DE6928315U

DE6928315U - CENTERER

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Publication number: DE6928315U
Application number: DE6928315U
Authority: DE
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Gardner Denver Inc
Priority date: 1969-07-16
Filing date: 1969-07-16
Publication date: 1970-01-08

Description

I II I

Dr. A. Mentzel Dipl.-lng. W. DahlkeDr. A. Mentzel Dipl.-Ing. W. Dahlke

Patentanwälte Refrafh bei KölnPatent attorneys Refrafh near Cologne

Frankenforst 137Cave 137

. Juli. July . H . H ./ho./ho KJKJ 1616 19691969 DaThere

GARDNER-DENVER COMPANY Quincy, Illinois (Y.St.A.)GARDNER-DENVER COMPANY Quincy, Illinois (Y.St.A.)

"Zentrierer""Centralizer"

·. Die Erfindung "betrifft einen Zentrierer für Bohrgestänge, insbesondere Schwenkbacken, die durch pneumatischen oder hydraulischen Druck gesteuert werden, wobei ein einziges Stellglied zur Verstellung der Backen zwischen geöffneten·. The invention "relates to a centralizer for drill rods, in particular swivel jaws, which by pneumatic or hydraulic pressure can be controlled, with a single actuator to adjust the jaws between open

P und geschlossenen Stellungen und zum Einspannen der Kupp-P and closed positions and for clamping the coupling

lung eines Bohrgestänges zwischen den Backen vorgesehen ist.ment of a drill pipe between the jaws is provided.

Das Stellglied besteht aus einem Schubzylinder mit Verlängerungen, die Kurvenflächen haben. Diese Kurvenflächen greifen an entsprechenden Flächen an den Backen an. Der Zentrierer weist eine geringste Anzahl von beweglichen Teilen, ein schlankes Profil in der Ebene senkrecht zur Achse des Bohrgestänges und eine Schraubenfeder auf, die die Bakken in der geschlossenen Stellung zur Verringerung der Gefährdung des Bedienungspersonals leicht vorspannt.The actuator consists of a push cylinder with extensions, which have curved surfaces. These curved surfaces attack corresponding surfaces on the jaws. The centraliser has the lowest number of moving parts, a slender profile in the plane perpendicular to the axis of the drill pipe and a coil spring on which the jaws slightly pretensioned in the closed position to reduce the risk to the operating personnel.

Eine Führungseinricht, die als Bohrgestängezentrierer bekannt ist, wird üblicherweise für Gesteinbohrmaschinen und ähnliches Bearbeitungsgerät verwendet. Die Zentrierer sitzen normalerweise auf dem Bohrgestänge oder auf dem Führungsmantel zur Führung des Bohrgestänges während des Bohrens und insbesondere beim Anbohren eines Bohrlochs.A guide device that acts as a drill pipe centering device is known, is commonly used for rock drilling machines and the like processing equipment. The centerers usually sit on the drill pipe or on the guide jacket for guiding the drill string during drilling and especially when drilling a borehole.

Zu den Konstruktionsmerkmalen, die bei den bekanntesten Zentrierausführungen vorgesehen sind, umfassen zwei Schwenkbacken, die sich um das Bohrgestänge herumlegen und so betätigt werden können, daß sie zum Einsetzen oder zum Ausbau von Bohrstahl geöffnet werden können, wenn das erforderlich ist.The design features that are provided in the most popular centering designs include two swivel jaws, which wrap around the drill pipe and can be operated for insertion or removal can be opened by drilling steel if required.

Oft befindet sich bei Arbeiten im Bergbau oder im Bauwesen das vordere Ende des Bohrgestänges oder des Führungsmantels an einer der Bedienungsperson zugänglichen Stelle, und zwarOften is when working in mining or construction the front end of the drill string or of the guide jacket at a location accessible to the operator, namely

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als Folge des Abstandes des Zentrierers von der Bedienungsstelle und einer möglichen erheblichen Höhe des entfernten Endes des Führungsinantels über dem Boden, Es ist deshalb vorteilhaft, eine Fernsteuerung des Betriebs des Zentrierers zur Verfügung zu haben.as a result of the distance of the centraliser from the control point and a possible considerable height of the distant End of the guide sheath above the ground, It is therefore advantageous to have remote control of the operation of the centralizer.

Ferngesteuerte, durch Druckmittel gesteuerte Zentrierer sind T" bekannt, beispielsweise aus den US-Patentschriften 2 365 680 und 2 754 723. Gemäß der US-Patentschrift 2 365 680 wird ein Druckmittel auf einen Kolben aufgegeben, der über eine aufwendige mechanische Kopplung die Führungsbacken des Zentrierers stellt. Diese mechanische Kopplung unterliegt nicht nur der Gefahr der Beschädigung als Folge herabstürzenden Gesteins der Arbeitsstelle während der Bewegung der Stellanordnung der Bohrmaschine, sondern ist auch konstruktionsbedingt auf Grund der Vielzahl beweglicher Teile relativ betriebsunsicher. Der aus der US-Patentschrift 2 734 723 beil Remote-controlled, controlled by pressure medium centralizer are T "is known, for example from US Patents 2,365,680 and 2 754 723. According to US patent 2,365,680 is a pressure medium applied to a piston via a complex mechanical coupling, the guide jaws of the This mechanical coupling is not only subject to the risk of damage as a result of falling rocks at the work site during the movement of the actuating arrangement of the drilling machine, but is also relatively unsafe due to the design due to the large number of moving parts

bekarrte Zentrierer stellt einen Fortschritt hinsichtlich der Verringerung der beweglichen Teile dar, weist aber auch Spannmittel auf. die die Führungsbacken in der geöffneten Stellung halten, wenn die Druckbeaufschlagung durch das Druckmittel in der Kolbenkammer aufhört. Das stellt naturbedingt eine Gefährdung der Bedienungspersonen dar, falls die Stellanordnung versehentlich betätigt wird, um die Bakken zu schließen, während der Bohrstahl eingesetzt oder*circled centralizer represents an advance in reducing the number of moving parts, but it also has Clamping device on. which hold the guide jaws in the open position when the pressure is applied by the Pressure medium stops in the piston chamber. Naturally, this represents a risk to the operators, if the actuator is accidentally operated to close the jaws while the drill bit is inserted or *

herausgenommen wird.is taken out.

Aus der US-Patentschrift 3 231 318 ist ebenfalls ein durch ein Druckmittel gesteuerter Zentrierer bekannt. Dieser Zentrierer nimmt eine erheblich Fläche in der Ebene senkrecht zur Achse des Bohrgestänges ein, was unzweckmäßig ist, wenn die Stellanordnung der Bohrmaschine in eine Lage in der Nähe j angrenzender Wände an der Bohrstelle gebracht wird. Zu die-US Pat. No. 3,231,318 also discloses a through a centraliser controlled by pressure means is known. This centralizer occupies a considerable area in the plane perpendicular to the axis of the drill string, which is inconvenient when the actuator assembly of the drilling machine is brought into a position near j adjacent walls at the drilling site. To the-

|^; sem Zweck ist es vorteilhaft, die Ausladung des Zentrierers| ^; For this purpose it is advantageous to reduce the projection of the centraliser

auf einem Mindestmaß zu halten, so daß er in der Ebene senkrecht zur Achse des Führungsmantels einen Umriß hat, der nicht größer als der Führungsmantel ist.to keep to a minimum so that it has an outline in the plane perpendicular to the axis of the guide jacket, which is not larger than the guide jacket.

Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang ein Bohrstahlzentrierer vorgesehen, der durch ein Druckmittel betätigt wird und im wesentlichen nur ein bewegliches Teil hat, das zur Verstellung der Führungsbacken des Zentrierers vorgesehen ist, wobei durch einen einfachen, jedoch wirksamen Auflaufeffekt eine Schließkraft erheblicher Größe auf die Führungsbacken ausgeübt wird, van sie in der geschlossenen Stellung zu halten, auch wenn durch das Bohrgestänge hohe seitliche Kräfte ausgeübt werden. Durch die Erfindung wird gleichzeitig eine wirksame Anordnung zur Herstellung oder zum Lösen der Schraubverbindungen zwischen aufeinanderfolgenden Bohrstählen geschaffen, indem die Führungsbacken dazu verwendet werden, zum Erreichen dieser Aufgabe die Kupp-According to the invention, a drill steel centering device is provided in this context, which is actuated by a pressure medium and essentially has only one movable part which is provided for adjusting the guide jaws of the centering device, with a significant closing force being exerted on the guide jaws by a simple but effective overrun effect is, van, even when applied to hold them in the closed position through the drill string high lateral forces. The invention simultaneously creates an effective arrangement for producing or loosening the screw connections between successive drill steels by using the guide jaws to achieve this task, the coupling

lungen der Bohrstähle fest einzuspannen.firmly clamp the lungs of the drill steels.

Im einzelnen soll erfindungsgemäß eine "betriebssichere Betätigungsanordnung für einen Zentrierer geschaffen werden, die in ihrer Konstx"uktion einfach ist und konstruktionsbedingt gegen Beschädigungen durch herabfallendes Gestein o.dgl. oder durch unsachgemäße Handhabung geschützt ist,In detail, according to the invention, a "fail-safe Actuating arrangement for a centering device are created, which is simple in its Konstx "uktion and construction-related against damage from falling rock or the like. or is protected by improper handling,

Durch die Erfindung wird ferner eine Gefahrenquelle für das Bedienungspersonal beseitigt, indem eine Vorspannanordnung geschaffen wird, die die Führungsbacken unter leichter Kraft geschlossen hält, wenn der Zentrierer nicht durch ein Druckmittel beaufschlagt ist.The invention also creates a source of danger for the Operating personnel eliminated by using a biasing arrangement is created, which holds the guide jaws closed with a slight force when the centering device is not by a pressure medium is applied.

Die angegebenen Merkmale werden erfindungsgemäß durch einen Zentrierer erreicht, der durch eine kompakte Konstruktion, durch einen einfachen und zuverlässigen Betrieb und durch geringe Kosten gekennzeichnet ist.The specified features are achieved according to the invention by a centering device, which has a compact construction, characterized by simple and reliable operation and low cost.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen sind:The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawings. In the drawings are:

Pig. 1 eine universelle Gesteinbohrmaschine mitPig. 1 a universal rock drilling machine with

der zugehörigen Stell- und Vorschubanordnutig,the associated positioning and feed arrangement,

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bei der der erfindungsgemäße Zentrierer eingesetzt ist,in which the centralizer according to the invention is used,

Fig. 1a eine schematische Darstellung einer geeigneten Steuerung für den Zentrierer, die aus einem in einen der Steuerstellungen gezeigten Vierwegeventil besteht,Fig. 1a is a schematic representation of a suitable control for the centralizer, which is from there is a four-way valve shown in one of the control positions,

Fig. 1b das in Fig. 1 gezeigte Ste erventil in einer weiteren Steuerstellung,Fig. 1b the Steerventil shown in Fig. 1 in a further control position,

Pig. 1c das in Fig. 1a und 1b gezeigte Steuerventil in einer dritten Steuerstellung,Pig. 1c the control valve shown in FIGS. 1a and 1b in a third control position,

Fig. 2 eine vergrößerter Einzelheit des in Fig. 1FIG. 2 shows an enlarged detail of that in FIG. 1

gezeigten Stellglieds, aus der die Funktionactuator shown, from which the function

f des Zentrierers hervorgeht, die Kupplung ei f of the centralizer, the coupling ei

nes Bohrstahls festzuhalten, während die Verbindungsstelle gelöst wird,hold on to a drill steel while loosening the joint,

Fig. 3 ein Schnitt q.uer zur Achse des Bohrgestänges, bei dem in Ansicht die vordere Ausbildung des Zentrierers und der enge seitliche Abstand zwischen dem Zentrierer und einer senkrechten Wand gezeigt ist, der erfindungsgemäß erreichtFig. 3 is a section across the axis of the drill string, in the view of the front formation of the centralizer and the narrow lateral distance is shown between the centralizer and a vertical wall achieved according to the invention

werden kann,can be,

— 7 —- 7 -

— V _- V _

Pig. 4 Bin Schnitt bzw. ein Teilschnitt an den und 5Pig. 4 A cut or a partial cut to the and 5

Linien 4-4 und 5-5 der Fig. 6 sind, inLines 4-4 and 5-5 of Figure 6 are in

denen zwei Arbeitsstellungen des Zentrierers gezeigt sind, undwhich two working positions of the centralizer are shown, and

Pig. 6 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Konstruktion in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Pig. 6 shows a side view of the construction according to the invention in a preferred embodiment.

In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße druckmittelbetätigte Zentrierer in Verbindung mit einer Druckluft-G-esteinbohrmaschine und einer Stell- und Vorschubanordnung in bekannter Ausführung gezeigt, wie sie üblicherweise im Bauwesen und im Bergbau verwendet werden. Der Zentrierer 10 sitzt auf einer Zentrierkonsole 12, die wiederum starr mit dem Führungsmantel 14 der Bohrmaschine verbunden ist. Die dargestellte Bohrmaschinensteil- und Vorschubanordnung 15 ist in bekannter Universalausführung vorgesehen und läßt sich zur Bestreichung eines großen Ausladebereichs einstellen. Die Stellanordnung 15 umfaßt druckmittelbetätigte Zylinder 16 und 18 zum Verstellen des Auslegers 20 und weitere Zylinder 22 und 24 zum Schwenken des Führungsmantels 14 gegenüber dem Ausleger 20. Der Führungsmantel 14 trägt die Bohrmaschine 28, die auf ihm aufgesetzt ist und zur Längsverschiebung längs des Führungsmantels 14 mittels eines bekann-In Fig. 1, the pressure medium-operated according to the invention Centering device in connection with a compressed air G-stone drilling machine and a positioning and advancing arrangement shown in a known design, as they are commonly used in construction and used in mining. The centerer 10 sits on a centering bracket 12, which in turn is rigid with the guide jacket 14 of the drill is connected. The drill part and feed assembly 15 illustrated is Provided in the known universal design and can be adjusted to cover a large unloading area. The adjusting arrangement 15 comprises cylinders 16 and 18 actuated by pressure medium for adjusting the boom 20 and further cylinders 22 and 24 for pivoting the guide jacket 14 relative to the boom 20. The guide jacket 14 carries the drill 28, which is placed on it and for longitudinal displacement along the guide jacket 14 by means of a known

-Q--Q-

ten Vorschubmechanismus vorgesehen ist, der durch, einen Vorschubmotor 30 angetrieben ist. Ein kurzer Bohrstahl 32 ist in der Bohrmaschine 28 eingespannt. Er ist mit einem längerer! Bohrstahl 34 mittels einer Kupplung 36 mit Innengewinde gekoppelt. In der Praxis sind die Bohrstähle normalerweise 1.20 "bis 3.6o m lang, und sie werden während des Bohrens miteinander verbunden, um Bohrgestänge erheb-th feed mechanism is provided by, a Feed motor 30 is driven. A short drill steel 32 is clamped in the drill 28. He is with one longer! Drill steel 34 by means of a coupling 36 with an internal thread coupled. In practice, the drill steels are usually 1.20 "to 3.6o m long, and they are used during of drilling are connected to each other in order to

licher Länge zu bilden. Die Bohrmaschine 28 ist als bekannte Schlagbohrmaschine vorgesehen und umfaßt eine Einrichtung zum Drehen des im Putter eingespannten Stahls 32 in beide Richtungen gleichzeitig mit der Vornahme oder unabhängig von der Vornahme anderer Arbeitsgänge. Ein Bohrmeißel 38 ist auf das entfernte Ende des Bohrgestänges 34 aufgeschraubt. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist der Zentrierer 10 besonders gut zur Führung und zur Lagerung des Bohrgestänges 34 geeignet, während die Bohrmaschine 28 läuft, um das Bohrloch 40 in der Bohrfläche 42 anzubohren.Licher length to form. The drill 28 is provided as a known impact drill and comprises a device for turning the steel clamped in the putter 32 in both directions simultaneously with the execution or independently of the execution of other operations. A drill bit 38 is threaded onto the distal end of the drill string 34. As shown in Fig. 1, the centralizer 10 particularly suitable for guiding and storing the drill rod 34 while the drill 28 is running, in order to drill the borehole 40 in the drilling surface 42.

In Fig. 1 ist ferner eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines Steuersystems für den Zentrierer 10 gezeigt, worauf im nachfolgenden noch einzugehen sein wird.In Fig. 1 is also a schematic representation of an embodiment of a control system for the centralizer 10, which will be discussed below will.

Einzelheiten des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind in den Fig. 4,5 und 6 gezeigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 umfaßt ein U-förmiger ZentrierrahmenDetails of the preferred embodiment of the invention are shown in FIGS. 4, 5 and 6. As shown in Fig. 6, a U-shaped centering frame comprises

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eine Grundplatte 50 mit im Abstand angeordneten, aufrechtstehenden Teilen 51 und 52, die mit ihr verschweißt sind. Der Zentrierrahmen ist mit der Zentriererkonsole 12 verschweißt. Die aufrechtstehenden Teile 51 und 52 dienen zur Lagerung eines Bolzens 54, der die Achse für zwei Schwenkbacken 56 bildet. Eine Buchse 58 (Fig. 4) dient als Lageelement für die Backen 56. Sie ist im Falle übermäßigen Verschleisses austauschbar. Die Zentriererbacken 56 sind damit frei um die vom Bolzen 54 gebildete Achse zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung schwenkbar. In der geschlossenen Stellung (Fig. 5) führen und stützen die Backen 56 das vordere Ende des Bohrgestänges 34. insbesondere wahrend des Anbohrens des Bohrlochs in der in Fig. 1 gezeigten Weise.a base plate 50 having spaced apart upstanding members 51 and 52 welded to it. The centering frame is welded to the centering bracket 12. The upright parts 51 and 52 are used for Mounting of a bolt 54 which forms the axis for two swivel jaws 56. A socket 58 (Fig. 4) serves as a position element for the jaws 56. It can be replaced in the event of excessive wear. The centering jaws 56 are thus freely pivotable about the axis formed by the bolt 54 between the open and the closed position. In in the closed position (FIG. 5), the jaws 56 guide and support the front end of the drill string 34, in particular during the drilling of the borehole in the manner shown in FIG.

Zwei identische, entgegengesetzt gerichtete Schalen 6o sind /" in komplementären Ausnehmungen 62 in den Backen 56 angeordnet. Sie sind durch Sechskantschrauben 64 lösbar, damit verbunden. In der geschlossenen Stellung der Backen 56 (Fig. 5) wirken gegenüberliegende Flächen 65 der Schalen 6o zusammen, um eine abgesetzte Bohrung 66 zu bilden, die im Durchmesser etwas größer als das Bohrgestänge 34 ist. Die Bohrung 66 dient als Führungsfläche und umschließt das Bohrgestänge 34 im engen Abstand zu dessen gradlinige Bewegung durch sie hindurch in Richtung auf die Arbeitsfläche 42Two identical, oppositely directed shells 6o are / ″ arranged in complementary recesses 62 in the jaws 56. They are detachable and connected to it by means of hexagonal screws 64. In the closed position of the jaws 56 (Fig. 5) Opposite surfaces 65 of the shells 6o cooperate to form a stepped bore 66 in the Diameter is slightly larger than the drill pipe 34. The bore 66 serves as a guide surface and encloses the drill pipe 34 at a close distance from its straight-line movement through it in the direction of the work surface 42

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O * «OSO * «OS

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Obgleich das Bohrgestänge 34 in der Darstellung im Querschnitt rund ist, versteht es sich, daß die Schalen 60 auch für Bohrgestänge unrunden Querschnitts verwendet werden können, vorausgesetzt, daß das größte Quermaß sich dem Durchmesser der Bohrung 66 annähert, ihn aber nicht erreicht oder überschreitet. Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, daß die Schalen 60 austauschbar sind, um Bohrstähle verschiedener Durchmesser aufzunehmen, oder um im Falle eines Verschleisses oder einer Beschädigung ersetzt werden zu können.Although the drill pipe 34 is shown as being round in cross-section, it will be understood that the trays 60 can also be used for drill rods of non-circular cross-section, provided that the largest transverse dimension is approximates the diameter of the bore 66, but does not reach or exceed it. According to the invention, it is also provided that the shells 60 are interchangeable to accommodate drill steels of different diameters, or in the case of one Wear or damage to be replaced.

In der geschlossenen Stellung der Backen 56 (Fig. 5 und 6) wirken gegenüberliegende Flächen 68 zusammen, um Öffnungen 70 und 72 an gegenüberliegenden Enden der Backen 56 zu bilden. Die Öffnungen 70 und 72 liegen koaxial zur Bohrung 66 und sind im wesentlichen elliptisch geformt. Das Maß, das den Nebendurchmesser der elliptischen Form bildet, ist derart gewählt, daß die Backen 56 sich nicht vollständig um die Kupplung 36 des Bohrstahls herum schließen, sondern dazu dienen, die Kupplung 36 gegen eine Drehung festzuspannen, wenn die Bohrmaschine 2o betätigt wird, um einen Bohrstahl in Drehung zu versetzen, um die Gewindeverbindung des Bohrgestänges zu lösen oder festzuziehen. Der Übergang der abgesetzten Bohrung 66 zu den.Öffnungen 70 und 72 bildet abgestufte Schultern 74 und 75, die senkrecht auf der Achse der Bohrung 66 stehen,In the closed position of the jaws 56 (Figs. 5 and 6) Opposing surfaces 68 cooperate to form openings 70 and 72 at opposite ends of jaws 56. The openings 70 and 72 are coaxial with the bore 66 and are substantially elliptical in shape. The measure that forms the minor diameter of the elliptical shape is chosen so that the jaws 56 do not turn completely around close the coupling 36 of the drill steel around, but to do so serve to tighten the coupling 36 against rotation, when the drill 2o is operated to set a drill steel in rotation around the threaded connection of the drill string to loosen or tighten. The transition from the stepped bore 66 to the openings 70 and 72 forms a stepped one Shoulders 74 and 75, which are perpendicular to the axis of the bore 66,

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Insbesondere gemäß der Darstellung in Fig. 4 und 5 umfaßt der Zeritrierer ein Kolbengehäuse 7b mit einer Bohrung 78. Er ist koaxial relativ zu einem stationären Kolbenkopf 80 verschiebbar. Eine zylindrische Abdeckung <j2 schließt ein Ende der Bohrung 78 und ist mit einer in der Mitte liegenden Öffnung versehen, die dichtend eine Kolbenstange umschliei3t. Die Abdeckung 82 ist einem geringfügig vergrößerten Teil der Bohrung 78 durch einen normalen Springring 86 gehalten. Die Abdeckung 82 wirkt dichtend mit dem Kolbengehäuse 76 und der Kolbenstange 84 zusammen, um eine Kammer 8b zu bilden. Sie stellt ferner eine Führung für das Kolbengehäuse 76 dar.In particular as shown in FIGS. 4 and 5, the ceritrator comprises a piston housing 7b with a bore 78. It is displaceable relative to a stationary piston head 80 coaxially. A cylindrical cover closes one end of the bore 78 and is provided with a central opening which sealingly encloses a piston rod. The cover 82 is held in a slightly enlarged part of the bore 78 by a normal spring ring 86. The cover 82 sealingly cooperates with the piston housing 76 and the piston rod 84 to form a chamber 8b. It also represents a guide for the piston housing 76.

Der Kolben, der teilweise aus dem Kolbenkopf 80 und der Kolbenstange 84 besteht, umfaßt * feiner eine Gewindeverlängerung 90, die sich durch ein Loch 92 in der Grundplatte bO des Zentrierrahmens erstreckt. Eine Mutter 94 dient als Mittel zur Befestigung des Kolbens an der Grundplatte Ό0. Der Kolbenkopf 80 wirkt dichtend mit der Bohrung 7ü zusammen, um Druckmitteikammern öö und 96 zu bilden. Die Kolbenstange ist mit einer Ausnehmung 98 versehen, um eine bchraubendruckfeder 100 aufzunehmen, die auf das geschlossene Ende 102 der Ausnehmung 96 und eine flache Eindrehung 104 im KoIbbengehäuse 76 drückt. Vorkehrungen zum Zuleiten und Ableiten des Druckmittels in die bzw. aus der Kammer 88 sind dadurch vorgesehen, daß ein Kanal 106 in der Kolbenstange mit demThe piston, which partially consists of the piston head 80 and the piston rod 84, comprises a thread extension 90 which extends through a hole 92 in the base plate bO of the centering frame. A nut 94 serves as a means of securing the piston to the base plate Ό0. The piston head 80 cooperates in a sealing manner with the bore 7ü in order to form pressure medium chambers Öö and 96. The piston rod is provided with a recess 98 in order to receive a screw compression spring 100 which presses on the closed end 102 of the recess 96 and a flat recess 104 in the piston housing 76. Provisions for supplying and discharging the pressure medium into or out of the chamber 88 are provided in that a channel 106 in the piston rod with the

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Kanal 108 in der Grundplatte 50 in Verbindung steht und entsprechend ein Kanal 100 in der Kolbenstange 84 in Verbindung mit einem Kanal 112 in der Grundplatte 50 steht, um die gleiche Funktion für die Kammer 96 auszuüben.Channel 108 in the base plate 50 is in communication and correspondingly a channel 100 in the piston rod 84 is in connection with a channel 112 in the base plate 50, to perform the same function for chamber 96.

Das gegenüberliegende Ende des Kolbengehäuses 76 hat einstückig angeforrte gegabelte Verlängerungen 114, die so angeordnet sind, daß sie an den Backen 56 angreifen, um sie in Erwiderung auf das Druckmittel zu öffnen und zu schließen, das in die Kammern 88 bzw. 96 eingeleitet wird. Ein Öffnen der Backen 56 aus der in Fig. 5 gezeigten geschlossenen Stellung erfolgt in Erwiderung auf eine Anlage von Vorsprüngen 116 der gegabelten Verlängerung 114 an vorspringenden Nasen 11R an den Backen 56. Ein solches Öffnen ist durch die Flä- : chen 120 an den Verlängerungen 114 begrenzt, die im Flächen-The opposite end of the piston housing 76 has integrally formed forked extensions 114 which are so arranged are that they engage the jaws 56 to open and close in response to the pressure medium, which is introduced into chambers 88 and 96, respectively. An opening jaw 56 from the closed position shown in Figure 5 is in response to abutment of projections 116 of the forked extension 114 on protruding lugs 11R on the jaws 56. Such opening is possible through the : chen 120 limited at the extensions 114, which in the area

j kontakt mit Kurvenflächen 122 an den Backen 56 stehen (Fig.j are in contact with curved surfaces 122 on the jaws 56 (Fig.

-ν ⁴) ·-ν ⁴ )

Im Betrieb wird ein Druckmittel, beispielsweise Druckluft oder Hydrauliköl, von einer Druckmittelquelle in den Zentrierer über eine geeignete Steuereinrichtung eingeleitet, beispielsweise ein Vierwegeventil 130, das schematisch in drei Arbeitsstellungen in Fig. 1a, 1b und 1c gezeigt ist. Wenn sich das Ventil 130 in der in Fig. 1a gezeigten Stellung befindet, gelangt das Druckmittel von einer Zuleitung 132 durch eine Leitung 134 und die Kanäle 122 und Ί10 in die Kam-During operation, a pressure medium, for example compressed air or hydraulic oil, is fed into the centering device from a pressure medium source initiated via a suitable control device, for example a four-way valve 130, which is shown schematically in three working positions in Fig. 1a, 1b and 1c is shown. When the valve 130 is in the position shown in Fig. 1a is located, the pressure medium arrives from a supply line 132 through a line 134 and the channels 122 and Ί10 in the chamber

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mer 96· Gleichzeitig strömt das Druckmittel aus der Kammer 88 durch, die Kanäle 106 und 108, die Leitung 136 und das Steuerventil 130 zur Ableitung 138. Bei der Einleitung des Druckmittels in die Kammer 96 fährt das Gehäuse 96 relativ zum Kolben 84 aus, was zu einer erheblichen Einspannkraft führt, die über die Verlängerungen 114 durch die zusammenwirkenden Kurvenflächen 122 und 124 auf die Backen 56 ausgeübt v/ird, um die Backen 56 in der Stahlführungsstellung (Fig. 5) geschlossen zu halten oder um kraftschlüssig an der Kupplung 36 eines Bohrstahls anzugreifen, jenachdem, welche Punktion ausgeführt werden soll.mer 96 · At the same time, the pressure medium flows out of the chamber 88 through, channels 106 and 108, line 136 and the Control valve 130 for discharge 138. When the pressure medium is introduced into chamber 96, housing 96 moves relatively to the piston 84, which leads to a considerable clamping force which is exerted over the extensions 114 by the cooperating Cam surfaces 122 and 124 exerted on the jaws 56 v / ird in order to keep the jaws 56 closed in the steel guide position (FIG. 5) or in order to be positively connected of the coupling 36 of a drill steel, depending on which puncture is to be performed.

Die Stellung des Steuerventils 130 gemäß der Darstellung in Fig. 1b bewirkt ein Sperren der Zuleitung 132 für das Druckmittel, und dabei stehen die beiden Kammern 88 und im Zentrierer über ihre jeweiligen Leitungen mit der Ableitung 138 in Verbindung. In dieser Lage des Ventils werden die Backen 56 federnd durch die Schraubenfeder in die geschlossene Stellung gedrückt, die mit geringer Kraft auf das Kolbengehäuse 76 wirkt»The position of the control valve 130 as shown in Fig. 1b causes a blocking of the supply line 132 for the pressure medium, and there are the two chambers 88 and in the centralizer in communication with the discharge line 138 via their respective lines. In this position of the valve the jaws 56 are resiliently urged into the closed position by the helical spring, with little force acts on the piston housing 76 »

In der Stellung des Ventils 130 gemäß der Darstellung in Fig. 10 liegt im wesentlichen eine Umkehrung der Verhältnisse der zuvorbeschriebenen Steuerstellung gemäß Fig. 1 a vor. Dabei wird das Druckmittel in die Kammer 88 eingeleitet, während aus der Kammer 96 herausströmt. Unter der WirkungIn the position of the valve 130 as shown in FIG Fig. 10 is essentially a reversal of the relationships of the control position described above according to Fig. 1a. The pressure medium is introduced into the chamber 88 while flowing out of the chamber 96. Under the effect

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des Druckmittels in der Kammer 88 fährt das Korbengehäuse 96 zurück, um eine Anlage der Vorsprünge 116 der Verlängerungen 114 an den Nasen 118 der Backen 56 zu bewirken und ein Aufschwenken der Backen 56 hervorzurufen, bis die Flächen 120 an den Verlängerungen 114 in A<.j.age an die zusammenwirkenden Kurvenflächen 122 an den Backen 56 gelangen (Fig. 4).of the pressure medium in the chamber 88 moves the basket housing 96 back to an abutment of the projections 116 of the extensions 114 to effect on the lugs 118 of the jaws 56 and to cause the jaws 56 to pivot open until the Areas 120 on the extensions 114 in A <.j.age to the interacting Curved surfaces 122 come to the jaws 56 (Fig. 4).

Auf Grund der Tatsache, daß die Backen 56 sich immer unter der Wirkung der geringen Kraft schließen, die durch die Feder 100 ausgeübt wird, ehe irgendeine erhebliche Klemmkraft ausgeübt wird, und daß sie auch immer geschlossen sind, wenn die Zuleitung von Druckmittel unterbunden ist, (Stellung gemäß 1b) oder die Zuleitung abgenommen ist, ist die Gefährdung des Bedienungspersonals insofern auf ein Mindestmaß zurückgeführt, als die Einleitung des Druckmittels von der Zuleitung aus in jeder beliebigen Lage des Steuerventils 130 nicht zu einem plötzlichen heftigen Schließen der Backen 56 führt, wie das der Fall sein könnte, wenn die Backen 56 so vorgespannt werden, daß sie in der geöffneten Stellung bleiben.Due to the fact that the jaws 56 are always under close to the effect of the small force exerted by the spring 100 before any significant clamping force is exercised, and that they are always closed when the supply of pressure medium is cut off (position according to 1b) or the supply line has been removed, the risk to the operating personnel is kept to a minimum returned than the introduction of the pressure medium from the supply line in any position of the control valve 130 does not result in a sudden violent closing of the jaws 56, as might occur if the jaws 56 be biased so that they remain in the open position.

Die normale Bohrfolge beginnt mit geöffneten Backen 56 in Erwiderung auf die Stellung des Steuerventils gemäß der Darstellung in Fig. 1b. Das Bohrgestänge 34 wird in die Backen 56 eingelegt und mit der Hand über die Kupplung 36 am StahlThe normal drilling sequence begins with the jaws 56 in Response to the position of the control valve as shown in FIG. 1b. The drill pipe 34 is in the jaws 56 inserted and by hand over the coupling 36 on the steel

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32 angeschraubt. Da die normale Bohrdrehrichtung in der Richtung geht, bei der die Gewindeverbindung zwischen der Kupplung un den Bohrstellen festgezogen wird, ist lediglich ein Pestziehen um ein solches Maß vonnöten, wie sich das mit der Hand erreichen läßt. Die Backen 56 werden dann geschlossen, indem das Steuerventil 130 über die in Fig. 1b gezeigte Stellung iia die in Fig. 1a gezeigte Stellung geschaltet wird. Der Zentrierer befindet sich nun in der Stahlführungsstellung, wobei die Backen 56 sich in der Spannlage befinden.32 screwed on. Since the normal direction of drilling rotation is in the The direction in which the threaded connection between the coupling and the drilling points is tightened is only draw a plague as much as can be done by hand. The jaws 56 are then closed by the control valve 130 via the in Fig. 1b Position shown iia switched to the position shown in Fig. 1a will. The centralizer is now in the steel guide position, with the jaws 56 in the Tension position.

Bevor die Bohrmaschine 28 die volle Vorschublänge durchlaufen hat, wird das Steuerventil 130 in die in Fig. 1c gezeigte Stellung geschaltet, um die Backen 56 zu öffnen und ein Bewegen der Kupplung 36 durch die geöffneten Zentrierbacken 56 in die in Fig. 2 gezeigte Lage zu ermöglichen. ~ Die Backen 56 werden dann um die Kupplung 36 herum geschlossen, und dabei greifen die Flächen 68 der Öffnung 70 kraftschlüssig an der Kupplung 36 an, um deren Drehung zu verhindern. Man läßt dann die Bohrmaschine 28 rückwärts laufen, um den Stahl 32 aus der Kupplung 36 herauszuschrauben, um ein gemeinsames Zurückfahren der Bohrmaschine 28 und des Stahls 32 in Längsrichtung des Führungsmantels 14 vorzubereiten. Ein weiterer Bohrstahl und eine zweite Kupplung können nunmehr in Flucht mit dem bereits vorhandenen Bohrgestänge gebracht und mit ihm verbunden werden, indem dieBefore the drill 28 runs through the full feed length has, the control valve 130 is in that shown in Fig. 1c Position switched to open the jaws 56 and moving the clutch 36 through the open centering jaws 56 in the position shown in FIG. ~ The jaws 56 are then closed around the coupling 36, and in doing so, the surfaces 68 of the opening 70 frictionally engage the coupling 36 in order to prevent its rotation. The drill 28 is then reversed to unscrew the steel 32 from the coupling 36 in order to to prepare a common retraction of the drilling machine 28 and the steel 32 in the longitudinal direction of the guide jacket 14. Another drill steel and a second coupling can now be in alignment with the existing drill pipe brought and connected with him by the

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Bohrmaschine 28 vorgeschoben und in Drehung versetzt wird und damit gegenüberliegende Enden des Gestänges in die eingespannte Kupplung 36 und die zwei'te"" Kupplung einzuschrauben, wobei die letztere das Gewindeende des Stahls 32 aufnimmt. Bach Lösen der erheblichen Spannkraft, die an die Kupplung 36 angelegt ist, in dem das Steuerventil in die in Fig. 1c gezeigte geöffnete Stellung geschaltet wird, kann das Bohrgestänge weiter in das Bohrloch 40 vorgetrieben werden. In der gleichen Weise können weitere Bohrstähle angefügt werden, bis die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist. Indem die obenbeschriebene Folge von Arbeitsgängen umgekehrt durchgeführt wird, lassen sich die Backen 56 zum Einspannen der Bohrgestängekupplungen verwenden, um die Bohrstähle sukzessive abzuschrauben, während sie aus dem Bohrloch 40 herausgezogen werden.Drill 28 is advanced and set in rotation and thus opposite ends of the rod into the clamped Screw in coupling 36 and the second "" coupling, the latter receiving the threaded end of the steel 32. Bach loosening the considerable clamping force that is applied to the coupling 36, in which the control valve in the is switched to the open position shown in FIG. 1c, the drill pipe can be advanced further into the borehole 40 will. Further drilling tools can be added in the same way until the desired drilling depth is reached. By reversing the sequence of operations described above, the jaws 56 can be clamped of the drill pipe couplings to unscrew the drill steels successively as they come out of the borehole 40 be pulled out.

Vorzugsweise wird beim Bohren nach oben gemäß der Darstellung in Pig. 2 die Öffnung 70 zum Einspannen der Kupplung verwendet, wobei die Schulter 74 als axialer Anschlag dient, um ein Herausrutschen des Bohrgestänges aus dem Bohrloch zu verhindern, während ein weiterer Bohrstahl eingesetzt oder ausgebaut wird. Die Öffnung 72 und die Schulter 75 werden entsprechend vorzugsweise benutzt, wenn nach unten gebohrt wird, um ein Zurüclrutschen des Bohrgestänges in das Bohrloch zu verhindern.Preferably when drilling upwards as shown in Pig. 2 the opening 70 for clamping the clutch is used, the shoulder 74 serving as an axial stop to prevent the drill string from slipping out of the borehole to prevent while another drill steel is inserted or removed. The opening 72 and the shoulder 75 become accordingly preferably used when drilling downwards to prevent the drill string from slipping back into the Prevent borehole.

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Pig. 3 veranschaulicht einen "besonderen Vorteil der Erfindung insofern, als "bei einer Blickrichtung in Richtung der Achse des Bohrgestänges 34 zu sehen ist, daß die Größe und die Form der Schlagtohrmaschine 28 der begrenzende Paktor bei der Annäherung an eine parallele Wand 44 ist, wenn Löcher in der Nähe der Seiten des Bohrlochs gebohrt werden. Die verminderte Querschnittsausladung des Zentrierers 10 wird dank des kompakten, vereinfachten Stellmechanismus erreicht, wie er zuvor beschrieben worden ist.Pig. 3 illustrates "a particular advantage of the invention insofar as "when looking in the direction of the axis of the drill string 34 can be seen that the size and the shape of the hammer drill 28 is the limiting factor in approaching a parallel wall 44 is when holes are being drilled near the sides of the borehole. The reduced cross-sectional projection of the centering device 10 is achieved thanks to the compact, simplified adjusting mechanism, as previously described.

Besonders zu beachten ist in der Erfindung die Wahl des Winkels, der von den Kurvenflächen 124 an den Verlängerungen 1'i4 und der Achse des Kolloengehäuses 76 gebildet ist. Ein Winkel von 45° hat sich insofern als der geeigneteste erwiesen, als eine kräftige Keilwirkung erreicht wird, um die Backen 56 zwischen den gegabelten Verlängerungen 114 ,- zu verklemmen, trotzdem kann aber Verschleiß an den Kurvenflächen 124 und an den damit zusammenwirkenden Kurvenflächen 122 an den Backen 56 durch einen nur geringfügigen größeren axialen Weg des Kolbengehäuses 76 aufgenommen v/erden, um zu gewährleisten, daß der Zentrierer weiter seine vorgesehene Punktion erfüllt. Eine weitere Verbesserung stellt die einfache, robuste und geschützte Konstruktion des Zentrierers dar, die sich dank der Verwendung der Kombination der Rahmenteile und des Kolbengehäuses 76 erreichen läßt.In the invention, particular attention should be paid to the choice of the angle formed by the curved surfaces 124 on the extensions 1'i4 and the axis of the column housing 76. An angle of 45 ° has proven to be the most suitable insofar as a strong wedge effect is achieved in order to clamp the jaws 56 between the forked extensions 114, - but wear on the cam surfaces 124 and on the cam surfaces 122 interacting therewith can nevertheless occur the jaw 56 is received by only a slightly larger axial path of the piston housing 76 to ensure that the centraliser continues to meet its intended puncture. A further improvement is the simple, robust and protected construction of the centraliser, which can be achieved thanks to the use of the combination of the frame parts and the piston housing 76.

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Claims

- 18 claims for protection

1. Drill steel centering device with a frame, jaws that attack the drill steel and are mounted for movement on the frame, and a pressure-actuated adjusting device with a fixed and a movable part carried by the frame, geke η η <zd ich η et by contact surfaces (124) on the movable Part (76) for engaging the jaws (56) and securing them in a closed position, the fixed part (80) comprising a piston which is fixedly arranged relative to the frame (50, 51, 52), and wherein the movable member (76) comprises an axially extendable and retractable housing for the piston.

2. Bohrstahlzentrier according to claim 1, characterized in that the contact surfaces

f> are located on forked extensions (114) that are in one piece are connected to the piston housing and which can be brought into contact with mating surfaces (122) on the jaws (56) are.

3. drill steel centering device according to claim 2, marked

z e i c h / n e t by a prestressing spring element (100) arranged in the piston housing, by means of which

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the contact surfaces on the forked extensions (114) against the G-egenflachen (122) on the jaws (56) for Securing the jaws (56) are pressed in the contact position on the drill steel.

4. Bohrstahlzentrierer räch claim 2, characterized geke η η ζ e j / ο h η et that it is the contact 'surfaces on the forked extensions (114) are inclined curved surfaces that are at an angle to

Piston housing stand.

5. drill steel centering device according to claim 2, characterized

geke η η zje ich η et that the forked extensions (114) on the piston housing comprise projections (116) for contact with laterally projecting lugs (118) on the jaws (56) to open them.

6. Bohrstahlzentrier according to claim 5, characterized in that the forked extensions (114) surfaces (120) to bear against the jaws (56) to limit their opening movement.