DE817886C

DE817886C - Hydraulic drilling device

Info

Publication number: DE817886C
Application number: DEP8128A
Authority: DE
Inventors: Albert Strasser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-07-19
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-10-22
Also published as: FR1009983A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. OKTOBER 1951ISSUED OCTOBER 22, 1951

p 8128 Vl b /5 a D p 8128 Vl b / 5 a D

Hydraulische Bohrvorrichtungen, deren Antrieb über der Sohle angeordnet ist, und bei denen das Gestänge nicht an der Bohrarbeit teilnimmt und hauptsächlich der Förderung und Wasserzufuhr dient, sind für das Drehbohren als Turbinen und für das Stoßbohren als Widder bekannt. Ein Hauptunterschied besteht darin, daß bei der Turbine große Mengen Wasser mit hohem Druck, bei den Widdern viel geringere Mengen Wasser mit niedrigem Druck eingeführt werden müssen. Außerdem wirken Turbinen gleichmäßig, während Widder stoßweise arbeiten.Hydraulic drilling devices, the drive of which is arranged above the bottom, and in which the rods does not take part in the drilling work and is mainly used for extraction and water supply known for rotary drilling as turbines and for impact drilling as rams. There is one major difference in the fact that with the turbine large amounts of water at high pressure, with the rams much less Quantities of low pressure water must be introduced. In addition, turbines work evenly, while Aries work intermittently.

Widder beruhen auf dem bekannten Wasserhammer-(Wasserschlag-) Prinzip. Hierbei wird kinetische dauernd in potentielle Energie umgewandelt und umgekehrt. Aries are based on the well-known water hammer (water hammer) principle. This is kinetic constantly converted into potential energy and vice versa.

Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ist auf derselben Grundlage aufgebaut und weiterentwickelt. Es werden einige beim Wasserschlag auftretende Eigenschaften verwendet, die bisher unbeachtet blieben, die aber gerade die hohe Leistung hervorbringen. Während ao bei den bekannten Widdern nur der Stoß an der Sohle eingeleitet wird, während Umsatz und Vorschub mit den Einrichtungen über Tage ausgeführt werden, sind in der neuen Vorrichtung Elemente vorhanden, die auch den Umsatz und den Vorschub an der Sohle er- »5 zeugen. Dadurch wird ein automatisches Bohren erzielt, d. h. der ganze Bohrvorgang spielt sich an der Sohle ab.The drilling device according to the invention is on the same Established and further developed the basis. There will be some properties associated with water hammer used, which have so far gone unnoticed, but which precisely produce the high performance. While ao in the case of the known rams only the shock is initiated at the sole, while turnover and feed are carried out with the facilities are carried out above ground, elements are present in the new device that the turnover and the feed rate at the sole are also »5 witness. Automatic drilling is thereby achieved, i. H. the whole drilling process takes place on the Sole off.

Die Einführung eines Energiespeichers, in dem die Rückstoßenergie aufgespeichert und zur Beschleunigung des Schlagwassers wieder abgegeben wird, vergrößert die Leistung in hohem Maße. In Wirklichkeit stellt die neue Bohrvorrichtung einen Doppelkolbenmotor dar, bei dem die Zylinder räumlich getrennt undThe introduction of an energy store in which the recoil energy is stored and used for acceleration of the impact water is released again, the performance increases to a great extent. In reality the new drilling device represents a double piston engine in which the cylinders are spatially separated and

übereinander angeordnet sind. Die Kolben arbeiten gegenläufig und werden beide auf der einander zugewendeten Seite durch das Kraftwasser auseinandergetrieben, während ein anderes Druckmittel, etwa öl, Federn, Preßluft o. dgl., die Kolben wieder zurücktreibt. Man hat nun noch die Möglichkeit, durch Veränderung des Umsatzes den Hauptwert der Arbeit auf Drehung zu legen, so daß bei 6o und mehr Umdrehungen pro Minute eine Drehbohrung entsteht.are arranged one above the other. The pistons work in opposite directions and are both facing each other Side driven apart by the power water, while another pressure medium, such as oil, Springs, compressed air or the like that drives the piston back again. You now have the option, through change of the turnover to lay the main value of the work on rotation, so that at 60 and more rotations one rotary hole is made every minute.

ίο Die Einrichtung setzt sich aus mehreren Teilen zusammen. ίο The facility consists of several parts.

In Abb. ι ist eine Gesamtansicht wiedergegeben, und es bedeutet
A die Zufuhrleitung,In Fig. Ι a general view is shown, and it means
A the supply line,

B den Energiespeicher,
C die Schlagleitung,
D den Schlagapparat und B the energy storage,
C the impact line,
D the percussion apparatus and

E das Ende der Schwerstange mit dem Gewindeanschluß. E the end of the drill collar with the threaded connection.

ao Zu A : Als Zufuhrleitung nimmt man gern eine weite, dünne Rohrleitung aus Stahl, die natürlich ihr Gewicht' mit Sicherheit tragen muß.ao to A : As a supply line one likes to take a wide, thin pipe made of steel, which of course has to bear its weight with certainty.

Zu B: Der Energiespeicher besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Stahlzylindern mit kegeligenRegarding B: The energy storage consists of two concentrically arranged steel cylinders with conical ones

as Enden ι und 2, die durch Gestängestutzen 3, 4 miteinander verbunden sind. Stutzen 3 ist unten geschlossen und hat Wasserschlitze 5, um das von oben kommende Wasser um den Energiespeicher herumzuführen, da die direkte Verbindung nach unten unterbrochen werden muß. Stutzen 4 ist weit in den Innenzylinder 2 hineingeführt. Er hat außer den dem oberen Stutzen entsprechenden Schlitzen 6 noch im Speicher selber Schlitze 11, die dem Wasseraustausch zwischen dem Wasserraum des Speichers 9 und der Schlagleitung dienen. Der Kolben 7 teilt den Speicher in den oberen Druckraum 8 und den unteren Wasserraum 9.as ends ι and 2, which are connected to each other by connecting rods 3, 4 are connected. Nozzle 3 is closed at the bottom and has water slots 5 for the one coming from above Lead water around the energy storage, as the direct connection to the bottom is interrupted must become. The connector 4 is guided far into the inner cylinder 2. He has besides the one above Nozzle corresponding slots 6 still in the memory itself slots 11, the water exchange between serve the water space of the memory 9 and the impact line. The piston 7 divides the memory into the upper pressure space 8 and the lower water space 9.

Die Kolbenstange 10 wird in dem Stutzen 4 geführt.The piston rod 10 is guided in the connecting piece 4.

Im Ruhestande liegt der Kolben auf dem Stutzen auf.In the rest position, the piston rests on the nozzle.

Zu C: Als Schlagleitung nimmt man ein starkwandiges Rohr, um Quer- und Längsausdehnungen möglichst gering zu halten.Regarding C : A thick-walled pipe is used as a conduit in order to keep transverse and longitudinal expansion as low as possible.

Zu D: Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen den Schlagapparat nachKammern geordnet. Es ist ein langer starkwandiger Stahlzylinder, oben kegelig zugespitzt mit Anschluß für die Schlagleitung. In Abb. 3 bedeuten 12 den obersten Teil des Schlagapparates, der die Schlagkammer 13 bildet, 14 ist der Schlagkolben, 15 das Sperrventil, 16 die Druckfeder, 17 sind die Ringkanäle für den Wasserdurchgang, 18 ist der Anschluß der Schwerstange 19 an den Schlagkolben, 20 ist der mit Drall versehene oberste Teil der Schwerstange. Re D: Figs. 3, 4 and 5 show the striking apparatus arranged according to chambers. It is a long, thick-walled steel cylinder, tapered at the top with a connection for the impact line. In Fig. 3, 12 denotes the uppermost part of the impact apparatus, which forms the impact chamber 13, 14 is the impact piston, 15 the check valve, 16 the compression spring, 17 are the annular channels for the water passage, 18 is the connection of the drill collar 19 to the impact piston, 20 is the twisted top part of the drill collar.

Abb. 6 zeigt die Anordnung der Wasserkanäle. Die Schlagkammer reicht bis zur Verbindungsplatte 26, auf der das Rollenlager 25 aufliegt, worauf die Drallmutter 24 mit dem darauf befestigten Sperrad 23 befestigt ist. 22 sind Sperrklinken, die in das Sperrad 23 eingreifen und in die Abdeckplatte 21 eingebaut sind, um die Einrichtung gegen Schmutz zu sichern.Fig. 6 shows the arrangement of the water channels. The impact chamber extends to the connecting plate 26, on which the roller bearing 25 rests, whereupon the twist nut 24 is attached to the ratchet wheel 23 attached thereon. 22 are pawls that are inserted into the ratchet wheel 23 engage and are built into the cover plate 21 to secure the device against dirt.

Abb. 4 zeigt die zweite Kammer, die Druckkammer 29, die durch den Druckkolben 28 in den unteren Überdruckraum 30 und den oberen Nbrmaldruckraum 27 getrennt ist. Der Druckkolben wird auf der Unterseite durch ein besonderes Druckmittel stets nach oben gepreßt. Er ist mit dem doppelt wirkenden Ausgleichsventil 31 ausgerüstet, welches den Überdruck in der Druckkammer reguliert. Mit der Platte 32, in der die Stopfbüchse 33 angebracht ist, schließt diese Kammer ab. In derselben ist die Schwerstange wieder glatt, da sie mehrere Stopfbüchsen passieren muß.Fig. 4 shows the second chamber, the pressure chamber 29, which by the pressure piston 28 in the lower Overpressure space 30 and the upper Nbrmaldruckraum 27 is separated. The plunger is on the bottom always pressed upwards by a special pressure medium. It is equipped with the double-acting equalizing valve 31, which reduces the overpressure in the Pressure chamber regulated. This chamber closes with the plate 32 in which the stuffing box 33 is attached away. In the same, the drill collar is smooth again, since it has to pass several stuffing boxes.

Abb. 5 stellt einen Schnitt durch die Sperrkammer 34 dar. Sie ist mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt, die zum Schutz der Druckkammer dient. 35 ist die Trennplatte gegen die untere Stopfbüchse 37, deren Grundring mit 36 bezeichnet ist.Fig. 5 shows a section through the barrier chamber 34. It is filled with a barrier liquid which serves to protect the pressure chamber. 35 is the partition plate against the lower stuffing box 37, the base ring is denoted by 36.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Vor dem Einbau werden Druck, Federspannung und Länge der Schlagleitung eingestellt, da während des Betriebes keine Einwirkung möglich ist. Hat man die Einrichtung bis zur Sohle eingelassen, so setzt man die Spülung an und spült die Sohle frei. Es stehen nun die beiden Kolben in Nahstellung. Verstärkt man nun die Spülung, bis das Ventil zugedrückt wird, so setzen Wassersäule und Schlageinrichtung gemeinsam ihren Weg nach unten fort bis zum Aufstoß auf die Sohle. Dann erfolgt ein Wasserschlag, da das Wasser plötzlich gehemmt ist und keinen Ausweg hat. Die Wassergeschwindigkeit wird Null, und dafür entsteht ein kurzer harter Stoß, der Wasserschlag. Es geht nun eine Druckwelle mit großer Geschwindigkeit durch die Wassersäule, kehrt am oberen Ende der Schlagleitung um und endet am Sperrventil. Dann prallt die Wassersäule vom Ventil zurück und steigt nach oben, wobei das Ventil, aber auch der Schlagkolben entlastet werden. Der Wasserdurchgang ist frei, und während das Wasser abströmen kann steigt der Kolben. Die Leitung wird drucklos. Beim Rückstoß der Wassersäule wird der Gegenkolben in die Höhe gestoßen und spannt das obere Druckmedium. Den unter dem Gegenkolben entstehenden Raum füllt das von der Pumpe kommende Wasser, das während der Ventilsperre nicht abfließen konnte. Der Kolben 7 wird nun nach unten getrieben und schiebt das im Wasserraum 9 befindliche Wasser mit großer Geschwindigkeit in die Schlagleitung und reißt das von oben kommende Wasser mit. Im weiteren Verlauf prallen nun das von oben kommende Wasser und der steigende Kolben aufeinander. Das Ventil wird zugeschlagen, und Schlageinrichtung und Wasser gehen mit gleicher Geschwindigkeit nach unten, und es erfolgt jetzt ein viel stärkerer Schlag. Nach wenigen Schlägen hat sich der Rhythmus eingespielt. Beim Hochgang der Schlageinrichtung ist die Drallmutter arretiert und muß sich die ganze Schlageinrichtung drehen. Beim Niedergang ist die Sperre aufgehoben und die Drallmutter dreht auf dem Drucklager, während die Einrichtung keine Bewegung ausführt. Ist nun nach einiger Zeit das Bohrloch etwas vertieft, so ist die Schlageinrichtung durch ihr Gewicht und den Schlagdruck gefolgt, wobei der Druckraum 30 vermindert wird. Hat diese Verkleinerung des Druckraumes, die mit einer Drucksteigerung unter dem Kolben gepaart geht, eine gewisse Höhe erreicht, so tritt das Ausgleichventil in Tätigkeit. Es gibt den Durchgang frei und der Überdruck entweicht in den Normaldruckraum. Dabei werden Signale nach der Oberfläche vermittelt, woraus man den Fortschritt und das Funktionieren erkennen kann. Ist schließlich die AbbohrhöheThe working method is as follows: Before installation, the pressure, spring tension and length of the impact line are determined set because no action is possible during operation. Got the facility up let in to the sole, the rinse is applied and the sole is rinsed free. The two are now standing Piston in close position. If you increase the flushing until the valve is closed, the water column will set and impact device together continue their way down until they hit the sole. then a water hammer occurs because the water is suddenly blocked and has no way out. The speed of the water becomes zero, and for this there is a short hard shock, the water hammer. There is now a pressure wave at high speed through the water column, turns back at the upper end of the impact line and ends at the shut-off valve. Then the water column bounces back from the valve and rises to the top, with the Valve, but also the percussion piston are relieved. The water passage is free, and while the water the piston rises. The line is depressurized. When the water column recoils, the Opposite piston pushed up and tensions the upper pressure medium. The one that arises under the opposed piston Space fills the water coming from the pump, which does not flow out during the valve lock could. The piston 7 is now driven downwards and pushes the water in the water space 9 with it high speed in the impact line and pulls the water coming from above with it. In the further course Now the water coming from above and the rising piston collide. The valve is slammed and striker and water go down at the same speed, and it happens now a much stronger blow. After a few hits, the rhythm has settled in. When the Impact device, the twist nut is locked and the entire impact device must rotate. At the In the companionway, the lock is released and the swirl nut rotates on the thrust bearing while the device is being set up makes no movement. If after some time the borehole is a little deeper, it is Impact device followed by its weight and the impact pressure, the pressure chamber 30 being reduced will. This reduction in the pressure chamber has been paired with an increase in pressure under the piston goes, reaches a certain height, the equalizing valve comes into action. It releases the passage and the overpressure escapes into the normal pressure space. Signals are conveyed to the surface, from which one can see the progress and the functioning. Finally, this is the drilling height

heruntergebohrt, so läßt man mit der Nachlaßwinde die ganze Einrichtung um das Maß der Abbohrhöhe nach und kann dann weiterbohren. Schiebt man den Schlagapparat über die Schwerstange, so wird der Normaldruckraum verkleinert. Das Ausgleichsventil gibt den Weg zur Druckkammer frei und der Überdruck kehrt in den Druckraum zurück. Dies kann man unter Umständen mehrmals wiederholen bis andere Umstände eine Einstellung erforderlich machen,
ίο Muß man Kerne bohren, so wechselt man die ganze Dralleinrichtung gegen eine dafür bestimmte aus und legt den Hauptwert auf Drehung.If you have drilled down, you can use the release winch to reduce the entire facility by the amount of the drilling height and then continue drilling. If the impact device is pushed over the drill collar, the normal pressure space is reduced. The equalizing valve opens the way to the pressure chamber and the overpressure returns to the pressure chamber. This can be repeated several times under certain circumstances until other circumstances make an adjustment necessary,
ίο If you have to drill cores, you change the whole twisting device for a dedicated one and put the main emphasis on rotation.

Man kann demnach stoß- und drehbohren sowie Kerne gewinnen.This means that you can push and rotate drilling as well as extract cores.

Claims

Patent claims:

i. Fully automatic, hydraulic ones that work on the sole Drilling device, characterized in that a piston (7) in the energy store and a second percussion piston (14) working in the opposite direction is arranged in the percussion chamber is, wherein pressurized water, compressed air o. The like. Are provided as a movement drive.

2. Drilling device according to claim 1, characterized in that a steel cylinder in which the Reaction impact force is absorbed and then released again to accelerate the water, · as Energy storage is formed.

3. Drilling device according to claims 1 and 2, characterized in that a double compensating valve (31) is designed as a signal transmitter, special devices being provided for the signal line are.

4. Drilling device according to claims 1 to 3, characterized in that the double compensating valve in the throw-up piston (28), which divides the pressure chamber into an overpressure space and a normal pressure space divides, is provided.

5. Drilling device according to claims 1 to 4, characterized in that the twist piece of the The drill collar (19) and the twist nut (24) can be exchanged for changing from the butt to the rotary bore is trained.

1 sheet of drawings

Ο 1925 10.51Ο 1925 10.51