DE529208C - Erdbohrer mit Vorbohrer vor dem eigentlichen Bohrer - Google Patents

Description

Die Anwendung von drehenden Bohrwerkzeugen in der Technik der Erdbohrung leidet an dem Übelstand, daß das drehende Bohrwerkzeug leicht von der gewünschten lotrechten Richtung abweicht. Solche Abweichungen werden besonders hervorgerufen durch schräg· liegende Gebirgsschichten verschiedener Härte, die von dem Bohrwerkzeug durchdrungen werden müssen. Man versucht durch besonders genaue Beobachtungen und durch Messungen des Sondenverlaufes während der Bohrung die Abweichungen der Sonde von der geraden und senkrechten Linie zu erforschen und zu vermeiden.

Es ist andrerseits bekannt, daß schlagende Bohrwerkzeuge harte Gesteinsschichten leichter und schneller durchdringen als drehbare. Die vorliegende Erfindung sucht nun durch Vereinigung eines Drehbohrers mit einem

ao schlagenden Bohrwerkzeug eine möglichst vollkommen lotrechte Führung von Drehbohrwerkzeugen zu erreichen. Des näheren bezieht sich die Erfindung auf einen Erdbohrer, bei welchem über die Arbeitsfläche eines Dreh-

»5 bohrwerkzeuges hinaus ein mit Schlagwirkung arbeitender Bohrmeißel geführt ist.

Die vorliegende Erfindung sucht nun durch Vereinigung eines Drehbohrers mit einem schlagenden Bohrwerkzeug eine möglichst vollkommen lotrechte Führung von Drehbohrwerkzeugen zu erreichen. Des näheren bezieht sich die Erfindung auf einen Erdbohrer, bei welchem über die Arbeitsfläche eines Drehbohrwerkzeuges hinaus ein mit Schlagwirkung arbeitender Bohrmeißel geführt ist.

Die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Erdbohrers ergibt sich vor allem daraus, daß der Bohrmeißel, ohne von der lotrechten Richtung nennenswert abzuweichen, sogar auch in schräg liegendes, härteres Gebirge einzudringen vermag und infolge seiner Verbindung mit dem drehenden Bohrwerkzeug die Drehachse des Drehbohrers festlegt noch bevor das Drehbohrwerkzeug die härteren Gesteinsschichten berührt. Aber auch in anderen Fällen liegt eine Sicherung der ursprünglichen axialen Richtung des Drehwerkzeuges vor, weil der Bohrmeißel, der in beträchtlicher Länge ausgeführt sein kann, diese Richtung zwangläufig festlegt und ein seitliches Abdrängen von dieser Richtung verhindert. Der Bohrmeißel vermag infolge seiner Länge ohne weiteres seitliche Kräfte, welche von dem Drehbohrer herrühren, aufzunehmen.

Vorteilhaft ist es, den Bohrmeißel mit dem Drehbohrer in der Art zu verbinden, daß der Bohrmeißel ebenfalls eine Drehbewegung außer der schlagenden Bewegung ausführt, wie es überhaupt ein Vorteil ist, den Bohrmeißel dauernd in einer wenn auch nur beschränkten Drehbewegung zu erhalten (Versetzen des Meißels).

In Weiterbildung des Verfahrens kann der Bohrmeißel zweckmäßig im Bohrkopf des Drehbohrers angetrieben werden, wodurch

lange Gestänge, welche durch die Sonde hindurch nach über Tage führen müssen, vermieden werden. Ein derartiger Antrieb des Bohrmeißels . innerhalb, des Bohrkopfes des Drehbohrers kann so erfolgen, daß durch die Drehbewegung des Bohrers, evtl. unter Einschaltung einer Feder, Schläge auf den Bohrmeißel eingeleitet werden.

Da bei der Erdbohrung fast allgemein eine ίο Spülflüssigkeit zum Fortschwemmen des Bohrgutes benutzt wird, kann diese Spülflüssigkeit vorteilhaft zum Antrieb des Bohrmeißels benutzt werden. Aber auch in anderen Fällen kann es von vorteilhafter Wirkung sein, den Bohrmeißel durch Druckflüssigkeit zu betreiben. Weiterhin kann diese Druckflüssigkeit auch zum Antrieb des Drehbohrers benutzt werden, so daß der gesamte Bohrantrieb hydraulisch erfolgt. Fast in allen Fällen wird es zweckmäßig sein, den Bohrmeißel zentral durch den Drehbohrer hindurchzuführen., zumal wenn nur ein einziges Schlagwerkzeug und nicht mehrere Schlagmeißel .benutzt werden. Es ist bereits ausgeführt, daß es sehr wirkungsvoll' ist, den Bohrmeißel durch Druckflüssigkeit zu betreiben. Ein derartiger Antrieb des Schlagmeißels ist beispielsweise in der Abbildung beschrieben. Bei dieser wird die Druckflüssigkeit in Pfeilrichtung durch sich verengende, senkrecht bzw. geneigt zur Bewegungsrichtung des Bohrwerkzeuges verlaufende, von einem Teil des Werkzeuges einerseits und einem relativ zu diesem ruhenden Körper, einer Kugelpfanne, andrerseits gebildete Spalträume α geführt. Nach dem Durchströmen der Spalträume α gelangt die Flüssigkeit durch das Innere des Drehbohrers an das untere Ende des Werkzeuges und tritt durch den freien Ringquerschnitt b aus. Das Schlagwerkzeug c ist in seinem oberen Teil birnenförmig ausgebildet (Teil d). An zwei Punkten ist der Schlagmeißel durch Lenker e in seiner axialen Richtung gehalten. Diese Lenker können aus Federstahl, der eine genügende Bewegungsfreiheit des Bohrmeißels in axialer Richtung gestattet, oder auch mit Gelenken ausgeführt sein. Das Schlagwerkzeug wird durch eine Feder / in seiner Ruhelage nach oben hin gedrückt, so daß die Spalträume α eine geringste Weite besitzen bzw. ganz abgeschlossen sind.

Durch die Lenker e ist das Schlagwerkzeug c derartig mit dem Drehbohrer, welcher aus Schneiden g, den Hülsen h und i sowie dem . Rohr k gebildet ist, verbunden, daß der Schlagmeißel c die Drehung des Bohrwerkzeuges mitmacht. In einer besonderen Ausführungsform können die Lenker e auch derartig federnd ausgeführt sein, daß sie das Schlagwerkzeug in einer bestimmten Höhe halten und teilweise oder vollständig die Funktion der Gegenfeder / übernehmen.

Der Betrieb der Vorrichtung geht folgendermaßen vor sich: Während das Schlagwerkzeug c durch die Feder / derartig nach oben gedrückt wird, daß die Spalträume α ganz oder nahezu vollständig geschlossen sind, wirkt der statische Druck der Flüssigkeit auf die obere Seite des birnenförmigen Körpers d. Die Kraft der Gegenfeder / ist so abgestimmt, daß der statische Druck der Arbeitsflüssigkeit diese Federspannung leicht zu überwinden vermag und demgemäß das Schlagwerkzeug wieder nach unten hin treibt. Sobald aber auf diese Weise durch den statischen Druck der Flüssigkeit der Körper d einen Spaltraum a zum Abfluß der Flüssigkeit freigibt, setzt sich diese Preßflüssigkeit in dem Zuflußrohr Z sowohl wie in dem engen Spaltraum a in Bewegung. Nach einem bekannten Satz der Hydraulik fällt der Druck in dem Maße ab, in welchem sich die Flüssigkeit beschleunigt, und es ist somit, sehr bald nach öffnen der Spalträume a, eine derartige Druckabsenkung oberhalb des Körpers d, insbesondere in den Spalträumen a, eingetreten, daß die Spannung der Gegenfeder / groß genug ist, um das Schlagwerkzeug wieder nach oben hin zu drücken.

Durch das Wechselspiel zwischen der Wirkung des statischen Druckes und den nach aufwärts gerichteten Gegenkräften (Druckkraft der Feder/) wird eine Schlagbewegung " erreicht, die in beliebiger Weise auf einen mehr oder weniger großen Hub bzw. eine mehr oder weniger große Schwingungszahl des Meißels abgestimmt werden kann. Von besonderem Vorteil ist der in der Abbildung .·. wiedergegebene hydraulische Antrieb des Schlagwerkzeuges deshalb, weil die Schwingungen lokal erzeugt und sofort auf den Meißel übertragen werden. Somit sind die Schwierigkeiten, die sich bekanntlich aus der _: Übertragung einer stoßenden Bewegung von über Tage im Bohrbetrieb ergeben, in einfachster Weise und vollständig vermieden. Weiterhin zeigt die besondere Ausbildung des hydraulischen Antriebes den Vorteil, daß bei diesem Antrieb keine Elemente mit aufeinandergleitenden Flächen benötigt werden, vielmehr das Schlagwerkzeug in einer nahezu vollständig freien Strömung schwingend :rhalten wird. Alle diese Vorteile sind für rs den außerordentlich rauhen Bohrbetrieb von ausschlaggebender Bedeutung, da die erwünschten Wirkungen mit den denkbar einfachsten Mitteln. und in betriebstechnisch sicherster Weise erreicht werden. ■ ί

Es sind bereits Konstruktionen bekannt geworden, bei denen in einem Bohrgerät Vorbohrer und Nachbohrer angeordnet sind, die

in verschiedenen Ebenen arbeiten. Bei diesen bekannten Konstruktionen sind aber Vor- und Nachbohrer gleichartig ausgebildet entweder als Schlagbohrer oder als Drehbohrer, und sie weisen daher nicht die Vorteile auf, die durch die Vereinigung eines Schlagmeißels als Vorbohrer mit einem D'rehbohrer als Hauptbohrer erzielt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Erdbohrer, bei dem vor dem eigentlichen Bohrer ein Vorbohrer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbohrer als Drehbohrer, der Vorbohrer als schlagender Bohrmeißel ausgeführt ist.
2. 2. Erdbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagbewegung des Vorbohrers vom Drehbohrer aus übertragen wird.
3. 3. Erdbohrer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Bohrmeißels im Bohrkopf des Drehbohrers erfolgt.
4. 4. Erdbohrer nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Drehbohrer und Schlagmeißel durch Druckflüssigkeit angetrieben werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen