Antriebswelle 21 oben zum Anliegen kommen. Ist dies eingetreten, so beginnt der Leerlauf des Bohrers, da jede Reibung der Bohrzähne am Boden aufhört. Infolgedessen nimmt jetzt die Stromaufnahme des Motors schnell ab, was durch die Strommesser über Tage sofort angezeigt wird. Hieran wird erkannt, daß der Bohrer nicht mehr arbeitet.

Um ein weiteres Arbeiten der Bohrer zu erzielen, wird das Förderseil 41 ein wenig angezogen. Hierdurch wird erzielt, daß die Klemmstücke 35 zunächst nach innen zurück-

gedrückt werden und dann der ganze Apparat hochgezogen wird. Die Klemmbacken ziehen sich zurück lind werden durch die Spannfedern 19 radial nach innen bewegt. Hierbei werden die hakenförmigen Enden 24 der Klemmbacken 20 durch den hakenförmigen Unterteil des Verbindungsteile 25 mit nach oben bewegt. Der untere Teil fällt wiederum auf die Druckfeder 42 herunter, und das Be-10' lastungsgewicht 10, das Futter 8 nebst Bohrern fällt wiederum hinunter, so daß jetzt das Bohren von neuem beginnen kann.

Nach abermaligem Herunterlassen des Förderseils 41, werden die Klemmbacken 22 wieder gespreizt, die Klemmstücke 3 5 werden an das Bohrloch wieder angelegt, und der Elektromotor kann seine Bohrtätigkeit wieder aufnehmen.

Soll nicht mittels Elektromotors, sondern mittels gedrehten Rohrgestänges gebohrt werden, wird der Getriebekasten 28 entfernt, und es wird .auf den Gewindezapfen 30 der Antriebswelle 2 χ das Rohrgestänge aufgeschraubt. Zwecks Hochziehens muß vorher die Klemm vorrichtung mit Hilfe einer Mutter gegenüber dem Rohrgestänge so festgelegt werden, daß ein Hochziehen der ganzen Vorrichtung möglich ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Nach dem Drehsystem arbeitende, im Bohrloch gegen Drehung durch Klemmbacken gesicherte Tiefbohrvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Vorrichtung während des Bohrens in dreifacher Weise im Bohrloch gegen alle Quer- und Längsverschiebungen gesichert wird, nämlich: durch obere voneinander entfernbare steife Spreizstücke, durch mittlere auseinander bewegte Klemmbacken und durch einen unteren besonderen mittleren verschiebbaren Bohrer.
2. 2. Tiefbohrvorrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der relativen Abwärtsbewegung des die Vorrichtung tragenden Zugorgans gegen die Bohrvorrichtung durch Einwirkung eines Belastungsgewichts auf einen Spreizkegel radial verschiebbare Spreizstücke nach außen gedrängt werden, welche den oberen Teil der Vorrichtung im Bohrloch richtig zentrieren und die zurückgedrückt werden, sobald am Zugorgan nach oben gezogen wird.
3. 3. Tiefbohrvorrichtung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den mittleren Teil der Vorrichtung zentrierenden Klemmbacke!! durch zwei gegeneinander verschiebbare Spreizkegel voneinander entfernt werden, von denen der untere infolge der Druckwirkung einer Feder nach Aufstoßen des Bohrers am Bohrgrunde, der obere dagegen infolge der Belastung durch die Antriebsvorrichtung selbst zur Wirkung gelangt, so daß nach Anziehung des die Vorrichtung tragenden Zugorgans die Spreizkegel zurückgezogen und die Klemmbacken durch die Spannfedern wieder zurückbewegt werden, wodurch ein Senken der ganzen Vorrichtung ermöglicht wird.
4. 4. Tiefbohrvorrichtung nach den Ansprüchen i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Spreizkegel zum Auseinanderbewegen der Klemmbacken als Haken ausgebildet sind, welche bei der Aufwärtsbewegung in entsprechende hakenförmige Enden der Klemmbacken eingreifen und hierdurch die Klemmbacken durch das Zugorgan hochzuziehen gestatten.
5. 5. Tiefbohrvorrichtung nach den Ansprüchen i, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohren mit Hilfe zweier Bohrer vor sich geht, von denen der innere längs verschiebbar ist und zum Zentrieren des unteren Teils der Vorrichtung im Bohrloch dient, der andere dagegen aus mehreren radial geführten Bohrbacken besteht, die durch Spannfedern auseinanderbewegt werden, sobald der innere zentrierende Bohrer eine relative axiale Bewegung gegenüber der Bohrvorrichtung nach oben ausführt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.