EP0909362B1 - Bohrwerkzeug für das lufthebeverfahren - Google Patents

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EP0909362B1
EP0909362B1 EP97924882A EP97924882A EP0909362B1 EP 0909362 B1 EP0909362 B1 EP 0909362B1 EP 97924882 A EP97924882 A EP 97924882A EP 97924882 A EP97924882 A EP 97924882A EP 0909362 B1 EP0909362 B1 EP 0909362B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
boring tool
passage
channel
tool according
flushing liquid
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97924882A
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English (en)
French (fr)
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EP0909362A1 (de
Inventor
Fritz Tibussek
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Mhwirth GmbH
Original Assignee
Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
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Publication date
Application filed by Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH filed Critical Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
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Publication of EP0909362B1 publication Critical patent/EP0909362B1/de
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    • E21D1/03—Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws
    • E21D1/06—Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws with shaft-boring cutters

Definitions

  • the invention relates to a device for bringing down of drilling in the ground with discharge of the drilling material according to the air lifting method according to the generic term of Claim 1.
  • the material detached from the cutting elements becomes sucked through a suction opening from the sole, wherein the suction opening centrally on the underside of the tool head or, for example if the tool head is a Pilot tip, at about 1/4 of the diameter be arranged from the middle offset position can.
  • Suction it is not meant that a Suction pump should be installed.
  • a pump is only in the game to inject high pressure air over the drilling tool press the conveyor channel.
  • the hydrostatic pressure on however, the bottom of the drill hole is larger than above in the Conveyor channel in the mixture of water present there, Drilled material and air. Funding actually takes place through the higher pressure in the area of the drilling base, but at least there is a lower pressure in and in the delivery channel in this sense a confluence with a lower area Pressure is used to simplify the expression of "suction" spoken.
  • the suction openings are usually circular or oval executed.
  • some known drilling tools instead of one, several suction openings, distributed over the Effective area of the drilling tool, arranged around a suction the material as close as possible to each cutting element to be able to achieve. This is necessary so the drilling material detached from the cutting elements if possible conveyed away from the bottom of the drill immediately after loosening and the drilling tool is not ineffective on one layer dissolved drillings that have remained on the bottom of the drill is working.
  • the latter arrangement of the suction openings on several radially differently arranged Places requires complex cable routing for connection of the suction openings to the central delivery channel inner cross-section of the drill pipe.
  • a drilling tool is known from US Pat. No. 3,951,220. in which the suction openings are spiral are, so that a flow directed from the outside inwards the rinsing liquid is generated.
  • the disadvantage of this Drilling tool that the flow is not sufficient, larger Take lots of loosened drillings with you.
  • the object of the invention is to provide a drilling tool to create efficient suction behavior with which material almost completely removed from the cutting elements is sucked off the bottom of the borehole without it a repeated engagement of the cutting elements with the already released material is coming.
  • the active surface of the drilling tool head one radial to the center of the drill head cross flow of the rinsing liquid produced whose flow rate is high enough that pick up and take loose material. Doing so achieves a lifting effect by means of the flow rate, which the suction behavior on the active surface and thus the Overall effectiveness of air lifting process increases.
  • the suction opening is as an elongated, downward open, radial extending channel formed in which a cross flow from the outside to the center to the delivery channel of the drill pipe is generated.
  • the suction opening is in the upper wall of which an opening is arranged through which
  • liquid should come in from the area of the drilling base can, so that a higher speed of cross flow is achievable.
  • the channel is preferably closed. Through the to Scope of the channel is closed avoided the cross flow, especially in soft rock causes a "decalcification" of the borehole (claim 4).
  • the duct-shaped suction opening is in operation during each revolution over the entire Cross section of the bottom of the borehole, and the drilled hole Material is from the cross flow through the inner cross section of the drill pipe conveyed to the surface.
  • an upwardly extending, tubular element may be provided.
  • Means can be provided for the flushing medium accelerated at the opening and feed the cross flow to reinforce.
  • Channel flow-influencing components are arranged, and / or the wall surfaces of the channel are helical be so that in the cross flow a turbulent Flow behavior can be achieved.
  • Air line-fed nozzles can be arranged, which has the lifting effect of the dissolved material by whirling it up strengthen.
  • At least one additional supply line for the rinsing liquid and / or an additional supply line for air along the drill pipe extend.
  • the tool head must be designed such that drilling out a support tube is possible.
  • the drilling tool 100 shown in FIG. 1 has one barrel-shaped housing 1 of a diameter that each depending on the drilling diameter can be a few meters.
  • a tool head 10 At the Underside of the housing 1 is a tool head 10 the same Attached diameter, on the underside 20 as hard metal inserts trained cutting elements 2 arranged in this way are that the drilling tool 100 has a flat, dash-dotted effective area 3 has. about complete the active surface of distributed roller drilling tools 6 the cutting elements 2.
  • the tool head 10 has on it Top of a connection plate 21 on the one with a connecting flange 4 connectable to the underside of the housing 1 is.
  • the housing 1 is in turn with a hollow drill pipe 50 connected, which by a not shown, rotary drive engaging at its upper end is rotatable about the drilling axis A.
  • the inside cross section of the drill pipe 50 forms a delivery channel 51 and serves to discharge the drilling material by the air lifting method.
  • the delivery channel 51 of the drill pipe 50 extends coaxial to the drilling axis A down to one to the drilling axis A perpendicular flange connection 24 approximately in half the height of the housing 1 and then opens into an inside of the tool head 10 arranged slightly obliquely Suction pipe 11, which from the middle (in the amount of Flange connection 24) in the embodiment below an angle of about 20 ° in a passage 22 in the upper connection plate 21 of the drill head 10 opens.
  • the Passage 22 is located with a radial channel 5 trained suction port in connection and is close located along drilling axis A.
  • the distance of the drilling axis A adjacent end of the channel 5 is by the dimensions of the Recording 7 'one in the drilling axis A of the drill head 10 downward projecting pilot tip 7 determined.
  • the Channel 5 has a U-shaped cross section open at the bottom, extends radially out of the center and is on the circumferential edge of the tool head 10 from there Housing wall 8 closed.
  • 3 in cross section Channel 5 shown has a constant length Cross-section.
  • the open Bottom of the channel 5 a grid 9 attached to the Limit the size of the chunks entering channel 5.
  • the channel 5 is only at one point, in the circumferential direction seen on the underside 20 of the tool head 10 arranged, as can be seen more clearly in Fig. 2.
  • the conveyor channel 51 of the drill pipe is in operation 50 and the suction pipe 11 opening into the channel 5 with the Flushing liquid, usually water, filled.
  • the Flushing liquid usually water
  • Over a extending along the drill string 50 52 becomes air L through an injection nozzle 53 at the lower end of the feed channel 51 is blown upwards into the feed channel 51. Blowing in the air L causes the pressure difference between the bottom of the borehole and in the drill string 50. Following the pressure drop, the liquid from the High pressure area at the bottom of the borehole in the area lower pressure driven into the delivery channel 51. Due to the strong current that is created by the cutting elements 20 and the roller drills 6 on the Drilled hole bottom loosened and crushed drillings and through the delivery channel 51 as mixture B of rinsing liquid F and drilling material B conveyed to the surface.
  • nozzles 15 are provided, with which also larger chunks of material 16 by the cross flow Q are not easily carried away, are raised, so that with the cross flow Q in the delivery channel 5 and Surface can be transported.
  • Fig. 2 are preferably several such along the channel 5 Nozzles 15 'arranged to provide an evenly distributed, additional To achieve whirling up.
  • the nozzles 15 are fed with air or water and arranged in such a way that the direction of radiation of the nozzles 15 in the direction of rotation D of the drilling tool 100.
  • nozzles 15 can be within of the channel 5 also flow-influencing components like guide surfaces 17 (Fig. 3) with which a swirl is introduced into the cross flow, which Lifting the rocks lying on the bottom of the borehole 14 16 further strengthened.
  • the Wall 18 of the channel 5 with a screw or snail-shaped Relief, indentations or grooves to have such an additional twist within to achieve the cross flow Q.
  • material sawing material
  • the suction pipe 111 is designed as a pipe bend which is in the longitudinal direction of the channel 105, i.e. without abrupt redirection into channel 105. Through the other construction hinder the suction pipe 111 and the pilot tip 107 does not.
  • the suction pipe goes at the upper end at the level of the flange connection 124 in the drill pipe 150 over.
  • Opening 113 is welded to a pipe section 120 which extends upwards and inwards at the upper end of the tube, i.e. away from the borehole wall closing the inlet opening 122 by falling or to prevent material slipping into the borehole.
  • the embodiments shown show a "free" Sucking in the rinsing liquid at the radially outer end of the Channel 5.105 from above.
  • a cross flow with increased Speed can be achieved within the channel 5,105 thereby the suction efficiency and thus the effectiveness of the drilling tool 100, 200 can be further increased overall are.
  • drilling tools shown in FIGS. 1 and 5 100 and 300 are also for drilling from support tubes suitable out.

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Abstract

Bei dem Verfahren zum Niederbringen von Bohrungen im Erdreich unter Austrag des Bohrguts nach dem Lufthebeverfahren wird ein Bohrwerkzeug (100, 200, 300) mit einem an der Unterseite mit Schneidelementen besetzten Bohrkopf (10; 110; 210) eingesetzt, an dessen Oberseite ein hohles Bohrgestänge (50; 150, 250) mit einem inneren Förderkanal (51) angeschlossen ist und von dessen Unterseite mit der Spülflüssigkeit vermischtes Bohrgut durch den Förderkanal (51) entfernt wird. An der Unterseite des Bohrwerkzeugkopfes (10, 110, 210) wird in einem mit dem Führungskanal (51) in Verbindung stehenden radialen Kanal eine radial nach innen verlaufende Querströmung (Q) der Spülflüssigkeit mit hoher Fließgeschwindigkeit zur Mitnahme des Bohrguts erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Niederbringen von Bohrungen im Erdreich unter Austrag des Bohrguts nach dem Lufthebeverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Bohrwerkzeuge und das Lufthebebohrverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beim Materialaustrag nach dem Lufthebeverfahren (Reverse-Circulation) steht eine Flüssigkeitssäule im einen Förderkanal bildenden Innenquerschnitt des hohlen Bohrgestänges, und es wird in diesen Förderkanal des Bohrgestänges oberhalb des Werkzeugkopfes Luft eingeblasen, so daß durch die im Bohrgestänge hochsteigende Luft eine Druckdifferenz der Flüssigkeitssäule im Bohrgestänge zwischen der Sohle des Bohrloches und der Oberfläche entsteht, die eine Strömungsgeschwindigkeit im Bohrgestänge induziert, mit der das an der Sohle des Bohrlochs lösgelöste Material durch den Innenquerschnitt des Bohrgestänges hindurch ausgetrieben wird. Die Größe der Druckdifferenz und damit der Förderleistung hängt u.a. von der eingeblasenen Luftmenge je Zeiteinheit, von der Einblastiefe und von der Förderhöhe ab. Das von den Schneidelementen losgelöste Material wird durch eine Absaugöffnung von der Sohle abgesaugt, wobei die Absaugöffnung zentral an der Unterseite des Werkzeugkopfes oder, beispielsweise wenn der Werkzeugkopf eine Pilotspitze aufweist, an einer um etwa ein 1/4 des Durchmessers aus der Mitte versetzten Position angeordnet sein kann.
Wenn hier und im Folgenden von "Absaugen" die Rede ist, so ist damit nicht gemeint, daß am Bohrgestänge eine Saugpumpe installiert sein soll. Eine Pumpe ist lediglich im Spiel, um Luft hohen Drucks über dem Bohrwerkzeug in den Förderkanal einzupressen. Der hydrostatische Druck an der Bohrsohle ist jedoch größer als weiter oben in dem Förderkanal in dem dort vorhandenen Gemisch aus Wasser, Bohrgut und Luft. Die Förderung erfolgt eigentlich durch den höheren Druck im Bereich der Bohrsohle, aber immerhin liegt in dem Förderkanal ein niedrigerer Druck vor und in diesem Sinne einer Einmündung in einen Bereich niedrigeren Drucks wird zur Vereinfachung der Ausdrucksweise von "Absaugen" gesprochen.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Bohrwerkzeugen sind die Absaugöffnungen meist kreisrund bzw. oval ausgeführt. Bei einigen bekannten Bohrwerkzeugen werden statt einer mehrere Absaugöffnungen, verteilt über die Wirkfläche des Bohrwerkzeuges, angeordnet, um eine Absaugung des Materials möglichst nahe eines jeden Schneidelementes erzielen zu können. Dies ist erforderlich, damit das von den Schneidelementen gelöste Bohrgut möglichst unmittelbar nach dem Lösen von der Bohrsohle weggefördert wird und das Bohrwerkzeug nicht wirkungslos auf einer Lage gelösten, auf der Bohrsohle liegengebliebenen Bohrguts arbeitet. Die zuletzt genannte Anordnung der Absaugöffnungen an mehreren radial unterschiedlich angeordneten Stellen bedingt eine aufwendige Leitungsführung zum Anschluß der Absaugöffnungen an den den zentralen Förderkanal bildenden Innenquerschnitt des Bohrgestänges.
Aus der US 3 951 220 ist ein Bohrwerkzeug bekannt, bei welchem die Absaugöffnungen spiralförmig ausgebildet sind, so daß eine von außen nach innen gerichtete Strömung der Spülflüssigkeit erzeugt wird. Nachteilig ist bei diesem Bohrwerkzeug, daß die Strömung nicht ausreicht, größere Mengen gelockerten Bohrguts mitzunehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bohrwerkzeug mit effizientem Absaugverhalten zu schaffen, mit dem das von den Schneidelementen gelöste Material nahezu vollständig von der Sohle des Bohrlochs abgesaugt wird, ohne daß es zu einem wiederholten Eingriff der Schneidelemente mit dem bereits gelösten Material kommt.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Während des Bohrens wird an der Wirkfläche des Bohrwerkzeugkopfes eine radial zur Mitte des Bohrwerkzeugkopfes hin verlaufende Querströmung der Spülflüssigkeit erzeugt, deren Fließgeschwindigkeit hoch genug ist, das losgebohrte Material auf- und mitzunehmen. Dabei wird mittels der Fließgeschwindigkeit ein Anhebeeffekt erzielt, der das Absaugverhalten an- der Wirkfläche und damit die Effektivität des Lufthebeverfahrens insgesamt steigert. Durch die Drehung des Bohrwerkzeugs während des Bohrens wird die Querströmung je Umdrehung des Bohrwerkzeugs einmal vollständig über den gesamten Querschnitt der Bohrlochsohle bewegt, so daß die Schneidelemente jeweils mit einer "gereinigten" Bohrsohle in Eingriff geraten.
Um den Anhebeeffekt der Querströmung zu erhöhen, kann diese von Fluidströmungen überlagert werden, die nach unten aus dem Bohrwerkzeugkopf herausgerichtet sind. Mit diesen "turbulenzartig" überlagerten Fluidströmungen wird die Effektivität des Absaugens weiter gesteigert, da auch vergleichsweise schweres Bohrgut angehoben wird, um von der Querströmung mitgerissen zu werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug ist die Absaugöffnung als länglicher, nach unten offener, sich radial erstreckender Kanal ausgebildet, in dem eine Querströmung von außen zur Mitte zum Förderkanal des Bohrgestänges hin erzeugt wird. An dem äußeren Ende des Kanals ist in dessen oberer Wandung eine Öffnung angeordnet, durch die Flüssigkeit aus dem Bereich der Bohrsohle zusätzlich eintreten kann, so daß eine höhere Geschwindigkeit der Querströmung erzielbar ist.
Zum umfangsseitigen Ende des Bohrwerkzeugkopfes hin ist der Kanal vorzugsweise verschlossen. Durch die zum Umfang hin verschlossene Ausgestaltung des Kanals wird vermieden, daß insbesondere in weichem Gestein die Querströmung eine "Auskesselung" des Bohrlochs bewirkt (Anspruch 4).
Im Betrieb wird die kanalförmig ausgebildete Absaugöffnung während einer jeden Umdrehung über den gesamten Querschnitt der Bohrlochsohle geführt, und das losgebohrte Material wird von der Querströmung durch den Innenquerschnitt des Bohrgestänges hindurch zur Oberfläche gefördert.
Um ein Verstopfen dieser Öffnung insbesondere bei Bohrungen in niedrigen Bohrlochtiefen bzw. weichem Gestein zu vermeiden, kann an der Öffnung ein sich nach oben erstreckendes, rohrförmiges Element vorgesehen sein.
Es können Mittel vorgesehen sein, um das Spülmedium an der Öffnung beschleunigt zuzuführen und die Querströmung zu verstärken.
Zur Verbesserung des Anhebeeffektes können in dem Kanal strömungsbeeinflussende Bauteile angeordnet sein, und/oder die Wandflächen des Kanals schneckenförmig ausgebildet sein, so daß in der Querströmung ein turbulentes Strömungsverhalten erzielbar ist.
Es können zusätzlich nach unten gerichtete, über eine Luftleitung gespeiste Düsen angeordnet sein, die den Anhebeeffekt des gelösten Materials durch Aufwirbeln desselben verstärken.
Um eine ausreichende Versorgung der Querströmung mit Spülflüssigkeit zu erzielen, können sich wenigstens eine zusätzliche Zuleitung für die Spülflüssigkeit und/oder eine zusätzliche Zuleitung für Luft entlang des Bohrgestänges erstrecken. Für spezielle Anwendungszwecke kann der Werkzeugkopf derart ausgelegt sein, daß ein Bohren aus einem Stützrohr heraus möglich ist.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 ein Bohrwerkzeug mit ebener Wirkfläche in Seitenansicht in einem durch die Bohrachse gehenden Schnitt;
  • Fig. 2 eine Ansicht der Wirkfläche des Bohrwerkzeugkopfes gemäß Figur 1 von unten;
  • Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Absaugkanal;
  • Fig. 4 eine Fig. 1 entsprechende Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Bohrwerkzeugs; und
  • Fig. 5 eine Fig. 1 entsprechende Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Bohrwerkzeugs mit W-förmiger Wirkfläche.
    • Das in der Fig. 1 gezeigte Bohrwerkzeug 100 weist ein tonnenförmiges Gehäuse 1 von einem Durchmesser auf, der je nach Bohrdurchmesser einige Meter betragen kann. An der Unterseite des Gehäuses 1 ist ein Werkzeugkopf 10 gleichen Durchmessers angebracht, an dessen Unterseite 20 als Hartmetalleinsätze ausgebildete Schneidelemente 2 derart angeordnet sind, daß das Bohrwerkzeug 100 insgesamt eine flache, strichpunktiert wiedergegebene Wirkfläche 3 hat. Über die Wirkfläche verteilte Rollenbohrwerkzeuge 6 ergänzen die Schneidelemente 2. Der Werkzeugkopf 10 weist an seiner Oberseite eine Anschlußplatte 21 auf, die mit einem Anschlußflansch 4 an der Unterseite des Gehäuses 1 verbindbar ist. Das Gehäuse 1 wiederum ist mit einem hohlen Bohrgestänge 50 verbunden, welches durch einen nicht dargestellten, an seinem oberen Ende angreifenden Drehantrieb um die Bohrachse A in Drehung versetzbar ist. Der Innenquerschnitt des Bohrgestänges 50 bildet einen Förderkanal 51 und dient dem Austrag des Bohrgutes nach dem Lufthebeverfahren. Der Förderkanal 51 des Bohrgestänges 50 erstreckt sich koaxial zur Bohrachse A bis hinab zu einer zur Bohrachse A senkrechten Flanschverbindung 24 etwa in halber Höhe des Gehäuses 1 und mündet dann in ein innerhalb des Werkzeugkopfes 10 leicht schräg angeordnetes Absaugrohr 11, welches aus der Mitte heraus (in Höhe der Flanschverbindung 24) in dem Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa 20° in einen Durchlass 22 in der oberen Anschlußplatte 21 des Bohrkopfes 10 einmündet. Der Durchlass 22 steht mit einer als radial verlaufender Kanal 5 ausgebildeten Absaugöffnung in Verbindung und ist nahe der Bohrachse A gelegen. Der Abstand des der Bohrachse A benachbarten Endes des Kanales 5 ist durch die Ausmaße der Aufnahme 7' einer in der Bohrachse A von dem Bohrkopf 10 nach unten vorspringenden Pilotspitze 7 bestimmt. Der Kanal 5 hat einen U-förmigen nach unten offenen Querschnitt, erstreckt sich radial aus der Mitte heraus und ist am Umfangsrand des Werkzeugkopfes 10 von der dortigen Gehäusewand 8 verschlossen. Der in Fig. 3 im Querschnitt gezeigte Kanal 5 hat einen über seine Länge konstanten Querschnitt. In dem Ausführungsbeispiel ist an der offenen Unterseite des Kanals 5 ein Gitter 9 angebracht, um die Größe der in den Kanal 5 eintretenden Brocken zu begrenzen. Der Kanal 5 ist nur an einer Stelle, in Umfangsrichtung gesehen, an der Unterseite 20 des Werkzeugkopfes 10 angeordnet, wie deutlicher in Fig. 2 zu sehen ist.
    Im Betrieb sind der Förderkanal 51 des Bohrgestänges 50 und das in den Kanal 5 mündende Absaugrohr 11 mit der Spülflüssigkeit, in der Regel Wasser, gefüllt. Über eine sich entlang des Bohrgestänges 50 erstreckende Zuleitung 52 wird Luft L durch eine Einblasdüse 53 am unteren Ende des Förderkanals 51 nach oben in den Förderkanal 51 eingeblasen. Das Einblasen der Luft L bewirkt die Druckdifferenz zwischen der Bohrlochsohle und im Bohrgestänge 50. Dem Druckgefälle folgend wird die Flüssigkeit aus dem Bereich hohen Drucks an der Bohrlochsohle in den Bereich niedrigeren Drucks in dem Förderkanal 51 hineingetrieben. Durch die sich einstellende kräftige Strömung wird das von den Schneidelementen 20 und den Rollenbohrern 6 an der Bohrlochsohle gelöste und zerkleinerte Bohrgut mitgerissen und durch den Förderkanal 51 als Gemisch B von Spülflüssigkeit F und Bohrgut B zur Oberfläche gefördert. Durch die radiale Führung des Kanals 5 wird im Betrieb eine durch den Pfeil Q angedeutete Querströmung innerhalb des Kanales 5 erzeugt, die das losgelöste Bohrgut auf der gesamten radialen Erstreckung des Kanals 5 einsammelt und dem Absaugrohr 11 bzw. dem zentralen Förderkanal 51 zuführt. Dadurch, daß der Kanal 5 am Umfangsrand durch die Gehäusewand 8 geschlossen ist, wird vermieden, daß in unerwünschter Weise Material aus der Bohrungswand ausgespült wird.
    Infolge der Drehbewegung des Bohrwerkzeugs 100 überstreift der Absaugkanal 5 während einer 360°-Drehung den gesamten Querschnitt der Bohrsohle, so daß bei dem Lufthebeverfahren infolge der Querströmung Q im Sinne der Pfeile selbsttätig eine "Reinigung" der Sohle erzielt wird, ohne daß die Schneidelemente 2,6 in bereits gelöstem Material zu arbeiten haben.
    Um die Querströmung Q in dem Absaugkanal 5 zu intensivieren, ist am äußeren Ende des Absaugkanales 5 in der Nähe der Gehäusewand 8 der Oberseite des Kanals 5 eine Öffnung 13 vorgesehen, durch die saubere Spülflüssigkeit F am äußeren Ende in den Kanal 5 eintritt, die am inneren Ende an dem Durchlass 22 aus dem Kanal 5 nach oben als beladene Spülflüssigkeit FB in das Absaugrohr 11 austritt.
    Um den Anhebeeffekt der Querströmung Q zu erhöhen, können von den Seiten des Kanales 5 her auf die Bohrlochsohle 14 gerichtete Düsen 15 vorgesehen sein, mit denen auch größere Materialbrocken 16, die von der Querströmung Q nicht leicht mitgerissen werden, angehoben werden, so daß mit der Querströmung Q in den Förderkanal 5 und zur Oberfläche befördert werden können. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind entlang des Kanales 5 bevorzugt mehrere derartiger Düsen 15' angeordnet, um eine gleichmäßig verteilte, zusätzliche Aufwirbelung zu erzielen. Die Düsen 15 werden mit Luft oder Wasser gespeist und sind derart angeordnet, daß die Abstrahlrichtung der Düsen 15 in Drehrichtung D des Bohrwerkzeugs 100 weist.
    Anstelle oder zusätzlich zu den Düsen 15 können innerhalb des Kanales 5 auch strömungsbeeinflussende Bauteile wie Leitflächen 17 (Fig. 3) angeordnet sein, mit denen in die Querströmung ein Drall eingeleitet wird, der das Anheben der auf der Bohrlochsohle 14 liegenden Gesteinsbrocken 16 weiter verstärkt. Alternativ kann auch die Wandung 18 des Kanals 5 mit einem schrauben- oder schnekkenförmigen Relief versehen sein, Vertiefungen oder Riefen aufweisen, um derart einen zusätzlichen Drall innerhalb der Querströmung Q zu erzielen. Durch den zusätzlichen Drall innerhalb der Querströmung kann auch Material (Bohrgut) angehoben werden, das in von den Schneidelementen 2 an der Bohrlochsohle 14 erzeugten Vertiefungen liegt.
    Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Bohrwerkzeug 200 erstreckt sich der Kanal 105 in dem Bohrkopf 110 mit seinen unteren Begrenzungen besonders dicht über der Bohrlochsohle 114, wobei das Absaugrohr 111 als Rohrkrümmer ausgebildet ist, der in Längsrichtung des Kanals 105, d.h. ohne abrupte Umlenkung, in den Kanal 105 mündet. Durch die andere Konstruktion behindern sich das Absaugrohr 111 und die Pilotspitze 107 nicht. Am oberen Ende geht das Absaugrohr in Höhe der Flanschverbindung 124 in das Bohrgestänge 150 über. An der nahe der Gehäusewandung 108 gelegenen Öffnung 113 ist ein Rohrabschnitt 120 angeschweißt, der sich nach oben erstreckt und am oberen Rohrende nach innen, d.h. von der Bohrlochwand hinweg, gekrümmt ist, um ein Verschließen der Eintrittsöffnung 122 durch herabfallendes oder in das Bohrloch rutschendes Material zu verhindern.
    Die gezeigten Ausführungsformen zeigen ein "freies" Ansaugen der Spülflüssigkeit am radial äußeren Ende des Kanales 5,105 von oben. Mittels weiterer sich entlang des Bohrgestänges 50,150 erstreckender Zuleitungen, in die Spülflüssigkeit von außen unter hohem Druck der äußeren Öffnung zuführbar ist, kann eine Querströmung mit erhöhter Geschwindigkeit innerhalb des Kanales 5,105 erzielt werden, wodurch die Absaugeffizienz und damit die Wirksamkeit des Bohrwerkzeugs 100,200 insgesamt weiter steigerbar sind.
    Bei dem in der Fig. 5 gezeigten Bohrwerkzeug 300 ist die von den Rollenschneidelementen 206 (nur eines gezeigt) bestimmte Wirkfläche 203 des Werkzeugkopfes 210 in einer durch die Bohrachse A gehenden Schnittebene in W-Form ausgebildet. Bei Bohrwerkzeugen mit W-förmigen Wirkflächen konnte ein optimales Ergebnis für Bohrwerkzeuge mit Durchmessern von etwa 3,60 m und Strömungsgeschwindigkeiten der Querströmung Q von annähernd 3 m pro Sekunde erzielt werden. Die von der flachen Ausbildung der Wirkfläche abweichende W-Form wirkt mit dem auf die Bohrlochsohle gerichteten Dralleffekt der Querströmung Q innerhalb des Kanals 205 zusammen, so daß ein besonders effizientes Anheben und Wegfördern des Bohrgutes durch den Absaugkanal 211 und das Bohrgestänge 250 erzielbar waren.
    Insbesondere die in den Fig. 1 und 5 gezeigten Bohrwerkzeuge 100 bzw. 300 sind auch zum Bohren aus Stützrohren heraus geeignet.

    Claims (9)

    1. Bohrwerkzeug (100, 200, 300) zum Niederbringen von Bohrungen im Erdreich unter Austrag des Bohrguts nach dem Lufthebeverfahren bei dem die mit Bohrgut geladene Spülflüssigkeit durch eingeblasene Luft zur Oberfläche gefördert wird, mit einem Bohrwerkzeugkopf (10, 110, 210), an dessen Oberseite ein hohles Bohrgestänge (50, 150, 250) mit einem inneren Förderkanal (51) für den Austrag des Bohrguts und dessen Unterseite (1) über den Querschnitt verteilte Schneidelemente (2, 6; 102, 106; 206) und mindestens eine mit dem Pörderkanal (51) verbundene Absaugöffnung für mit der Spülflüssigkeit vermischtes Bohrgut aufweist und mit mindestens einer Zuleitung für Luft,
      dadurch gekennzeichnet,    daß die Absaugöffnung als nach unten offener, sich radial erstreckender Kanal (5; 105; 205) ausgebildet ist, dessen zur Mitte hin liegendes Ende in Fluidverbindung mit dem Förderkanal (51) ist und daß an dem äußeren Ende des Kanals (5, 105, 205) in dessen oberer Wandung eine Öffnung (13; 113; 213) für den Einlaß der sauberen Spülflüssigkeit angeordnet ist.
    2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Kanals (5;105;205) radial verschlossen ist.
    3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Öffnung (113) ein sich nach oben erstrekkendes rohrförmiges Element (120) vorgesehen ist.
    4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnung (13;113;213) die Spülflüssigkeit beschleunigt zuführbar ist.
    5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (5;105;205) strömungsbeeinflussende Bauteile (17) angeordnet sind.
    6. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5; 105; 205) von Wandungen (18) umgeben ist, die die auf der dem Kanalinnern zugewandten Seite ein strömungsbeeinflussendes Relief aufweisen.
    7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens einer Seite des Kanals (5;105;205) her im wesentlichen nach unten gerichtete mit Luft oder Spülflüssigkeit gespeiste Düsen (15) zum Aufwirbeln gelösten Materials angeordnet sind.
    8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich entlang des Bohrgestänges wenigstens eine zusätzliche Zuleitung (52) für Luft und/-oder eine zusätzliche Zuleitung für die Spülflüssigkeit erstreckt.
    9. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (100,300) zum Bohren aus einem Stützrohr heraus ausgelegt ist.
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