EP0011287B1 - Versenkhammer-Bohrvorrichtung für Gestein, Erdreich usw. - Google Patents

Versenkhammer-Bohrvorrichtung für Gestein, Erdreich usw. Download PDF

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EP0011287B1
EP0011287B1 EP79104495A EP79104495A EP0011287B1 EP 0011287 B1 EP0011287 B1 EP 0011287B1 EP 79104495 A EP79104495 A EP 79104495A EP 79104495 A EP79104495 A EP 79104495A EP 0011287 B1 EP0011287 B1 EP 0011287B1
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hammer
rock
drilling
drill
rotary connection
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EP79104495A
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EP0011287A1 (de
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Heinrich-Rudolf Dipl.-Ing. Hausherr
Friedheim Eckey
Herbert Dipl-Ing. Hausherr
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Maschinenfabrik Rudolf Hausherr & Sohne & Co KG GmbH
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Maschinenfabrik Rudolf Hausherr & Sohne & Co KG GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/06—Means for driving the impulse member
    • B25D9/12—Means for driving the impulse member comprising a built-in liquid motor, i.e. the tool being driven by hydraulic pressure
    • B25D9/125—Means for driving the impulse member comprising a built-in liquid motor, i.e. the tool being driven by hydraulic pressure driven directly by liquid pressure working with pulses
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/20—Drives for drilling, used in the borehole combined with surface drive
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24—Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses

Definitions

  • the invention relates to a sink hammer drilling device for rock, soil, etc., whose rotary drive located outside the borehole is connected by a rotary connection for pressure and flushing agent to a drill pipe, at the end of which a sink hammer is provided, the cylinder receiving the percussion piston both is connected to the rotary connection at its upper side and at its lower side area via pipes in the drill pipe.
  • the lowering hammer drilling has proven particularly effective, since the impact device works deepest in the borehole and only the rotary movement outside the borehole is generated by means of a rotary motor.
  • a drilling device is known, the drilling motor of which is connected to a drill rod by means of a rotating union, at the end of which a striking device with cylinder and piston is arranged.
  • the percussion piston is acted upon with the pressure medium of a pulse generator, which is arranged directly above the cylinder of the percussion device.
  • a drilling device with a percussion device for producing large-bore holes in which the percussion drilling device is arranged directly above the drill collar with the aid of a drill collar at the end of the drill pipe and the control means for the stroke sequence outside the borehole the rotary table of the drill pipe are provided.
  • the control means arranged outside the borehole consists of a spring-loaded, two-way slide valve which is switched into the operating medium lines and which is provided with a control roller which rolls on a cam disk attached to the drill pipe. The pulse sequence is thus controlled depending on the speed of the drill pipe.
  • the invention has for its object to improve a countersink drilling device of the type mentioned in such a way that the control of the pulse sequence, as is known per se, takes place outside the borehole, but regardless of the speed of the drill string.
  • this is achieved in that the impact piston is struck with pressure medium by means of a pulse generator which is connected via lines to the rotary connection and the stroke frequency of the sink hammer is adjustable to the pulse generator.
  • the pulse generator 9 which is driven by the motor 10, is connected to the rotary connection 2 via the lines 7, 8.
  • the pulse generator 9 is of a conventional type.
  • the supply lines to the pulse generator 9 are designated 11 and 12.
  • the line 13 is used to supply a flushing agent to the rotary connection 2 and via the drill pipe 3 to the drill bit 6.
  • the formation of the drill pipe 3 is such that a total of three lines are available within the drill pipe 3, namely a line for the detergent and the other two lines for the alternate supply and discharge of the hydraulic pressure medium on the top or bottom of the percussion piston Retracting hammer 4.
  • concentrically arranged tubes can be used, or else tube bundles of three tubes.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Versenkhammer-Bohrvorrichtung für Gestein, Erdreich- usw., deren außerhalb des Bohrloches befindlicher Drehantrieb durch einen Drehanschluß für Druck- und Spülmittel mit einem Bohrgestänge in Verbindung steht, an dessen Ende ein Versenkhammer vorgesehen ist, dessen den Schlagkolben aufnehmender Zylinder sowohl an seinem oberseitigen als auch an seinem unterseitigen Bereich über Rohre im Bohrgestänge an den Drehanschluß angeschlossen ist.
  • Auf dem Gebiet des drehend-schlagenden Bohrens hat sich das Versenkhammerbohren besonders bewährt, da das Schlaggerät im Bohrlochtiefsten arbeitet und nur die Drehbewegung außerhalb des Bohrloches mittels eines Drehmotors erzeugt wird.
  • Beim Versenkhammerbohren ist es bekannt, die Steuerung im Gehäuse des Schlaggerätes vorzusehen. Dies hat den Nachteil, daß sich bei ändernden Bohrbedingungen eine Steuerung nur über die Höhe des Andruckes möglich ist, was aber bei einer Verringerung des Andruckes zu einem erheblichen Leistungsabfall und bei einer Erhöhung zu einer Gefahr der Zerstörung der Bohrkrone führt. Die gleichen Nachteile ergeben sich auch beim Versenkhammerbohren mit einem hydraulisch beaufschlagten Schlaggerät, da dessen Steuerung sich ebenfalls im Schlaggerät befindet. Über ein Mehrfachgestänge ergibt sich zwar die Möglichkeit, Drucköl und Spülmittel getrennt zuzuführen, so daß eine hydraulische Beaufschlagung und damit eine höhere Leistung des Schlaggerätes erforderlich ist, nicht aber eine den jeweiligen Gegebenheiten angepaßte Steuerung der Schlagzahl des Schlaggerätes.
  • Durch die DE-A-2 541 795, insbesondere Figur 5 und 6, ist eine Bohrvorrichtung bekannt, deren Bohrmotor durch eine Drehdurchführung mit einem Bohrgestänge verbunden ist, an dessen Ende ein Schlaggerät mit Zylinder und Kolben angeordnet ist. Die Beaufschlagung des Schlagkolbens erfolgt mit dem Druckmittel eines Impulsgenerators, der unmittelbar über dem Zylinder des Schlaggeräts angeordnet ist.
  • Durch die DE-B-1 220 805 ist eine Bohreinrichtung mit einem Schlaggerät zum Herstellen von Großlochbohrungen bekannt, bei welcher die Schlagbohreinrichtung unter zur Hilfenahme einer Schwerstange am Ende des Bohrgestänges unmittelbar oberhalb der Schwerstange angeordnet ist und die Steuermittel für die Schlagfolge außerhalb des Bohrloches über dem Drehtisch des Bohrgestänges vorgesehen sind. Das außerhalb des Bohrloches angeordnete Steuermittel besteht aus einem abgefederten, in die Betriebsmittelleitungen eingeschalteten Zweiwegeschieber, der mit einer Steuerrolle versehen ist, die auf eine am Bohrgestänge befestigten Nockenscheibe abrollt. Die Steuerung der Impulsfolge erfolgt somit abhängig von der Drehzahl des Bohrgestänges.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Versenkhammer-Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Steuerung der Impulsfolge, wie an sich bekannt, außerhalb des Bohrloches erfolgt, aber unabhängig von der Drehzahl des Bohrgestänges.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Beaufschlagung des Schlagkolbens des Versenkhammers mit Druckmittel mittels eines Impulsgenerators erfolgt, welcher über Leitungen mit dem Drehanschluß verbunden ist und die Schlagfrequenz des Versenkhammers an den Impulsgenerator einstellbar ist.
  • Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, bei unterschiedlichen Bohrbedingungen, wie sie z. B. durch Verschiedenartige Gesteinsschichten, Lehmeinschlüsse in hartem Gestein usw. gegeben sein können, über den Impulsgenerator die Schlagfrequenz des Versenkhammers zu verändern, so daß jeweils optimale Bedingungen erreicht werden können. Die Steuerung der Frequenz des Impulsgenerators kann in Abhängigkeit von Änderungen im Bohrfortschritt, vom anfallenden Bohrklein usw. selbsttätig oder von Hand erfolgen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt diese in schematischer Darstellung eine Ansicht der Bohrvorrichtung.
  • Mit 1 ist der Drehantrieb bezeichnet, welcher durch den Drehanschluß 2 mit dem Bohrgestänge 3 in Antriebsverbindung steht. Am unteren Ende des Bohrgestänges 3 ist der Versenkhammer 4 angebracht, dessen nicht weiter dargestellter Schlagkolben auf den Schaft 5 der Bohrkrone 6 schlagend einwirkt.
  • An den Drehanschluß 2 ist über die Leitungen 7, 8 der Impulsgenerator 9 angeschlossen, welcher von dem Motor 10 angetrieben ist. Der Impulsgenerator 9 ist herkömmlicher Bauart.
  • Die Zufuhrleitungen zum Impulsgenerator 9 sind mit 11 und 12 bezeichnet. Die Leitung 13 dient der Zufuhr eines Spülmittels zum Drehanschluß 2 und über das Bohrgestänge 3 zur Bohrkrone 6.
  • Die Ausbildung des Bohrgestänges 3 ist derart, daß insbesamt drei Leitungen innerhalb des Bohrgestänges 3 zur Verfügung stehen, und zwar eine Leitung für das Spülmittel und die beiden anderen Leitungen für die wechselweise Zufuhr und Abfuhr des hydraulischen Druckmittels auf die Ober- oder Unterseite des Schlagkolbens des Versenkhammers 4. Zu diesem Zweck können konzentrisch angeordnete Rohre Verwendung finden, oder aber auch Rohrbündel aus drei Rohren.
  • Es ist auch möglich, mit einem Bündel von zwei Rohren zu arbeiten, wobei die dritte Leitung von einem Ringraum gebildet ist, der zwischen den beiden Rohren und der Innenwandung der diese umgebenden Bohrstange besteht.

Claims (3)

1. Versenkhammer-Bohrvorrichtung für Gestein, Erdreich usw., deren außerhalb des Bohrloches befindlicher Drehantrieb (1) durch einen Drehanschluß (2) für Druck- und Spülmittel mit einem Bohrgestänge (3) in Verbindung steht, an dessen Ende ein Versenkhammer (4) vorgesehen ist, dessen den Schlagkolben aufnehmender Zylinder sowohl an seinem oberseitigen als auch an seinem unterseitigen Bereich über Rohre im Bohrgestänge (3) an den Drehanschluß (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Schlagkolbens des Versenkhammers (4) mit Druckmittel mittels eines Impulsgenerators (9) erfolgt, welcher über Leitungen (7, 8) mit dem Drehanschluß (2) verbunden ist und die Schlagfrequenz des Versenkhammers (4) an dem Impulsgenerator (9) einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches Druckmittel zur Beaufschlagung des Versenkhammers (4) Verwendung findet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Frequenz des Impulsgenerators (9) selbsttätig in Abhängigkeit von Änderungen des Bohrfortschrittes erfolgt.
EP79104495A 1978-11-20 1979-11-14 Versenkhammer-Bohrvorrichtung für Gestein, Erdreich usw. Expired EP0011287B1 (de)

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WO (1) WO1980001091A1 (de)
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