DK169043B1 - Jordbor - Google Patents

Description

i DK 169043 B1

Den foreliggende opfindelse angår et jordbor af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Et jordbor af denne type er beskrevet i USA-pa-tentskrift nr. 3.638.741. Det kendte jordbor er beregnet til 5 fremstilling af hegnsstolpehuller og er derfor udformet som et håndværktøj. Det kendte jordbor har ud over de to koncentriske rør, mellem hvilke boremediet føres frem til borekronen, et centralt rør, der kan tilsluttes til den samme eller en anden kilde for boremedium, som tilføres i store 10 mængder til borttransport af den jord, som ved boringen trænger op i det indre af de to koncentriske rør. Det centrale rør, som forløber i hele borets længde, udgør en hindring for indføring af et foringsrør eller en sugespids i borehullet, medens boret stadig befinder sig i borehullet.

15 Denne ulempe er betydningsløs ved fremstilling af stolpehuller, men hindrer anvendelsen af boret til dybere boringer, der skal udføres, f.eks. brøndboringer til grundvandssænkning, drikkevandsudvinding eller lignende.

Ved fremstilling af dybere boringer til fremstilling 20 af brønde og lignende anvendes normalt et bor udformet som et enkelt rør, som afsluttes med en borekrone eller en mejsel. Boremedium føres frem til borekronen gennem rørets indre og undviger langs borerørets yderside sammen med det ved hjælp af borekronen løsgjorte materiale. Også dette normalt 25 anvendte bor har den omtalte ulempe, at en foring eller en sugespids ikke kan indsættes i den borede brønd, før boret er fjernet.

Formålet med opfindelsen er at videreudvikle det indledningsvis nævnte bor på en sådan måde, at det bliver an-30 vendeligt også til dybere boringer, og så det tillader indsættelsen af en foring i den borede brønd, inden boret fjernes.

Dette formål tilgodeses ved, at boret er karakteriseret ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

35 Tilføjelsen af de radialt indefter og skråt opefter- rettede ekstra dyser, som er rettet ind mod den fri indre lysning i boret, medfører, at det ved boringen friskårne materiale sønderdeles og ved hjælp af de skråt opefter rettede DK 169043 B1 2 dyser bringes til at strømme op gennem den centale lysning sammen med boremediet. Praktiske forsøg med en prototype af boret har vist, at boret i moræneaflejringer, såsom ler og sand, arbejder væsentligt hurtigere end de sædvanligvis an-5 vendte bortyper, samt at forbruget af boremedium reduceres væsentligt på grund af den kortere boretid. Typisk er boret ca. 6 gange så hurtigt som det normalt til dybere boringer anvendte bor med en som en mejsel udformet borekrone.

I henhold til en særlig foretrukken udformning af bo-10 ret ifølge opfindelsen er dette udformet således, at der kan udtages borekerner, der kan anvendes til analyse af de jordlag, hvori der er boret. Denne udformning er kendetegnet ved det i krav 2 angivne. Ved udformningen ifølge krav 2 styres tilførslen af boremedium ind i den fri lysning af boret ved 15 hjælp af en ændring af borets rotationsretning. Når der skal udtages en borekerne, bringes boret til at rotere i en sådan retning, at de ekstra dyser afspærres, hvorved der opbygges en kerne i borets indre. Kernen kan tages op enten ved at boret tages op eller, hvis boreprøven ikke skal have særlig 20 store dimensioner, kan den bringes op ved hjælp af ejektor-dyserne, der sættes i drift ved at ændre borets rotationsretning .

Andre fordelagtige udformninger fremgår af de øvrige uselvstændige krav.

25 Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere un der henvisning til tegningen, på hvilken:

Fig. 1 perspektivisk viser den forreste del af et jordbor ifølge opfindelsen i delvis gennemskåret tilstand, fig. 2 viser endefladen af den ene del af et af to i 30 forhold til hinanden vinkelforskydelige dele bestående bor ifølge opfindelsen, og fig. 3 viser den forreste del af et af to dele bestående bor svarende til udformningen ifølge fig. 2 set fra siden.

35 Fig. 1 viser den forreste ende af et jordbor 1 omfat tende dets borekrone. Jordboret er opbygget af to koncentriske rør 2 og 3, mellem hvilke der er et annulært mellemrum, der strækker sig i hele borets længde. Mellemrummet DK 169043 B1 3 danner under borets drift en tilførselskanal for det anvendte boremedium, der kan være vand, boremudder eller luft afhængig af boreopgavens art og typen af det til boret hørende hjælpeudstyr. De to koncentriske rør er ved borets forreste 5 ende forbundet med hinanden ved hjælp af en endevæg 4, der udgør basis i borets borekrone. Borekronen omfatter et antal hårdtmetalplatter 5, der i den viste udformning har form omtrent som en champagneprop med et cylindrisk skaft 5a, der er indsat i en i borets aksialretning forløbende boring i 10 endevæggen 4 og med et tilnærmelsesvis halvkugleformet hoved 5b. Hårdtmetalplatterne er fortrinsvis placeret med indbyrdes afstand langs to koncentriske cirkler på en sådan måde, at de halvkugleformede hoveder på hårdtmetalplatterne rager en smule uden for henholdsvis den indvendige væg af det ind-15 vendige rør og den udvendige væg af det udvendige rør 2. Hårdtmetalplatterne 5 bliver derved i stand til at nedbryde den jord, som boret arbejder i, i et så bredt spor, at der er frigang omkring boret.

Under boringen bringes boret til at rotere, hvorved 20 borekronen med hårdtmetalplatterne løsner jorden foran boret. Møder boret en sten eller andre hårde forekomster i jordlagene, knuses disse af hårdtmetalplatterne. Den løsnede jord fjernes fra området foran boret ved hjælp af et antal stråler af boremedium, som udsendes fra et tilsvarende antal 25 i det væsentlige aksialt rettede dyser 6 i endevæggen 4. Dyserne 6 kan ved en foretrukken udformning omfatte to serier af dyser, hvor den ene serie danner en vinkel på 10-15* indefter mod borets akse og den anden serie tilsvarende danner en vinkel udefter på 10-15* i forhold til borets akse.

30 Den centrale kerne, som ved boringen efterlades i lysningen i det inderste rør, sønderdeles og transporteres op af borehullet ved hjælp af boremedium, som indsprøjtes gennem dels et sæt i det væsentlige radialt indefter rettede dyser 7, dels gennem et sæt skråt opefter rettede ejektordy-35 ser 8. Ud over den funktion at transportere det sønderdelte materiale op fra borehullet gennem borets indre regulerer ejektordyserne tillige det statiske tryk på søjlen af boremedium på borets yderside. Det er ønskeligt, at kun en min- DK 169043 B1 4 dre del af det frigjorte materiale transporteres opefter langs borets yderside, hvor det vil øge friktion og slitage på boret under dets rotation. Dyserne 6 er anbragt i kort afstand fra borets endeflade, medens dyserne 7 kan være an-5 bragt i nogen afstand fra enden af boret. Afstandens størrelse er ikke kritisk, men fortrinsvis er den forholdsvis lille, således at der skabes en zone i det indre af borets forreste ende med en meget kraftig turbulens, der effektivt sønderdeler det materiale, som under boringen føres op i bo-10 rets indre, efterhånden som boret trænger frem eller ned i de jordlag, hvori der bores. Ved boret ifølge opfindelsen bringes det opborede materiale ud af borehullet i en sønderdelt og opslemmet tilstand i det boremedium, som bruges til boringen. Som boremedium anvendes normalt vand, der tilføres 15 under et tryk på 12-20 bar, men boret er tillige anvendeligt med et boremudder, som er fortykket med f.eks. bentonit, eller med luft, som tilføres under et tilsvarende eller noget højere tryk. Ved boringer, som udføres, hvor rigelige mængder af vand ikke er til rådighed, er luft et foretrukket al-20 ternativ, der i praksis er særdeles håndterligt og effektivt, især fordi boret ifølge opfindelsen arbejder meget hurtigt i forhold til kendte bor, hvorved det til boringen nødvendige luftforbrug bliver moderat, idet det begrænses af den kortere boretid.

25 I henhold til en særlig udformning af boret ifølge opfindelsen kan det udformes således, at det er muligt at optage sammenhængende borekerner. Udformningen, der er vist på fig. 2 og fig. 3 omfatter en forreste del af boret 1 omfattende dyserne og borekronen vist på fig. 3, hvilken for-30 reste del er drejelig i forhold til borets øvrige skaft, hvis forreste ende er vist på fig 2. De to dele af boret er samlet langs en deleflade, der tjener som ventil til styring af tilførslen af boremedium til de ind i det indre af lysningen i det indre rør rettede dyser.

35 Fig. 2 viser en udformning af delefladen 9 på bor skaftets forreste del. Delefladen omfatter et sæt nøglehulsformede åbninger 10, der tjener til optagelse af et tilsvarende sæt tappe 11, der er placeret på den med delefladen 9 DK 169043 B1 5 samvirkende endeflade 12 (fig. 3) af borskaftet 13. Tappene 11 har et hoved 14/ som netop kan passere gennem den udvidede del 15 af åbningerne 10. Efter indsætning i åbningerne 10 låses tappene i den snævre del af åbningerne 10 ved hjælp af 5 sætskruer 16. Tappene 11 kan ikke passere forbi skruerne ud i den udvidede del, og de to dele af boret er derved sikkert sammenholdt. Delefladen 9 indeholder yderligere nogle huller 17, som er forbundet med kanaler, som forsyner de indefter mod det indre af boret rettede dyser med boremedium. Disse 10 huller 17 er placeret ud for huller 18 i endefladen 12 på en sådan måde, at hullerne 17 og 18 er på linie i den vinkelstilling, som de to dele indtager, når tappene befinder sig i den ene ende af de nøglehulsformede åbninger, og forskudt så meget i forhold til hinanden, at der ikke er passage, når 15 tappene 11 befinder sig i den placering, der er afgrænset af sætskruerne 16. I den stilling, hvori de ind mod lysningen rettede dyser er lukket, befinder hullet 18 sig ud for den punkterede cirkel 19. Åbningen og lukningen af passagerne gennem de to sæt huller 17 og 18 styres ved at ændre rotati-20 onsretningen af boret. I den ene rotationsretning er tilstrømningen af boremedium til de indefter imod lysningen i boret rettede dyser afspærret, og bores der med denne rotationsretning opbygges der i det indre af boret en kerne af det materiale, som boret trænger frem i. Denne kerne kan op-25 tages enten sammen med boret eller ved, at borets rotationsretning ændres, hvorved de radialt indefter rettede dyser forsynes med boremedium, der vil afskære kernen, som derefter under normale omstændigheder vil blive skudt op gennem borets indre ved hjælp af den strøm af boremedium, som ind-30 føres gennem ejektordyserne. Den beskrevne fremgangsmåde fordrer ved anvendelse af luft som boremedium visse forholdsregler foretaget til sikker opfangelse af borekernen, der på grund af luftens udvidelse skydes op af borerøret som et projektil.

35 Som et alternativ til den på fig. 2 og 3 viste ud formning, hvor de to i forhold til hinanden drejelige dele er i kontakt med hinanden langs en flade, der forløber vinkelret på borets akse, kan kontaktfladen også have andre ud- DK 169043 B1 6 formninger. Især kan kontaktfladen omfatte et eller flere cylindriske eller koniske afsnit, der kan styre de to dele radialt i forhold til hinanden. Ved udformningen af kontaktfladen med et cylindrisk afsnit bortfalder behovet for 5 de nøglehulsformede åbninger, idet de to dele kan sammenlåses ved hjælp af en eller flere radialt forløbende tappe, som er forskydelige i aflange huller, der strækker sig rundt langs en del af omkredsen på den anden del. Ventilfunktionen sikres på tilsvarende måde gennem åbninger eller udtagnin-10 ger, som flugter med hinanden i en af vinkelstillingerne, og som i den anden er forskudt så meget i forhold til hinanden, at der ikke er passage mellem hullerne. I begge vinkelstillingerne skal der være passage gennem visse af hulparrene, der er forbundet med de i endevæggen placerede dyser, som 15 udsender tilnærmelsesvis aksialt rettede stråler af boremedium i mellemrummene mellem hårdtmetalplatterne. Disse huller kan have en passende aflang form, som sikrer, at der i begge stilliger er et passende gennemstrømningstværsnit, eller eventuelt kan de være således udformet, at gennemstrøm-20 ningstværsnittet er mindst, når de øvrige dyser er afspærret, og der er størst tryk til rådighed til overvindelse af strømningsmodstanden.

Claims (3)

1. Jordbor især til boring af huller fortrinsvis i jord, 5 som i det væsentlige består af moræneaflejringer eller forholdsvis bløde bjergarter, hvilket bor omfatter et borerør med en borekrone, hvor borerøret er opbygget af to koncentriske rør (2,3), mellem hvilke et boremedium såsom vand eller luft kan indføres, og på hvilket borerør borekronen er 10 anbragt på dets under boringen forreste ende, idet borekronen omfatter et antal hårdtmetalplatter (5) og mellem disse placerede dyser (6), gennem hvilke boremediet udledes under tryk, kendetegnet ved, at det indre af de koncentriske 15 rør (3) har fri lysning, at der ud over dyserne (6) i borekronen er et antal radialt indefter rettede dyser (7) i kort afstand fra borekronen og et antal ejektordyser (8), som er rettet skråt indefter i retning bort fra borekronen.

2. Jordbor ifølge krav 1, 20 kendetegnet ved, at borerøret omfatter to i forlængelse af hinanden i en forudbestemt vinkel drejelige rørstykker, der er forsynet med samleflader (9,12), der i den ene af vinkelstillingerne afbryder tilførslen af boremedium til visse af dyserne og i den anden af stillingerne la-25 der forbindelsen være åben.

3. Jordbor ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tilførslen af boremedium i den ene af stillingerne er afbrudt til både ejektordyserne (8) og de radialt rettede dyser (7). 30