EP0331978A2 - Nachsetzbohrgestänge für einen hydraulischen Imlochbohrhammer - Google Patents

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EP0331978A2
EP0331978A2 EP89103122A EP89103122A EP0331978A2 EP 0331978 A2 EP0331978 A2 EP 0331978A2 EP 89103122 A EP89103122 A EP 89103122A EP 89103122 A EP89103122 A EP 89103122A EP 0331978 A2 EP0331978 A2 EP 0331978A2
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EP
European Patent Office
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tube
follow
channel
inner tube
end position
Prior art date
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EP89103122A
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English (en)
French (fr)
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EP0331978A3 (en
EP0331978B1 (de
Inventor
Herbert Burgdorf
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Salzgitter Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Salzgitter Maschinenbau GmbH
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Publication date
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Publication of EP0331978A3 publication Critical patent/EP0331978A3/de
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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
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • 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
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/18—Pipes provided with plural fluid passages
    • 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
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a follow-up drill pipe according to the preamble of claim 1.
  • each follow-up drill rod 60a, 60b has an automatic valve 65 for the pressure fluid in the inner channel 30 and a further automatic valve 65 for the return fluid in the intermediate channel 40 at each end .
  • all four valves 65 open immediately, so that a certain amount of liquid can escape.
  • liquid leaks are inevitable when separating two extension boring bars 60a, 60b.
  • the free flow cross section of the inner channel 30 and the intermediate channel 40 becomes unfavorable through the valves 65 decreased.
  • valves 65 are complicated and of relatively low mass, so that liquid vibrations in the inner (30) and intermediate channels 40 are transmitted to the valves 65 by the pulsating down-hole hammer and can damage the valves.
  • the follow-up drill rod 60 In the event of a leak on a follow-up drill rod 60a, 60b, the follow-up drill rod 60 must be pulled out of the borehole and the damage site has to be laboriously searched for with continuous loss of fluid.
  • the invention has for its object to simplify the NachsetzbohrgestCode and its handling and to limit leakages to a minimum.
  • the hydraulic fluid drives the down-the-hole hammer and can be made available and returned in a sufficient amount of time because, according to the invention, relatively large free cross sections are created both in the inner channel and in the intermediate channel. As a result, the diameter of the additional drill pipe can be kept relatively small for a given power.
  • the valve assembly at the ends of each post boring bar has been significantly improved. Part of the valve device are the entire inner tubes, which are only axially displaced with one another after the complete coupling of the supplementary boring bars and only then release the flow paths for pressure fluid and return fluid. Because of the relatively large mass of the inner tubes as moving valve parts, these are practically not influenced by operating vibrations in the liquid columns.
  • the hydraulic fluid reaches the downhole hammer in a simple manner.
  • each valve device is automatically closed when the add-on drill rod is uncoupled.
  • the coupling sleeve can e.g. be screwed into the intermediate pipe and allows a quick and easy replacement of all essential seals in the area of the valve device. Maintenance and repair of the extension boring bars are greatly facilitated.
  • the extension of the inner tube according to claim 10 results in a resulting hydraulic holding force by the hydraulic fluid in the coupled state. It is coupled and uncoupled without hydraulic fluid flowing through. This protects the seals and prevents leaks.
  • Hydraulic fluid is particularly suitable as the actuating fluid.
  • the actuation of the valve devices is thus independent of the delivery pressure of the hydraulic fluid.
  • the flushing medium in particular Compressed air to be provided in sufficiently large flow cross sections.
  • the inner tubes as parts of the valve devices are also held in their second or opening position when there is a brief shutdown or drop in the delivery pressure of the pressure fluid.
  • the locking device helps to prevent the inner tubes from being influenced by operating vibrations in the liquid columns.
  • the handling is further secured and simplified.
  • FIG. 1 shows a follow-up drill rod 1, the movable parts of which are to the left of the longitudinal axis 2 in an uncoupled first end position and to the right of the longitudinal axis 2 in a coupled second end position.
  • a post drill rod 3 and an adjacent post are boring bar 3 'shown.
  • the individual parts of the add-on boring bars 3, 3 'and other, in Fig. 1, not shown add-on boring bars are identical, so that they are provided with the same reference numerals.
  • a connector 4 for a hydraulically driven down hole hammer 5 is attached, the main part of which has been omitted in Fig. 1, since it is of a known type.
  • Each post boring bar 3, 3 has an inner tube 7 enclosing an inner channel 6 for hydraulic fluid, an intermediate tube 9 defining an intermediate channel 8 for return fluid with the inner tube 7 and an outer channel 10 for a flushing medium, e.g. Compressed air, defining outer tube 11.
  • a flushing medium e.g. Compressed air
  • the flow directions of the aforementioned media are indicated with arrows in FIG. 1.
  • the hydraulic fluid is used to drive the down-the-hole hammer 5 and is returned as return fluid in the intermediate channel 8 after work there.
  • connection piece 12 With the lower end of the outer tube 11 of the extension boring bar 3 'a connection piece 12 is welded, which is screwed into a connecting sleeve 13 of the extension boring bar 3 with a conical, preferably multi-start thread.
  • the connecting piece 12 of the extension boring bar 3 is screwed into a connecting sleeve 14 of the connecting piece 4.
  • an outer tube 15 of the down-the-hole hammer 5 is screwed in a sealed manner in a manner known per se.
  • a housing 16 of the downhole hammer drill 5 is driven by the hydraulic fluid, a percussion piston 17 of the down hole hammer 5 out.
  • the percussion piston 17 is provided with a central bore 18 for the flushing medium.
  • the connecting sleeve 13 is formed in one piece with an upper part 19 of the intermediate tube 9 to simplify production.
  • the ordinary intermediate tube 9 is welded along a weld 20.
  • the outer tube 11 is welded to the connecting sleeve 13 along a weld seam 21.
  • four openings 22 are provided for the flushing medium, distributed over the circumference.
  • the intermediate tube 9 is held at least approximately the same radial distance from the outer tube 11 by means not shown.
  • Such means are e.g. disclosed in DE Offenlegungsschrift 30 15 695.
  • the intermediate pipe 9 of the extension boring bar 3 protrudes from the bottom of the connecting piece 12 and into a receiving opening 23 of the connecting piece 4, against which it is sealed by a seal 24.
  • the coupling sleeve 26 is screwed along a thread 27 into the upper part 19 until its lower end comes to rest in a shoulder 28 of the upper part 19.
  • the coupling sleeve is sealed from the upper part 19 by a seal 29.
  • the coupling sleeve 26 forms part of the intermediate tube 9 and has on its inside a first connecting channel 30 which extends in the circumferential direction as an annular groove.
  • annular groove-like second connecting channel 31 is also formed, which is constantly connected on the one hand to the intermediate channel 8 and on the other hand to four holes 32 in the coupling sleeve 26 which are evenly distributed over the circumference.
  • Each inner tube 7 can be displaced in the direction of the longitudinal axis 2 relative to the intermediate tube 9 between the first end position shown on the left of the longitudinal axis 2 in FIG. 1 and the second end position shown on the right of the longitudinal axis 2 in FIG. 1.
  • Each inner tube 7 has an impermeable end wall 33 and 34 and a valve head 35 and 36 at each end.
  • Each valve head is provided with four openings 37 and 38 which are evenly distributed over the circumference.
  • valve head 35 In the first end position, the valve head 35 is sealed off from the coupling sleeve 26 of the intermediate tube 9 by seals 39 and 40. In the first end position, the valve head 36 is also sealed by seals 41 and 42 with respect to the lower end of the intermediate tube 9 of its own extension drill rod 3, 3 '.
  • valve head 35 is sealed by the seal 40 with respect to the coupling sleeve 26 of the intermediate tube 9 of its own adjustment drill rod 3, 3 '.
  • the other valve head 36 is sealed by the seal 42 either with respect to the coupling sleeve 26 of the intermediate pipe 9 of the next post-boring bar 3 or with a receiving opening 43 of the connecting piece 4.
  • the end walls 33, 34 of adjacent post-boring bars 3, 3 ' abut one another, the lateral openings 37, 38 of the adjacent valve heads 35, 36 are connected to one another via the first connecting channel 30 in the coupling sleeve 26.
  • the inner channels 6 of adjacent drill rods 3, 3 ' are connected to one another in this second end position.
  • the openings 38 of the valve head 36 of the lowermost add-on drill rod 3 are connected via an annular recess 44 in the receiving opening 43 to a feed channel 45 of the connecting piece 4.
  • the hydraulic fluid is fed to the down-the-hole hammer 5 in a manner known per se .
  • Each inner tube 7 is in the first end position with an outer projection 46 on a stop surface 47 of the coupling sleeve 26 of the inner tube 9 of its own extension drill rod 3, 3 '.
  • the outer projection 46 is designed as an annular collar which is interrupted several times on its circumference in order to allow the return liquid to pass in the second end position.
  • Each inner tube 7 is biased into the first end position by a return spring 48.
  • the return spring 48 is supported on the one hand on an outer support surface 49 of the inner tube 7 and on the other hand on an inner support 50 of the intermediate tube 9.
  • the inner support 50 is located at the transition from the upper part 19 to the ordinary intermediate pipe 9 and has axial openings 51 for the return liquid.
  • a stop sleeve 52 is also inserted for a lower travel limitation of the outer projection 46.
  • the holes 32 are in the coupling sleeve 26 through the seal 39 of the valve head 35 its own post boring bar 3, 3 'sealed so that return liquid can not leak.
  • the holes 32 are connected through the valve head 36 of the adjacent post boring bar 3 'via a third connecting channel 53 with the intermediate channel 8 of the adjacent post boring bar 3'.
  • the return liquid can flow out through sufficiently large cross sections.
  • the coupling sleeve 26 has at its outer axial end an insertion funnel 54 for the intermediate tube 9 of the adjacent post boring bar 3 '. This facilitates the coupling of the drill rods 3, 3 'together.
  • Fig. 2 details of the extension drill string 1 are shown enlarged.
  • FIG. 3 shows the lower end of the down-the-hole hammer 5 following the lower end of FIG. 1.
  • a guide sleeve 55 for an insertion end 56 of an impact drilling tool 57 is screwed onto the housing 16.
  • the percussion drilling tool 57 has a flushing channel system 58 which is supplied with flushing medium through the bore 18.
  • Fig. 4 shows practically the upper end of the extension drill rod 1.
  • a connector 59 for an output shaft 60 of a rotary drive 61, only indicated, is shown.
  • the lower end of the connecting piece 59 which is not shown in FIG. 4, is designed in the same way as the lower end of the adjacent extension drill rod 3 'shown in FIG. 1'.
  • the length of the drill rods 3, 3 ' can be, for example, 6 to 7m.
  • a connecting piece 63 of the output shaft 60 is screwed into an upper connecting sleeve 62 of the connecting piece 59.
  • the output shaft 60 runs in a non-rotatable hub 64 of a rotary feedthrough 65.
  • the output shaft 60 is provided with only indicated, known longitudinal teeth which are in engagement with a hollow shaft gear of the rotary drive 61, which is also known per se.
  • the rotary drive 61 can be advanced and retracted in a manner known per se along a mount (not shown). When the rotary drive 61 is advanced, in addition to the rotation about the longitudinal axis 2 the downward drilling rod 1 is given a downward thrust. On the other hand, when the rotary drive 61 is pulled back, the additional drill rod 1 is pulled out of the borehole.
  • a central, concentric chamber 66 is formed in the output shaft 60.
  • the chamber 66 extends from the end 67 of the output shaft 60 facing the connection piece 59 into the hub 64.
  • a first end 68 of an intermediate tube 69 is kept sealed in the chamber 66 by a seal 70.
  • the intermediate tube 69 extends through the creation of an outer channel 71 for the flushing medium through an outer tube 72 of the connector 59.
  • a second, not shown, lower end of the intermediate tube 69 is, as mentioned, corresponding to the lower end of the intermediate tube 9 of the extension boring bars 3, 3 '.
  • An inner tube 74 extends into the chamber 66 and through the intermediate tube 69, creating an intermediate channel 73 for the return liquid.
  • the inner tube 74 defines an inner channel 75 for the pressure fluid and is in the direction of the longitudinal axis 2 relative to the intermediate tube 69 between the aforementioned first End position and the aforementioned second end position can be moved.
  • first lower end of the inner tube 74 is, as mentioned, formed in the same way as the lower end of the inner tube 7 of the drill rods 3, 3 'and acts in the same way in the two end positions with the second end of the intermediate tube 69 together.
  • a second end 76 of the inner tube 74 is sealed on the outside from a wall 77 of the chamber 66 by seals 78 and 79 and can be pushed into the second end position by an actuating fluid.
  • the hydraulic fluid is used as the actuating fluid.
  • the hydraulic fluid is supplied to the hub 64 at a hydraulic fluid connection 80, sealed by seals 81 and 82.
  • the second end 76 of the inner tube 74 is sealed off from the wall 77 by a bushing 83 which is inserted into the chamber 66 and carries the seals 78, 79 and is guided in the radial direction.
  • the socket 83 is supported at the bottom on the first end 68 of the intermediate tube 69 and at the top on a spacer sleeve 84.
  • a pressure fluid space 85 is defined by the socket 83 within the chamber 66 and is connected to the pressure fluid connection 80 via bores 86 in the output shaft 60.
  • a return space 87 of the chamber 66 which cannot be acted upon by the pressure fluid is constantly connected on the one hand to the intermediate channel 73 and on the other hand to a return connection 88 of the hub 64.
  • the return port 88 is sealed off from the output shaft 60 by seals 89 and 90 and is connected to the return chamber 87 by bores 91 in the output shaft 60.
  • the inner channel 75 widens towards the second end 76 of the inner tube 74.
  • An annular end edge 92 of the second end 76 interacts as a valve body with a valve seat 94 which is movably mounted in the direction of the longitudinal axis 2 and is biased by a spring 93 in an opening direction.
  • the valve seat 94 has radial webs 95 on its upper side, which always keep the valve seat 94 at a distance from an end wall 96 of the chamber 66. Thus, the upper surface of the valve seat 94 is always connected to the pressure fluid connection 80.
  • the valve seat 94 moves against a stop 98, which is axially stationary relative to the output shaft 60, on the upper side of the bush 83.
  • the annular end edge 92 is lifted off the valve seat 94 and the valve seat 94 by the spring 93 moved back to its starting position in the opening direction.
  • the hydraulic fluid can in this way Inflow inner channel 75. Because of the expansion of the inner tube 74 at its upper end, the pressure fluid exerts a downward resulting holding force on the strand of the inner tube 74, 7. This holding force holds the strand of the inner tubes 74, 7 in its second end position against the force of the return springs 48, 97.
  • flushing channels 99 are provided in the wall of the output shaft 60, which connect a flushing connection 100 of the hub 64, sealed by seals 101 and 102, to the outer channel 71 of the connecting piece 59.
  • the second end position of the string of inner tubes 74, 7 held by the pressure fluid in the aforementioned manner is secured by a mechanical locking device 103. Without the locking device 103, if the pressure fluid was briefly switched off or the pressure of the pressure fluid dropped, the strand of the inner tubes 74, 7 would immediately move upward in the direction of the first end position under the action of the return springs 48, 97. When the hydraulic fluid pressure was rebuilt, the strand of inner tubes 74, 7 would then move again in the direction of the second end position. Such axial movements of the inner tubes 74, 7 due to pressure fluctuations or failures are undesirable because they lead to unnecessary wear and the supply of hydraulic fluid to the down-the-hole hammer 5. The locking device 103 prevents these disadvantages.
  • the locking device 103 has an axially fixed at the second end 76 of the inner tube 74 the output shaft 60 extends through rod 104.
  • the rod 104 is sealed off from the output shaft 60 by a seal 105.
  • the valve seat 94 is slidably mounted on the rod 104.
  • a bushing 106 is screwed with an outer, radial groove 107 formed as an annular groove.
  • a plurality of locking elements 108 designed as balls and locked with respect to the output shaft 60, engage in the recess 107.
  • the locking elements 108 are actuated by a locking sleeve 109 held displaceably on the output shaft 60.
  • the locking sleeve 109 is biased by a spring 110 into a locking position activating the locking elements 108.
  • the locking sleeve 109 has on the inside an extension 111 designed as an annular groove, which receives the locking elements 108 in an axial release position of the locking sleeve 109.
  • the locking sleeve 109 is drawn in its lower, locking position on the right side of the longitudinal axis 2.
  • the locking is only released when the rotary drive 61 is retracted upwards in FIG. 4.
  • the rotary drive 61 abuts a lower stop surface 112 of the locking sleeve 109 and pushes the locking sleeve 109 upwards until the lock is released.
  • the pressure fluid at the pressure fluid connection 80 is normally already switched off, so that the inner tubes 74, 7 can immediately move into their first end position under the action of the return springs 48, 97.
  • the elements of the locking device 103 then take the one on the left in FIG. 1 drawn relative positions.
  • the lower end of the rod 104 has a head 113 which extends outward into contact with the inner tube 74 and is fixed there in the axial direction by a locking ring 114.
  • the head 113 has axial openings 115 for the pressure fluid.
  • Fig. 5 shows important items of the drill rod 3 and the neighboring drill rod 3 'in a separate representation.
  • Each inner tube 7 is provided below the openings 37 with a shoulder 116, from which the inner tube 7 has a larger diameter downwards.
  • the mechanical locking device 103 (FIG. 4) can be relieved during operation of the supplementary drill rod 1.
  • FIG. 6 shows a different type of axial displacement of the inner tube 74 compared to FIG. 4.
  • the same parts as in FIG. 4 are provided with the same reference numbers in FIG. 6.
  • the second end 76 of the inner tube 74 is designed as a piston and is guided in a sealed manner in a cylinder space 117 of the chamber 66 by a seal 118.
  • a stepped, annular end face 119 of the second end 76 is continuously connected to an actuating fluid connection 120 of the hub 64.
  • the end of the rod 104 of the locking device 103 is screwed into the second end 76 from above.
  • the strand can be moved axially out of the inner tubes 74, 7 by controlling the actuating fluid at the actuating fluid connection 120 independently of the pressure fluid at the pressure fluid connection 80.

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Abstract

Jede Nachsetzbohrstange (3,3') weist ein Außenrohr (11), ein Zwischenrohr (9) und ein Innenrohr (7) auf. Das Innenrohr (7) umschließt einen Innenkanal (6) für Druckflüssigkeit. Zwischen dem Innenrohr (7) und dem Zwischenrohr (9) besteht ein Zwischenkanal (8) für Rücklaufflüssigkeit, und zwischen dem Außenrohr (11) und dem Zwischenrohr (9) führt ein Außenkanal (10) ein Spülmedium. Das Innenrohr (7) ist gegen die Kraft einer Rückstellfeder (48) nach unten hin verschiebbar und drückt dabei das axial fluchtende Innenrohr (7) der unteren Nachsetzbohrstange (3) ebenfalls nach unten in eine zweite Endstellung. Nur in der zweiten Endstellung kann Druckflüssigkeit von dem einen Innenkanal (6) in den darunter befindlichen Innenkanal (6) über einen ersten Verbindungskanal (30) strömen und kann die Rücklaufflüssigkeit von dem einen Zwischenkanal (8) in den darüber befindlichen Zwischenkanal (8) durch einen zweiten Verbindungskanal (31) gelangen. In der anderen, ersten Endstellung der Innenrohr (7) sind die Innenkanäle (6) und die Zwischenkanäle (8) jeder Nachsetzbohrstange (3,3') abgesperrt, so daß keine Flüssigkeit verloren gehen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Nachsetzbohrgestänge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei einem bekannten Nachsetzbohrgestänge 60 dieser Art (EP-B1- 0 022 865) weist jede Nachsetzbohrstange 60a, 60b an jedem Ende ein selbsttätiges Ventil 65 für die Druck­flüssigkeit in dem Innenkanal 30 und ein weiteres selbst­tätiges Ventil 65 für die Rücklaufflüssigkeit in dem Zwischenkanal 40 auf. Beim Kuppeln zweier Nachsetzbohr­stangen 60a, 60b öffnen alle vier Ventile 65 sofort, so daß eine gewisse Flüssigkeitsmenge austreten kann. Aus dem gleichen Grund sind Flüssigkeitsleckagen beim Trennen zweier Nachsetzbohrstangen 60a, 60b unvermeidlich. Durch die Ventile 65 wird der freie Strömungsquerschnitt des Innenkanals 30 und des Zwischenkanals 40 ungünstig verringert. Ferner sind die Ventile 65 kompliziert und von verhältnismäßig geringer Masse, so daß durch den pulsierenden Imlochbohrhammer sich Flüssigkeits­schwingungen in dem Innen- (30) und Zwischenkanal 40 auf die Ventile 65 übertragen und die Ventile beschädigen können. Bei einer Undichtigkeit an einer Nachsetzbohr­stange 60a, 60b muß das Nachsetzbohrgestänge 60 aus dem Bohrloch gezogen und die Schadenstelle unter fort­dauerndem Flüssigkeitsverlust mühsam gesucht werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Nachsetz­bohrgestänge und seine Handhabung zu vereinfachen und Leckagen auf ein Minimum zu beschränken.
  • Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge­löst. Die Druckflüssigkeit treibt den Imlochbohrhammer an und kann in ausreichender zeitlicher Menge bereitge­stellt und rückgeführt werden, weil erfindungsgemäß ver­hältnismäßig große freie Querschnitte sowohl im Innen­kanal als auch im Zwischenkanal geschaffen sind. Dadurch kann bei gegebener Leistung der Durchmesser des Nachsetz­bohrgestänges verhältnismäßig klein gehalten werden. Die Ventilvorrichtung an den Enden jeder Nachsetzbohrstange wurde entscheidend verbessert. Bestandteil der Ventil­vorrichtung sind die gesamten Innenrohre, die erst nach der vollständigen Kupplung der Nachsetzbohrstangen mit­einander axial verschoben werden und erst dann die Strömungswege für Druckflüssigkeit und Rücklaufflüssig­keit freigeben. Wegen der verhältnismäßig großen Masse der Innenrohre als bewegte Ventilteile werden diese durch Betriebsschwingungen in den Flüssigkeitssäulen praktisch nicht beeinflußt. Dadurch werden Beanspruchung und Ver­schleiß der Ventilteile stark herabgesetzt. Bei einer Trennung von Nachsetzbohrstangen entweder voneinander oder vom Anschlußstück dem Imlochbohrhammers oder vom An­schlußstück des Drehantriebs werden zunächst sämtliche Ventilvorrichtung gleichzeitig durch Verschiebung aller Innenrohre geschlossen, so daß die eingentliche Trennung bei voll geschlossenem und abgedichteten Flüssigkeits­system erfolgt. Dadurch entstehen nur äußerst geringe Leckmengen der Flüssigkeit als Ablauf jetzt freier und bis dahin von der Flüssigkeit benetzter Flächen. Sollte eine Nachsetzbohrstange oder der Imlochbohrhammer leck werden, braucht der Bedienungsmann nicht das gesamte Nachsetzbohrgestänge auszubauen, bevor keine Flüssigkeit mehr verloren wird. Vielmehr schließt der Bedienungsmann durch gleichzeitige axiale Verschiebung aller Innenrohre gleichzeitig sämtliche Ventile, so daß von diesem Zeit­punkt an Flüssigkeit allenfalls noch aus dem defekten Element des Nachsetzbohrgestänges austreten kann jedoch nicht mehr aus den weiterhin einwandfreien Elementen des Nachsetzbohrgestänges. Dadurch wird der potentielle Flüssigkeitsverlust bei einer Leckage stark herabgesetzt.
  • Gemäß Anspruch 2 gelangt die Druckflüssigkeit auf ein­fache Weise zu dem Imlochbohrhammer.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist jede Ventilvor­richtung bei entkuppelter Nachsetzbohrstange selbst­tätig verschlossen.
  • Gemäß Anspruch 4 sind Herstellung und Handhabung der Nachsetzbohrstange erheblich erleichtert. Die Kupplungs­hülse kann z.B. in das Zwischenrohr eingeschraubt sein und gestattet einen schnellen und mühelosen Austausch aller wesentlichen Dichtungen im Bereich der Ventilvor­richtung. So sind Wartung und Reparatur der Nachsetz­bohrstangen stark erleichtert.
  • Gemäß Anspruch 5 ergibt sich eine sichere Kupplung be­nachbarter Zwischenrohre. Die von der Flüssigkeit be­ netzten und nach der Entkupplung freien Oberflächen dieser Verbindung sind äußerst gering, führen zu entsprechend geringen Flüssigkeitsleckmengen und sind wegen ihrer glatten Oberflächen leicht zu reinigen bzw. sauberzuhalten.
  • Die Merkmale des Anspruchs 6 dienen der leichteren Kupplung der Elemente des Nachsetzbohrgestänges.
  • Gemäß Anspruch 7 ist eine einfache und betriebssichere Kupplung der letzten Nachsetzbohrstange mit dem Drehan­trieb geschaffen. Auch in diesem Bereich stehen für alle Kanäle ausreichend große Strömungsquerschnitte zur Ver­fügung. Die Verschiebung des Innenrohrs im Bereich der Drehdurchführung erfolgt gegen und durch Federkraft.
  • Die Merkmale des Anspruchs 8 dienen zur einfachen und be­triebssicheren Unterteilung der Kammer und zur sicheren Führung des Innenrohrs.
  • Gemäß Anspruch 9 ist eine betriebssichere Führung der Rücklaufflüssigkeit gewährleistet.
  • Durch die Erweiterung des Innenrohrs gemäß Anspruch 10 er­gibt sich eine resultierende hydraulische Haltekraft durch die Druckflüssigkeit im gekuppelten Zustand. Es wird ohne durchströmende Druckflüssigkeit gekuppelt und entkuppelt. Dadurch werden die Dichtungen geschont und Leckagen ver­mieden.
  • Als Betätigungsfluid gemäß Anspruch 11 kommt insbesondere Hydraulikflüssigkeit in Betracht. So ist die Betätigung der Ventilvorrichtungen unabhängig von dem Lieferdruck der Druckflüssigkeit.
  • Gemäß Anspruch 12 ist auch das Spülmedium, insbesondere Druckluft, in ausreichend großen Strömungsquerschnitten bereitzustellen.
  • Durch die Verriegelungsvorrichtung gemäß Anspruch 13 werden die Innenrohre als Teile der Ventilvorrichtungen auch dann in ihrer zweiten oder öffnenden Enstellung ge­halten, wenn es zu kurzzeitigem Abschalten oder Absinken des Lieferdrucks der Druckflüssigkeit kommt. Außerdem trägt die Verriegelungsvorrichtung dazu bei, daß eine Be­einflussung der Innenrohre durch Betriebsschwingungen in den Flüssigkeitssäulen verhindert wird.
  • Die Merkmale des Anspruchs 14 führen zu einer konstruktiv besonders vorteilhaften Verriegelungsvorrichtung, die außerdem eine optische Kontrolle der axialen Stellung der Innenrohre und damit der Ventilvorrichtungen ermöglicht.
  • Gemäß Anspruch 16 ist die Handhabung weiter abgesichert und vereinfacht.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­spielen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Nach­setzbohrgestänges, links und rechts von der Längsachse in unterschiedlichen Endstellungen,
    • Fig. 2 die Schnittansicht nach Linie II-II in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
    • Fig. 3 einen Längsschnitt durch das untere Ende eines an das nachsetzbohrgestänge gemäß Fig. 1 angeschlossenen Imlochbohrhammers,
    • Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Anschlußstück und eine Drehdurchführung am oberen Ende des Nachsetzbohr­gestänges gemäß Fig. 1, wiederum je zur Hälfte in den beiden Endstellungen,
    • Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Enden benachbarter Nachsetzbohrstangen in gegenüber Fig. 1 getrennter Darstellung und
    • Fig. 6 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 4 durch eine andere Ausführungsform der Drehdurchführung.
  • Fig. 1 zeigt ein Nachsetzbohrgestänge 1, dessen be­wegliche Teile sich links von der Längsachse 2 in einer ungekuppelten ersten Endstellung und rechts von der Längsachse 2 in einer gekuppelten zweiten Endstellung befinden. In Fig. 1 sind von dem Nachsetzbohrgestänge 1 eine Nachsetzbohrstange 3 und eine benachbarte Nachsetz­ bohrstange 3′ gezeigt. Die Einzelteile der Nachsetzbohr­stangen 3, 3′ und weiterer, in Fig. 1 nicht gezeichneter Nachsetzbohrstangen sind identisch, so daß sie mit gleichen Bezugszahlen versehen sind.
  • An das untere Ende der Nachsetzbohrstange 3 ist ein Anschlußstück 4 für einen hydraulisch angetriebenen Imlochbohrhammer 5 angesetzt, dessen Hauptteil in Fig. 1 fortgelassen wurde, da der von an sich bekannter Bauart ist.
  • Jede Nachsetzbohrstange 3, 3′ weist ein einen Innenkanal 6 für Druckflüssigkeit umschließendes Innenrohr 7, ein mit dem Innenrohr 7 einen Zwischenkanal 8 für Rücklauf­flüssigkeit definierendes Zwischenrohr 9 und ein mit dem Zwischenrohr 9 einen Außenkanal 10 für ein Spülmedium, z.B. Druckluft, definierendes Außenrohr 11 auf.
  • Die Strömungsrichtungen der vorerwähnten Medien sind in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet. Die Druckflüssigkeit dient zum Antrieb des Imlochbohrhammers 5 und wird nach dortiger Arbeitsleistung als Rücklaufflüssigkeit in dem Zwischen­kanal 8 zurückgeleitet.
  • Mit dem unteren Ende des Außenrohrs 11 der Nachsetzbohr­stange 3′ ist ein Anschlußstutzen 12 verschweißt, der mit einem konischen, vorzugsweise mehrgängigen Gewinde in eine Anschlußmuffe 13 der Nachsetzbohrstange 3 einge­schraubt ist. Der Anschlußstutzen 12 der Nachsetzbohr­stange 3 ist in eine Anschlußmuffe 14 des Anschlußstücks 4 eingeschraubt.
  • Mit dem unteren Ende des Anschlußstücks 4 ist in an sich bekannter Weise ein Außenrohr 15 des Imlochbohrhammers 5 abgedichtet verschraubt. In einem Gehäuse 16 des Imloch­ bohrhammers 5 ist, durch die Druckflüssigkeit antreibbar, ein Schlagkolben 17 des Imlochbohrhammers 5 geführt. In an sich bekannter Weise ist der Schlagkolben 17 mit einer mittigen Bohrung 18 für das Spülmedium versehen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist zur Fertigungs­vereinfachung die Anschlußmuffe 13 einstückig mit einem oberen Teil 19 des Zwischenrohrs 9 ausgebildet. Mit diesem oberen Teil 19 ist das eingentliche Zwischenrohr 9 längs einer Schweißnaht 20 verschweißt. Das Außenrohr 11 ist mit der Anschlußmuffe 13 längs einer Schweißnaht 21 ver­schweißt. Am Übergang von der Anschlußmuffe 13 in das obere Teil 19 sind über den Umfang verteilt vier Durch­brechungen 22 (Fig. 2) für das Spülmedium vorgesehen.
  • Das Zwischenrohr 9 wird durch nicht dargestellte Mittel in zumindest annähernd gleichbleibendem radialen Abstand von dem Außenrohr 11 gehalten. Solche Mittel sind z.B. in der DE-Offenlegungsschrift 30 15 695 offenbart.
  • Das Zwischenrohr 9 der Nachsetzbohrstange 3 ragt unten aus dem Anschlußstutzen 12 heraus und in eine Aufnahme­öffnung 23 des Anschlußstücks 4 hinein, gegenüber der es durch eine Dichtung 24 abgedichtet ist.
  • In ähnlicher Weise ragt ein unteres Ende des Zwischen­rohrs 9 der Nachsetzbohrstange 3′ in eine Aufnahmeöffnung 25 einer Kupplungshülse 26 hinein. Die Kupplungshülse 26 ist längs eines Gewindes 27 in das obere Teil 19 soweit eingeschraubt, bis ihr unteres Ende zur Anlage in einer Schulter 28 des oberen Teils 19 gelangt. Die Kupplungs­hülse ist durch eine Dichtung 29 gegenüber dem oberen Teil 19 abgedichtet. Die Kupplungshülse 26 bildet auf diese Weise einen Bestandteil des Zwischenrohrs 9 und weist an ihrer Innenseite einen ersten Verbindungskanal 30 auf, der sich als Ringnut in Umfangsrichtung erstreckt.
  • Zwischen der Kupplungshülse 26 und dem oberen Teil 19 ist ferner ein ringnutartiger zweiter Verbindungskanal 31 ausgebildet, der ständig einerseits mit dem Zwischen­kanal 8 und andererseits mit vier über den Umfang gleich­mäßig verteilten Löchern 32 in der Kupplungshülse 26 ver­bunden ist.
  • Jedes Innenrohr 7 ist in Richtung der Längsachse 2 relativ zu dem Zwischenrohr 9 zwischen der in Fig. 1 links von der Längsachse 2 dargestellten ersten Endstellung und der in Fig. 1 rechts von der Längsachse 2 dargstellten zweiten Endstellung verschiebbar. Jedes Innenrohr 7 weist an jedem Ende eine undurchlässige Stirnwand 33 und 34 und einen Ventilkopf 35 und 36 auf. Jeder Ventilkopf ist mit vier über den Umfang gleichmäßig verteilten Durchbrechungen 37 und 38 versehen.
  • In der ersten Endstellung ist der Ventilkopf 35 durch Dichtungen 39 und 40 gegenüber der Kupplungshülse 26 des Zwischenrohrs 9 abgedichtet. In der ersten Endstellung ist ferner der Ventilkopf 36 durch Dichtungen 41 und 42 gegenüber dem unteren Ende des Zwischenrohrs 9 seiner eigenen Nachsetzbohrstange 3, 3′ abgedichtet.
  • In der zweiten Endstellung ist der Ventilkopf 35 durch die Dichtung 40 gegenüber der Kupplungshülse 26 des Zwischenrohrs 9 seiner eigenen Nachsetzbohrstange 3,3′ abgedichtet. In der zweiten Endstellung ist der andere Ventilkopf 36 durch die Dichtung 42 entweder gegenüber der Kupplungshülse 26 des Zwischenrohrs 9 der näch­sten Nachsetzbohrstange 3 oder gegenüber einer Auf­nahmeöffnung 43 des Anschlußstücks 4 abgedichtet. In der zweiten Endstellung liegen die Stirnwände 33, 34 benach­barter Nachsetzbohrstangen 3,3′ aneinander an, wobei die seitlichen Durchbrechungen 37, 38 der benachbarten Ventil­ köpfe 35,36 über den ersten Verbindungskanal 30 in der Kupplungshülse 26 miteinander verbunden sind. Dadurch stehen in dieser zweiten Endstellung auch die Innenkanäle 6 benachbarter Nachsetzbohrstangen 3, 3′ miteinander in Verbindung.
  • In der zweiten Endstellung stehen die Durchbrechungen 38 des Ventilkopfs 36 der untersten Nachsetzbohrstange 3 über eine ringförmige Ausnehmung 44 in der Aufnahme­öffnung 43 in Verbindung mit einem Zuführkanal 45 des Anschlußstücks 4. Durch den Zuführkanal 45 wird die Druck­flüssigkeit dem Imlochbohrhammer 5 in an sich bekannter Weise zugeführt.
  • Jedes Innenrohr 7 liegt in der ersten Endstellung mit einem äußeren Vorsprung 46 an einer Anschlagfläche 47 der Kupplungshülse 26 des Innenrohrs 9 der eigenen Nach­setzbohrstange 3, 3′ an. Der äußere Vorsprung 46 ist als ringförmiger Bund ausgebildet, der an seinem Umfang mehr­fach unterbrochen ist, um der Rücklaufflüssigkeit in der zweiten Endstellung das Passieren zu ermöglichen.
  • Jedes Innenrohr 7 ist in die erste Endstellung durch eine Rückstellfeder 48 vorgespannt. Die Rückstellfeder 48 ist einerseits an einer äußeren Stützfläche 49 des Innenrohrs 7 und andererseits an einer inneren Stütze 50 des Zwi­schenrohrs 9 abgestützt. Die innere Stütze 50 befindet sich am Übergang von dem oberen Teil 19 zu dem eingent­lichen Zwischenrohr 9 und weist axiale Durchbrechungen 51 für die Rücklaufflüssigkeit auf. In das obere Teil 19 ist ferner eine Anschlaghülse 52 für eine untere Wegbegrenzung des äußeren Vorsprungs 46 eingesetzt.
  • In der ersten Endstellung sind die Löcher 32 in der Kupplungshülse 26 durch die Dichtung 39 des Ventilkopfs 35 der eigenen Nachsetzbohrstange 3, 3′ abgedichtet, so daß Rücklaufflüssigkeit nicht auslaufen kann. In der zweiten Endstellung dagegen sind die Löcher 32 durch den Ventil­kopf 36 der benachbarten Nachsetzbohrstange 3′ über einen dritten Verbindungskanal 53 mit dem Zwischenkanal 8 der benachbarten Nachsetzbohrstange 3′ verbunden. So kann in der zweiten Endstellung die Rücklaufflüssigkeit durch ausreichend große Querschnitte abströmen.
  • Die Kupplungshülse 26 weist an ihrem äußeren axialen Ende einen Einführungstrichter 54 für das Zwischenrohr 9 der benachbarten Nachsetzbohrstange 3′ auf. Dies erleichtert das Kuppeln der Nachsetzbohrstangen 3, 3′ miteinander.
  • In Fig. 2 sind Einzelheiten des Nachsetzbohrgestänges 1 vergrößert dargestellt.
  • Fig. 3 stellt im Anschluß an das untere Ende der Fig. 1 das untere Ende des Imlochbohrhammers 5 dar. Auf das Ge­häuse 16 ist eine Führungshülse 55 für ein Einsteckende 56 eines Schlagbohrwerkzeugs 57 aufgeschraubt. Das Schlag­bohrwerkzeug 57 weist ein Spülkanalsystem 58 auf, das durch die Bohrung 18 mit Spülmedium versorgt wird.
  • Fig. 4 zeigt praktisch das obere Ende des Nachsetzbohr­gestänges 1. Es ist ein Anschlußstück 59 für eine Ab­triebswelle 60 eines nur angedeuteten Drehantriebs 61 dargestellt. Das in Fig. 4 nicht gezeichnete untere Ende des Anschlußstücks 59 ist in der gleichen Weise ausge­bildet wie das in Fig. 1 gezeichnete untere Ende der benachbarten Nachsetzbohrstange 3′. Mit dem unteren Ende des Anschlußstücks 59 wird also die jeweils oberste be­nachbarte Nachsetzbohrstange 3′ gekuppelt. Die Länge der Nachsetzbohrstangen 3, 3′ kann z.B. 6 bis 7m betragen.
  • In eine obere Anschlußmuffe 62 des Anschlußstücks 59 ist ein Anschlußstutzen 63 der Abtriebswelle 60 einge­schraubt. Oberhalb des Anschlußstutzens 63 läuft die Abtriebswelle 60 in einer drehfesten Nabe 64 einer Dreh­durchführung 65. Oberhalb der Drehdurchführung 65 ist die Abtriebswelle 60 mit einer nur angedeuteten, an sich be­kannten Längsverzahnung versehen, die im Eingriff steht mit einem ebenfalls an sich bekannten Hohlwellengetriebe des Drehantriebs 61. Der Drehantrieb 61 ist in an sich be­kannter Weise entlang einer nicht gezeichneten Lafette vorschiebbar und rückziehbar. Beim Vorschieben des Dreh­antriebs 61 wird dem Nachsetzbohrgestänge 1 außer der Drehung um die Längsachse 2 eine nach unten gerichtete Vorschubkraft erteilt. Beim Zurückziehen des Drehantriebs 61 wird dagegen das Nachsetzbohrgestänge 1 aus dem Bohrloch herausgezogen.
  • In der Abtriebswelle 60 ist eine mittige, konzentrische Kammer 66 ausgebildet. Die Kammer 66 erstreckt sich von dem dem Anschlußstück 59 zugewandten Ende 67 der Abtriebs­welle 60 bis in die Nabe 64. An dem Ende 67 ist in der Kammer 66 ein erstes Ende 68 eines Zwischenrohrs 69 durch eine Dichtung 70 abgedichtet gehalten. Das Zwischenrohr 69 erstreckt sich unter Schaffung eines Außenkanals 71 für das Spülmedium durch ein Außenrohr 72 des Anschluß­stücks 59 hindurch. Ein zweites, nicht gezeichnetes unteres Ende des Zwischenrohrs 69 ist, wie erwähnt, entsprechend dem unteren Ende des Zwischenrohrs 9 der Nachsetzbohr­stangen 3, 3′ ausgebildet.
  • In die Kammer 66 und durch das Zwischenrohr 69 hindurch erstreckt sich unter Schaffung eines Zwischenkanals 73 für die Rücklaufflüssigkeit ein Innenrohr 74. Das Innen­rohr 74 definiert einen Innenkanal 75 für die Druck­flüssigkeit und ist in Richtung der Längsachse 2 relativ zu dem Zwischenrohr 69 zwischen der vorerwähnten ersten Endstellung und der vorerwähnten zweiten Endstellung ver­schiebbar.
  • Ein nicht gezeichnetes, erstes unteres Ende des Innen­rohrs 74 ist, wie erwähnt, in der gleichen Weise ausge­bildet wie das untere Ende des Innenrohrs 7 der Nach­setzbohrstangen 3, 3′ und wirkt in der gleichen Weise in den beiden Endstellung mit dem zweiten Ende des Zwischenrohrs 69 zusammen.
  • Ein zweites Ende 76 des Innenrohrs 74 ist außen gegen­über eine Wand 77 der Kammer 66 durch Dichtungen 78 und 79 abgedichtet und kann durch ein Betätigungsfluid in die zweite Endstellung geschoben werden.
  • Im Fall der Fig. 4 wird die Druckflüssigkeit als Be­tätigungsfluid herangezogen. Die Druckflüssigkeit wird der Nabe 64 an einem Druckflüssigkeitanschluß 80, abge­dichtet durch Dichtungen 81 und 82, zugeführt.
  • Das zweite Ende 76 des Innenrohrs 74 ist durch eine in die Kammer 66 eingesetzte Buchse 83, welche die Dich­tungen 78, 79 trägt, gegenüber der Wand 77 abgedichtet und in radialer Richtung geführt. Die Buchse 83 stützt sich unten auf dem ersten Ende 68 des Zwischenrohrs 69 und oben an einer Distanzhülse 84 ab. Durch die Buchse 83 ist innerhalb der Kammer 66 ein Druckflüssigkeitsraum 85 definiert, der über Bohrungen 86 in der Abtriebswelle 60 in Verbindung mit dem Druckflüssigkeitsanschluß 80 steht.
  • Ein nicht mit der Druckflüssigkeit beaufschlagbarer Rück­laufraum 87 der Kammer 66 ist ständig einerseits mit dem Zwischenkanal 73 und andererseits mit einem Rücklaufan­schluß 88 der Nabe 64 verbunden. Der Rücklaufanschluß 88 ist durch Dichtungen 89 und 90 gegenüber der Abtriebs­welle 60 abgedichtet und durch Bohrungen 91 in der Ab­triebswelle 60 mit dem Rücklaufraum 87 verbunden.
  • Der Innenkanal 75 erweitert sich zu dem zweiten Ende 76 des Innenrohr 74 hin. Eine ringförmige Stirnkante 92 des zweiten Endes 76 wirkt als Ventilkörper mit einem in Richtung der Längsachse 2 beweglich gelagerten, durch eine Feder 93 in eine Öffnungsrichtung vorgespannten Ventil­sitz 94 zusammen. Der Ventilsitz 94 weist auf seiner Ober­seite radiale Stege 95 auf, die den Ventilsitz 94 stets in einem Abstand von einer Stirnwand 96 der Kammer 66 halten. So ist die obere Fläche des Ventilsitzes 94 stets mit dem Druckflüssigkeitsanschluß 80 verbunden.
  • Wenn nun der Druckflüssigkeitsanschluß 80 mit Druck­flüssigkeit beaufschlagt wird, befinden sich alle be­weglichen Teile des Nachsetzbohrgestänges 1 in der in Fig. 4 links von der Längsachse 2 dargstellten ersten Endstellung. Die Druckflüssigkeit gerät auf die Oberseite des Ventilkörpers 94 und drückt den Ventilkörper 94 und das Innenrohr 74 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 97 nach unten. Entsprechend Fig. 1 legt sich das untere Ende des Innenrohrs 74 sogleich an die obere Stirnwand 33 des Innenrohrs 7 der benachbarten Nachsetzbohrstange 3′ an und drückt auch dieses Innenrohr 7 und alle Innenrohre 7 evtl. vorhandener weiterer Nachsetzbohrstangen 3 nach unten in deren zweite Endstellung. Kurz bevor das Innenrohr 74 seine zweite Endstellung erreicht, fährt der Ventilsitz 94 gegen einen relativ zu der Abtriebswelle 60 axial stationären Anschlag 98 an der Oberseite der Buchse 83. Dadurch wird die ringförmige Stirnkante 92 von dem Ventilsitz 94 abge­hoben und der Ventilsitz 94 durch die Feder 93 wieder in seine Ausgangsposition in der Öffnungsrichtung zurückbe­wegt. Die Druckflüssigkeit kann auf diese Weise in den Innenkanal 75 einströmen. Wegen der Erweiterung des Innen­rohrs 74 an seinem oberen Ende übt die Druckflüssigkeit eine abwärtsgerichtete resultierende Haltekraft auf den Strang der Innenrohr 74, 7 aus. Diese Haltekraft hält den Strang der Innenrohre 74, 7 in seiner zweiten End­stellung gegen die Kraft der Rückstellfedern 48, 97.
  • Außerhalb der Kammer 66 sind in der Wand der Abtriebs­welle 60 Spülkanäle 99 vorgesehen, die einen Spül­anschluß 100 der Nabe 64, durch Dichtungen 101 und 102 abgedichtet, mit dem Außenkanal 71 des Anschlußstücks 59 verbinden.
  • Die in der vorerwähnten Weise durch die Druckflüssigkeit gehaltene zweite Endstellung des Strangs der Innenrohre 74, 7 ist durch eine mechanische Verriegelungsvorrichtung 103 gesichert. Ohne die Verriegelungsvorrichtung 103 würde sich bei kurzzeitigem Abschalten der Druckflüssig­keit oder beim Absinken des Drucks der Druckflüssigkeit der Strang der Innenrohre 74, 7 unter der Wirkung der Rückstellfedern 48, 97 sogleich nach oben in Richtung der ersten Endstellung bewegen. Beim Wiederaufbau des Druckflüssigkeitsdrucks würde sich dann der Strang der Innenrohre 74, 7 wieder in Richtung der zweiten End­stellung bewegen. Solche axialen Bewegungen der Innen­rohre 74, 7 aufgrund von Druckschwankungen oder -aus­fällen sind unerwünscht, weil sie zu unnötigem Verschleiß und zur Unterbrechung der Druckflüssigkeitszufuhr zum Imlochbohrhammer 5 führen. Diese Nachteile verhindert die Verriegelungsvorrichtung 103.
  • Die Verriegelungsvorrichtung 103 weist eine an dem zweiten Ende 76 des Innenrohrs 74 axial festgelegte, sich durch die Abtriebswelle 60 hindurch erstreckende Stange 104 auf. Die Stange 104 ist durch eine Dichtung 105 gegenüber der Abtriebswelle 60 abgedichtet. Der Ventilsitz 94 ist auf der Stange 104 verschiebbar gelagert.
  • Auf die Stange 104 ist oben eine Buchse 106 mit einer äußeren, als Ringnut ausgebildeten radialen Vertiefung 107 aufgeschraubt. In der zweiten Endstellung des Innen­rohrs 74 greifen mehrere, als Kugeln ausgebildete, gegen­über der Abtriebswelle 60 verriegelte Verriegelungs­elemente 108 in die Vertiefung 107 ein. Die Verriegelungs­elemente 108 werden durch eine auf der Abtriebswelle 60 verschiebbar gehaltene Verriegelungshülse 109 betätigt. Die Verriegelungshülse 109 ist durch eine Feder 110 in eine die Verriegelungselemente 108 aktivierende Ver­riegelungsstellung vorgespannt. Die Verriegelungshülse 109 weist innen eine als Ringnut ausgebildete Erweiterung 111 auf, welche die Verriegelungselemente 108 in einer axialen Freigabestellung der Verriegelungshülse 109 auf­nimmt.
  • In Fig. 4 ist auf der rechten Seite der Längsachse 2 die Verriegelungshülse 109 in ihrer unteren, verriegelnden Stellung gezeichnet. Die Verriegelung wird erst dann auf­gehoben, wenn der Drehantrieb 61 in Fig. 4 nach oben hin zurückgezogen wird. Dann nämlich stößt der Drehantrieb 61 an eine untere Anschlagfläche 112 der Verriegelungs­hülse 109 und schiebt die Verriegelungshülse 109 nach oben bis zur Aufhebung der Verriegelung. Zu diesem Zeitpunkt ist normalerweise die Druckflüssigkeit an dem Druck­flüssigkeitanschluß 80 schon abgeschaltet, so daß sich die Innenrohre 74, 7 unter die Wirkung der Rückstell­federn 48, 97 sogleich in ihre erste Endstellung be­wegen können. Die Elemente der Verriegelungsvorrichtung 103 nehmen dann die in Fig. 1 auf der linken Seite ein­ gezeichneten Relativstellungen ein.
  • In Fig. 4 weist das untere Ende der Stange 104 einen Kopf 113 auf, der sich nach außen bis in Berührung mit dem Innenrohr 74 erstreckt und dort in axialer Richtung durch einen Sicherungsring 114 festgelegt ist. Der Kopf 113 weist axiale Durchbrechungen 115 für die Druck­flüssigkeit auf.
  • Fig. 5 zeigt wichtige Einzelteile der Nachsetzbohrstange 3 und der benachbarten Nachsetzbohrstange 3′ in ge­trennter Darstellung. Jedes Innenrohr 7 ist unterhalb der Durchbrechungen 37 mit einer Schulter 116 versehen, von der an abwärts das Innenrohr 7 einen größeren Durchmesser aufweist. An der Schulter 116 entsteht eine verhältnis­mäßig kleine Ringfläche, die aber im gekuppelten Zustand der Nachsetzbohrstangen 3, 3′ bei Beaufschlagung mit Druck­flüssigkeit eine gewisse resultierende Kraft nach unten hin gegen die Rückstellfeder 48 auf das Innenrohr 7 aus­übt. Durch diese Maßnahme kann die mechanische Ver­riegelungsvorrichtung 103 (Fig. 4) im Betrieb des Nach­setzbohrgestänges 1 entlastet werden.
  • Fig. 6 zeigt eine gegenüber Fig. 4 andere Art der axialen Verschiebung des Innenrohrs 74. Gleiche Teile wie in Fig. 4 sind in Fig. 6 mit gleichen Bezugszahlen versehen.
  • In Fig. 6 ist das zweite Ende 76 des Innenrohrs 74 als Kolben ausgebildet und in einem Zylinderraum 117 der Kammer 66 durch eine Dichtung 118 abgedichtet geführt. Eine abgesetzte, ringförmige Stirnfläche 119 des zweiten Endes 76 ist ständig mit einem Betätigungsfluidanschluß 120 der Nabe 64 verbunden. In das zweite Ende 76 ist von oben her das Ende der Stange 104 der Verriegelungsvor­richtung 103 eingeschraubt.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 läßt sich der Strang aus den Innenrohren 74, 7 durch Steuerung des Be­tätigungsfluids an dem Betätigungsfluidanschluß 120 unabhängig von der Druckflüssigkeit am Druckflüssigkeits­anschluß 80 axial bewegen.

Claims (16)

1. Nachsetzbohrgestänge (1) zwischen einem Anschluß­stück (4) eines hydraulisch angetriebenen Imloch­bohrhammers (5) und einem Anschlußstück (59) eines längs einer Lafette vorschiebbaren Drehantriebs (61), wobei das Nachsetzbohrgestänge (1) wenigstens eine Nachsetzbohrstange (3,3′) aufweist,
wobei jede Nachsetzbohrstange (3,3′) ein einen Innenkanal (6) für Druckflüssigkeit umschließendes Innenrohr (7), ein mit dem Innenrohr (7) einen Zwischenkanal (8) für Rücklaufflüssigkeit definierendes Zwischenrohr (9) und ein mit dem Zwischenrohr (9) einen Außenkanal (10) für ein Spülmedium definierendes Außenrohr (11) aufweist,
und wobei an jedem axialen Ende jeder Nachsetzbohr­stange (3,3′) eine Ventilvorrichtung vorgesehen ist, die bei entkuppelter Nachsetzbohrstange (3,3′) den Innenkanal (6) und den Zwischenkanal (8) schließt,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Nachsetzbohrstange (3,3′) das Innenrohr (7) in axialer Richtung relativ zu dem Zwischenrohr (9) zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verschiebbar ist,
daß das Innenrohr (7) an jedem Ende eine undurchlässige Stirnwand (33,34) und einen mit wenigstens einer seit­lichen Durchbrechung (37,38) versehenen Ventilkopf (35,36) der Ventilvorrichtung aufweist,
daß jeder Ventilkopf (35,36) in der ersten Endstellung gegenüber dem Zwischenrohr (9) seiner eigenen Nach­setzbohrstange (3;3′) abgedichtet ist,
daß in der zweiten Endstellung der eine Ventilkopf (35) jeder Nachsetzbohrstange (3,3′) gegenüber dem Zwischen­rohr (9) seiner eigenen Nachsetzbohrstange (3,3′) ab­gedichtet ist und der andere Ventilkopf (36) jeder Nachsetzbohrstange (3,3′) entweder gegenüber dem Zwischenrohr (9) der benachbarten Nachsetzbohrstange (3) oder gegenüber einer Aufnahmeöffnung (23) des An­schlußstücks (4) des Imlochbohrhammers (5) abgedichtet ist,
und daß in der zweiten Endstellung Stirnwände (34,33) benachbarter Nachsetzbohrstangen (3,3′) aneinander an­liegen und die seitlichen Durchbrechungen (38,37) der benachbarten Ventilköpfe (36,35) über einen ersten Verbindungskanal (30) in dem Zwischenrohr (9) mitein­ander verbunden sind.
2. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der zweiten Endstellung die wenigstens eine Durchbrechung (38) des in der Aufnahmeöffnung (43) angeordneten Ventilkopfs (36) mit einem Zuführkanal (45) des Anschlußstücks (4) des Imlochbohrhammers (5) verbunden ist.
3. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Innenrohr (7) in der ersten Enstellung mit einem äußeren Vorsprung (46) an einer Anschlagfläche (47) des Zwischenrohrs (9) der eigenen Nachsetzbohrstange (3,3′) anliegt, und daß jedes Innenrohr (7) in die erste Endstellung durch eine Rückstellfeder (48) vorgespannt ist, die einerseits an einer äußeren Stützfläche (49) des Innenrohrs (7) und andererseits an einer axiale Durchbrechungen (51) für die Rücklaufflüssigkeit aufweisenden inneren Stütze (50) des Zwischenrohrs (9) abgestützt ist.
4. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zwischenrohr (9) an einem Ende eine lösbar eingesetzte Kupplungshülse (26) aufweist, an deren Innenseite der erste Verbindungs­kanal (30) vorgesehen ist,
daß auf der Außenseite der Kupplungshülse (26) ein zweiter Verbindungskanal (31) ausgebildet ist, der ständig einerseits mit dem Zwischenkanal (8) und an­dererseits mit wenigstens einem Loch (32) in der Kupp­lungshülse (26) verbunden ist,
und daß das wenigstens eine Loch (32) in der ersten Endstellung durch den Ventilkopf (35) der eigenen Nach­setzbohrstange (3,3′) abgedichtet und in der zweiten Endstellung durch den Ventilkopf (36) der benachbarten Nachsetzbohrstange (3′) über einen dritten Verbindungs­kanal (53) mit dem Zwischenkanal (8) der benachbarten Nachsetzbohrstange (3′) verbunden ist.
5. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Kupplungshülse (26) an ihrem äußeren axialen Ende eine abdichtende (24) Aufnahmeöffnung (25) für ein Ende des Zwischenrohrs (9) der benachbarten Nachsetzbohrstange (3′) aufweist.
6. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (26) an ihrem äußeren axialen Ende einen Einführungstrichter (54) für das Zwischenrohr (9) der benachbarten Nachsetzbohr­stange (3′) aufweist.
7. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Anschlußstück (59) des Drehantriebs (61) drehfest verbundene Ab­triebswelle (60) des Drehantriebs (61) eine mittige, konzentrische Kammer (66) aufweist,
daß die Kammer (66) sich von dem dem Anschlußstück (59) zugewandten Ende der Abtriebswelle (60) bis in eine die Abtriebswelle (60) abgedichtet umgebende Nabe (64) einer Drehdurchführung (65) für die Druckflüssig­keit, die Rücklauffflüssigkeit und das Spülmedium erstreckt,
daß in dem dem Anschlußstück (59) zugewandten Ende der Kammer (66) ein erstes Ende (68) eines Zwischenrohrs (69) abgedichtet gehalten ist, wobei sich das Zwischen­rohr (69) unter Schaffung eines Außenkanals (71) für das Spülmedium durch ein Außenrohr (72) des An­schlußstücks (59) hindurch erstreckt und ein zweites Ende des Zwischenrohrs (69) in abgedichtete (24) Ver­bindung mit dem Zwischenrohr (9) der benachbarten Nach­setzbohrstange (3′) bringbar ist,
daß sich in die Kammer (66) und durch das Zwischenrohr (69) des Anschlußstücks (59) hindurch unter Schaffung eines Zwischenkanals (73) für die Rücklaufflüssigkeit ein Innenrohr (74) erstreckt,
daß das Innenrohr (74) einen Innenkanal (75) für die Druckflüssigkeit definiert und in axialer Richtung relativ zu dem Zwischenrohr (69) zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung verschiebbar ist,
daß ein erstes Ende des Innenrohrs (74) eine undurch­lässige Stirnwand und einen mit wenigstens einer seitlichen Durchbrechung versehenen Ventilkopf auf­weist, wobei der Ventilkopf mit dem gegenüberliegenden Ventilkopf (35) der benachbarten Nachsetzbohrstange (3′) axial fluchtet sowie in der ersten Endstellung abdichtend mit dem zweiten Ende des Zwischenrohrs und in der zweiten Endstellung mit dem gegenüberliegen­den Ventilkopf (35) zusammenwirkt, um den Innenkanal (75) mit dem Innenkanal (6) der benachbarten Nach­setzbohrstange (3′) zu verbinden,
und daß ein zweites Ende (76) des Innenrohrs (74) außen gegenüber einer Wand (77) der Kammer (66) abge­dichtet und durch ein Betätigungsfluid in die zweite Endstellung schiebbar ist.
8. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß das zweite Ende (76) des Innenrohrs (74) durch eine in die Kammer (66) eingesetzte Buchse (83) gegenüber der Wand (77) der Kammer (66) abge­dichtet (78,79) und in radialer Richtung geführt ist,
und daß durch die Buchse (83) innerhalb der Kammer (66) ein Druckflüssigkeitsraum (85) definiert ist.
9. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht mit der Druckflüssigkeit beaufschlagbarer Rücklaufraum (87) der Kammer (66) ständig einerseits mit dem Zwischen­kanal (73) des Anschlußstücks (59) und andererseits mit einem Rücklaufanschluß (88) der Nabe (64) ver­bunden ist.
10. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innenkanal (75) zum zweiten Ende (76) des Innenrohrs (74) hin er­weitert,
daß eine ringförmige Stirnkante (92) des zweiten Endes (76) des Innenrohrs (74) als Ventilkörper mit einem in axialer Richtung beweglich gelagerten, durch eine Feder (93) in eine Öffnungsrichtung vorgespannten Ventilsitz (94) zusammenwirkt,
daß eine Außenfläche (vgl. 95) des Ventilsitzes (94) ständig mit einem das Betätigungsfluid liefernden Druckflüssigkeitsanschluß (80) der Nabe (64) verbunden ist,
und daß bei Einleitung der Druckflüssigkeit in den Druckflüssigkeitanschluß (80), kurz bevor das Innen­rohr (74) seine zweite Endstellung erreicht, der Ventilsitz (94) gegen einen relativ zu der Abtriebs­welle (60) axial stationären Anschlag (98) fährt, worauf der Ventilkörper (vgl. 92) von dem Ventilsitz (94) abhebt, der Ventilsitz (94) durch die Feder (93) wieder in seine Ausgangsposition in der Öffnungsrichtung zurückbewegt wird und die Druckflüssigkeit in den Innenkanal (75) gelangt.
11. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (76) des Innenrohrs (74) als Kolben in einem Zylinderraum (117) der Kammer (66) abgedichtet (118) geführt ist, und daß eine Stirnfläche (119) des zweiten Endes (76) ständig mit einem Betätigungsfluidanschluß (120) der Nabe (64) verbunden ist.
12. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kammer (66) in der Wand der Abtriebswelle (60) wenigstens ein Spülkanal (99) vorgesehen ist, der einen Spülanschluß (100) der Nabe (64) mit dem Außenkanal (71) des An­schlußstücks (59) verbindet.
13. Nachsetzbohrgestänge nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Endstellung des Innenrohrs (74) durch eine Verriegelungsvorrichtung (103) gesichert ist.
14. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 13, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (103) eine an dem zweiten Ende (76) des Innenrohrs (74) axial festgelegte, sich durch die Abtriebswelle (60) hin­durch ersteckende Stange (104) aufweist,
daß die Stange (104) mit wenigstens einer radialen Vertiefung (107) versehen ist, und daß in der zweiten Endstellung des Innenrohrs (74) ein gegenüber der Abtriebswelle (60) verriegeltes Verriegelungselement (108) in die Vertiefung (107) eingreift.
15. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 14, dadurch ge­kennzeichnet, daß das wenigstens eine Verriegelungs­element (108) durch eine auf der Abtriebswelle (60) Verschiebbar gehaltene Verriegelungshülse (109) be­tätigbar ist, daß die Verriegelungshülse (109) durch eine Feder (110) in eine das wenigstens eine Verrie­gelungselement (108) aktivierende Verriegelungsstellung vorgespannt ist, und daß die Verriegelungshülse (109) innen wenigstens eine Erweiterung (111) zur Aufnahme des wenigstens einen Verriegelungselements (108) in einer axialen Freigabestellung der Verriegelungshülse (109) aufweist.
16. Nachsetzbohrgestänge nach Anspruch 15, dadurch ge­kennzeichnet, daß beim Rückziehen des Drehantriebs (61) auf seiner Lafette die Verriegelungshülse (109) durch den Drehantrieb (61) selbsttätig aus ihrer Ver­riegelungsstellung in ihre Freigabestellung ver­schiebbar ist.
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