EP1257723B1 - Device for drilling, especially percussion or rotary percussion drilling, holes - Google Patents
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- EP1257723B1 EP1257723B1 EP01905482A EP01905482A EP1257723B1 EP 1257723 B1 EP1257723 B1 EP 1257723B1 EP 01905482 A EP01905482 A EP 01905482A EP 01905482 A EP01905482 A EP 01905482A EP 1257723 B1 EP1257723 B1 EP 1257723B1
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- E21B7/208—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives
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- E21B10/38—Percussion drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
Definitions
- the present invention relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, from Boreholes, comprising a drill bit with a drill or Mining area, a drill pipe for introducing a rotary and / or impact stress and for introducing a flushing or cooling fluids in the drill bit and a cladding tube, which a cavity between the drill pipe and the interior of the cladding tube defined and supported on the drill pipe or can be connected to the drill bit, in a drilling position the cladding tube at a distance from that of the mining area facing back of the drill bit is arranged.
- Such devices for drilling, in particular percussion or Rotary impact drilling of boreholes are different Embodiments known, in any case for a removal of the mined material or cuttings to be concerned.
- Drilling devices known in which, in a modification of embodiment mentioned above, no cladding tube or jacket tube is used, so that a removal in a simple manner of the mined material in a space around it Drill pipe can be made as the drill pipe usually smaller outer dimensions than that of the borehole defining or forming core bit.
- a device of the type mentioned at the outset is, for example can be found in DE-C 40 06 320, in particular is aimed at the production of cased bores.
- DE-C 44 32 710 discloses a target drilling device for horizontal directional drilling, being on a proper Piercing obstacles is targeted.
- the dismantled material or the cuttings are made outside the cladding tube, if this has a correspondingly reduced outer diameter compared to the drill bit, but usually only relatively small free spaces are created, so that only relatively small pieces of mined material can be transported in this area.
- Cladding tubes are used, the outer dimensions of which are only slightly from the outer dimensions of the drill bit differ because the cladding tube is at least partially Support or provisional lining of the borehole, especially with brittle rock, takes place in such devices, in which a comparative large passage space between the drill pipe and the interior of the cladding tube is defined Removal of excavated material or cuttings through this space or cavity or annulus between the Drill pipe and the inside of the cladding tube instead, wherein in this connection, for example, to AT-B 390 303, reference is made to EP-B 0 670 950 or WO 98/20229.
- these known embodiments must be in addition to usual known passage openings for a flushing or Cooling fluid, which is on the foremost section or on the Mining area of the drill bit, usually at least another through opening either the surface of the drill bit or in a side section the same can be provided to introduce the material to be removed or mined in through the drill pipe and the inside of the cladding tube enable defined free space or cavity and in Another consequence is the removal of the mined material through to provide this cavity. It is immediate realizes that such very small pieces Material can be removed because it is only comparatively small openings in the area of the Drill bit or in a connection area between the drill bit and the cladding tube can be provided for insertion of mined material in the cavity between to enable the drill pipe and the cladding tube.
- the present invention now aims at starting out a device of the type mentioned for drilling, especially impact or rotary impact drilling, of drill holes available with which a known removal of dismantled material or cuttings through a through the drill string and the interior of the cladding tube defined cavity or annulus is easier to carry out and with which in particular also dismantled material with larger dimensions without further introduced into this cavity or annulus or can be applied by this.
- the device according to the invention is used to achieve these tasks for drilling, especially impact or rotary impact drilling of boreholes, characterized essentially by that the drill bit in a rinsing position for the Cavity between the cladding tube and the drill pipe with its back in contact with the one facing the drill bit Bring the front end of the cladding tube or with the front end of the cladding tube is connectable and that inside the drill bit a closure element is provided, which in the Drilling position at least one on the surface of the drill bit opening and in the rinsing position at least one passage opening to the back of the drill bit for dispensing the flushing fluid inside the cavity between the cladding tube and the drill pipe releases.
- the cladding tube in a drilling position is located at a distance from the drill bit, behind the core bit, seen from the surface of the core bit. a free space is provided, which one accordingly large opening for inserting the dismantled Material or cuttings in the cavity or annulus between the drill pipe and the cladding tube, so that it is tailored to the dimensions of this cladding tube, comparatively coarse material easily into the cavity introduced and removed by this can.
- material is further provided that in such a rinsing position the back of the Drill bit in contact with the front end facing the drill bit of the cladding tube can be brought or with the front end of the Cladding tube is connectable so that by introducing the cooling or rinsing fluids directly into this annulus or cavity a targeted and defined flushing of this hollow or annulus is achievable.
- a closure element is provided, which in the drilling position at least one opening at the mining area Passage opening and in the rinsing position at least a passage opening leading to the rear for dispensing of the flushing fluid into the interior of the cavity between the Cladding tube and the drill pipe releases.
- the drill bit for dispensing the flushing or cooling fluid only a comparatively small number of through openings required on the cutting surface of the drill bit, whereby for a simple flushing of the cladding tube between the Drill pipe and the cladding tube is provided that the drill bit at least one passage opening for dispensing of the flushing fluid in the area of the mining area and one Has passage opening, which in the area of the back the drill bit opens.
- opening opening in the area of the back of the drill bit is in the rinsing position in which the The drill bit is in contact with the front end of the cladding tube or connected to it, a targeted and safe Introducing the flushing fluid into the interior of the cavity achieved, whereby the desired cleaning or rinsing effect reliable and with a comparatively small amount of fluid can be obtained.
- closure element For a particularly small-sized and safe to operate An embodiment of the closure element is preferably provided that the closure element of one inside the Drill bit guided, one essentially central in the Drill bit running supply line for the flushing fluid surrounding Sleeve is formed, which counteracts a spring force through a pin or bolt element protruding from the surface in the drilling position inside the drill bit in The longitudinal direction of the same is displaceable.
- Such a thing sleeve-shaped closure element can be correspondingly robust and be designed small, so that a reliable Operation even under the harsh operating conditions in a well is secured over long periods of time.
- the cladding tube at its front end facing the drill bit Clearance between the drill pipe and its interior for an at least partial overlap of the area being mined opposite end of the drill bit defined, so that in such a position further penetration of degraded Material in this connection area between the Drill bit and the pipe is safely avoided and such no blockages for further use of the drill bit are to be feared.
- a sleeve element can be optionally in Restrictions or constrictions to be provided inside the cladding tube of the passage cross section, which for example in the area of connectors between the individual parts the drill pipe and / or the cladding tube can occur, vote, so that it is ensured that itself with a comparatively large entry opening into the cavity blocking between the drill pipe and the cladding tube or wedging larger, dismantled pieces of material in the Inside the cladding tube is safely avoided.
- the flushing fluid from compressed air or a liquid, especially water, is formed under pressure is also preferred for the device according to the invention provided that the flushing fluid from compressed air or a liquid, especially water, is formed under pressure is.
- a particularly simple coupling of a drill bit with a the cladding tube surrounding the drill pipe can be above it also achieve that the drill bit in a central Inner part and an especially detachably coupled, the inner part surrounding the outer part in a ring is divided into how this is a further preferred embodiment corresponds to the device according to the invention.
- 1 and 2 is generally 1 with a device for drilling, especially impact or rotary impact drilling, of a borehole schematically designated 2, the device 1 a generally designated 3 Drill bit, a drill string 4 and a surrounding the drill string Cladding tube 5 comprises, between the drill pipe 4 and the interior of the cladding tube 5, a cavity or Annulus 6 is defined. As can be seen in the drawing, is done by the between the outer circumference of the drill pipe 4 and the inside diameter or the inside of the Cladding tube 5 defined an annular space or cavity 6 a removal of dismantled, lumpy material or cuttings 7. In the drilling position shown in Fig.
- connection area 9 for example of individual sections of the drill pipe, an enlarged compared to the rest of the drill string 4 Has outer diameter, in these areas an additional support of the usually one comparatively small thickness of cladding tube 5 with 10 is indicated.
- Fig. 1 In the drilling position shown in Fig. 1 is a the inside of the drill pipe 4 in a known manner in the Area of the drill bit 3 introduced flushing or cooling fluid via through openings designated schematically with 12 and 13 on the drilling or excavation surface 14 of the drill bit 3 applied, which on the one hand rinsing and cooling the Mining area 14 takes place and on the other hand according to the Arrows 15 by returning the usually under Pressure introduced flushing or cooling fluid, which from Compressed air or, for example, water formed under pressure next to the drill bit 3 can be an application or Entrainment of mined material 7 into the cavity 6 takes place so that a directed and through the flushing fluid supported removal of the dismantled material or Drilling 7 takes place through the cavity 6.
- the sleeve-shaped closure element 19 is also with a pin or bolt element 22 coupled, which in the rinsing position shown in Fig. 2 protrudes over the mining area 14 while it is in the drilling position shown in Fig. 1 in contact with the material 23 to be degraded and thus the sleeve-shaped Locking element 19 against the force of the spring 21 in the position shown in Fig. 1, in which the passage opening 17 through the closure element 19 is completed and again an application of the cooling fluid only through the surface 14 through openings 12 and 13 is possible.
- the drill bit 3 essentially into a central middle part 24 and a surrounding central part 24 annular outer part 25 is divided, wherein for example formed by pin-like hard material inserts Dismantling tools and elements each indicated by 26 are.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern, umfassend eine Bohrkrone mit einer Bohr- bzw. Abbaufläche, ein Bohrgestänge zum Einbringen einer Dreh- und/oder Schlagbeanspruchung und zum Einbringen eines Spül- bzw. Kühlfluids in die Bohrkrone und ein Hüllrohr, welches einen Hohlraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Inneren des Hüllrohrs definiert und an dem Bohrgestänge abgestützt bzw. mit der Bohrkrone verbindbar ist, wobei in einer Bohrposition das Hüllrohr in Abstand von der von der Abbaufläche abgewandten Rückseite der Bohrkrone angeordnet ist.The present invention relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, from Boreholes, comprising a drill bit with a drill or Mining area, a drill pipe for introducing a rotary and / or impact stress and for introducing a flushing or cooling fluids in the drill bit and a cladding tube, which a cavity between the drill pipe and the interior of the cladding tube defined and supported on the drill pipe or can be connected to the drill bit, in a drilling position the cladding tube at a distance from that of the mining area facing back of the drill bit is arranged.
Derartige Vorrichtungen zum Bohren, insbesondere Schlagoder Drehschlagbohren von Bohrlöchern sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wobei in jedem Fall für einen Abtransport des abgebauten Materials bzw. des Bohrkleins zu sorgen ist. Es sind Ausführungsformen derartiger Bohrvorrichtungen bekannt, bei welchen in Abwandlung der eingangs genannten Ausführungsform kein Hüllrohr bzw. Mantelrohr verwendet wird, so daß in einfacher weise ein Abtransport des abgebauten Materials in einem Freiraum um das Bohrgestänge vorgenommen werden kann, da das Bohrgestänge üblicherweise geringere Außenabmessungen als die das Bohrloch definierende bzw. ausbildende Bohrkrone aufweist.Such devices for drilling, in particular percussion or Rotary impact drilling of boreholes are different Embodiments known, in any case for a removal of the mined material or cuttings to be worried. There are embodiments of such Drilling devices known in which, in a modification of embodiment mentioned above, no cladding tube or jacket tube is used, so that a removal in a simple manner of the mined material in a space around it Drill pipe can be made as the drill pipe usually smaller outer dimensions than that of the borehole defining or forming core bit.
Eine vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise der DE-C 40 06 320 zu entnehmen, wobei insbesondere auf die Herstellung verrohrter Bohrungen abgezielt wird. Die DE-C 44 32 710 offenbart eine Zielbohreinrichtung zum horizontalen Richtbohren, wobei auf ein ordnungsgemäßes Durchbohren von Hindernissen abgezielt wird.A device of the type mentioned at the outset is, for example can be found in DE-C 40 06 320, in particular is aimed at the production of cased bores. DE-C 44 32 710 discloses a target drilling device for horizontal directional drilling, being on a proper Piercing obstacles is targeted.
Bei einer Ausführungsform der eingangs genannten Art, bei welcher zusätzlich ein Hüllrohr bzw. Mantelrohr verwendet wird, kann ein Abtransport des abgebauten Materials bzw. des Bohrkleins außerhalb des Hüllrohrs vorgenommen werden, falls dieses einen entsprechend verringerten Außendurchmesser gegenüber der Bohrkrone aufweist, wobei jedoch üblicherweise hiebei nur vergleichsweise kleine Freiräume entstehen, so daß nur relativ kleinstückiges, abgebautes Material in diesem Bereich abtransportiert werden kann. Da bei Einrichtungen der eingangs genannten Art üblicherweise Hüllrohre Verwendung finden, deren Außenabmessungen sich lediglich geringfügig von den Außenabmessungen der Bohrkrone unterscheiden, da das Hüllrohr eine wenigstens teilweise Abstützung bzw. provisorische Auskleidung des Bohrlochs, insbesondere bei brüchigem Gestein, vornehmen soll, findet bei derartigen Vorrichtungen, bei welchen ein vergleichsweise großer Durchtrittsraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Innenraum des Hüllrohrs definiert wird, ein Abtransport von abgebautem Material bzw. Bohrklein durch diesen Freiraum bzw. Hohlraum oder Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Inneren des Hüllrohrs statt, wobei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die AT-B 390 303, die EP-B 0 670 950 oder die WO 98/20229 verwiesen wird. Bei diesen bekannten Ausführungsformen muß jedoch neben üblicherweise bekannten Durchtrittsöffnungen für ein Spül- bzw. Kühlfluid, welche sich am vordersten Abschnitt bzw. an der Abbaufläche der Bohrkrone befinden, üblicherweise wenigstens eine weitere Durchtrittsöffnung entweder ebenfalls an der Abbaufläche der Bohrkrone oder in einem seitlichen Abschnitt derselben vorgesehen sein, um ein Einbringen des abzutransportierenden, abgebauten Materials bzw. Bohrkleins in den durch das Bohrgestänge und das Innere des Hüllrohrs definierten Freiraum bzw. Hohlraum zu ermöglichen und in weiterer Folge ein Ausbringen des abgebauten Materials durch diesen Hohlraum zur Verfügung zu stellen. Es ist unmittelbar einsichtig, daß derart nur sehr kleinstückiges Material abtransportiert werden kann, da lediglich vergleichsweise kleine Durchtrittsöffnungen im Bereich der Bohrkrone bzw. in einem Anschlußbereich zwischen der Bohrkrone und dem Hüllrohr vorgesehen sein können, um ein Einbringen von abgebautem Material in den Hohlraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr zu ermöglichen. Weiters besteht eine große Gefahr von Verstopfungen derartiger Durchtrittsöffnungen, so daß insbesondere bei grobstückigem bzw. körnigem, abgebautem Material Probleme beim Abtransport desselben zu erwarten sind bzw. eine weitere Zerkleinerung des bereits abgebauten Materials vorgenommen werden muß, um ein Einbringen und Durchleiten durch die Durchtrittsöffnungen im Bereich der Bohrkrone für ein Ausbringen zu ermöglichen, wobei unmittelbar einsichtig ist, daß eine derartige zusätzlich von der Bohrkrone zu leistende Zerkleinerungsarbeit den gesamten Bohrfortschritt verringert.In one embodiment of the type mentioned, which also uses a cladding tube or jacket tube the dismantled material or the cuttings are made outside the cladding tube, if this has a correspondingly reduced outer diameter compared to the drill bit, but usually only relatively small free spaces are created, so that only relatively small pieces of mined material can be transported in this area. There with Devices of the type mentioned above usually Cladding tubes are used, the outer dimensions of which are only slightly from the outer dimensions of the drill bit differ because the cladding tube is at least partially Support or provisional lining of the borehole, especially with brittle rock, takes place in such devices, in which a comparative large passage space between the drill pipe and the interior of the cladding tube is defined Removal of excavated material or cuttings through this space or cavity or annulus between the Drill pipe and the inside of the cladding tube instead, wherein in this connection, for example, to AT-B 390 303, reference is made to EP-B 0 670 950 or WO 98/20229. at however, these known embodiments must be in addition to usual known passage openings for a flushing or Cooling fluid, which is on the foremost section or on the Mining area of the drill bit, usually at least another through opening either the surface of the drill bit or in a side section the same can be provided to introduce the material to be removed or mined in through the drill pipe and the inside of the cladding tube enable defined free space or cavity and in Another consequence is the removal of the mined material through to provide this cavity. It is immediate realizes that such very small pieces Material can be removed because it is only comparatively small openings in the area of the Drill bit or in a connection area between the drill bit and the cladding tube can be provided for insertion of mined material in the cavity between to enable the drill pipe and the cladding tube. Furthermore, there is a high risk of such blockages Through openings, so that especially in the case of large pieces or granular, degraded material problems during removal of the same are to be expected or further comminution of the material that has already been dismantled must be introduced and passed through the passage openings in the area of the drill bit for spreading to enable, it being immediately apparent that a such additional grinding work to be performed by the drill bit reduces overall drilling progress.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern zur Verfügung zu stellen, mit welcher ein an sich bekannter Abtransport von abgebautem Material bzw. Bohrklein durch einen durch das Bohrgestänge und das Innere des Hüllrohrs definierten Hohlraum bzw. Ringraum einfacher durchführbar ist und mit welcher insbesondere auch größere Abmessungen aufweisendes, abgebautes Material ohne weiters in diesen Hohlraum bzw. Ringraum eingebracht bzw. durch diesen ausgebracht werden kann.The present invention now aims at starting out a device of the type mentioned for drilling, especially impact or rotary impact drilling, of drill holes available with which a known removal of dismantled material or cuttings through a through the drill string and the interior of the cladding tube defined cavity or annulus is easier to carry out and with which in particular also dismantled material with larger dimensions without further introduced into this cavity or annulus or can be applied by this.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren von Bohrlöchern, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone in einer Spülposition für den Hohlraum zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge mit ihrer Rückseite in Anlage an das zur Bohrkrone gewandte Vorderende des Hüllrohrs bringbar bzw. mit dem Vorderende des Hüllrohrs verbindbar ist und daß im Inneren der Bohrkrone ein Verschlußelement vorgesehen ist, welches in der Bohrposition wenigstens eine an der Abbaufläche der Bohrkrone mündende Durchtrittsöffnung und in der Spülposition wenigstens eine zur Rückseite der Bohrkrone mündende Durchtrittsöffnung zum Ausbringen des Spülfluids in das Innere des Hohlraums zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge freigibt. Dadurch, daß in einer Bohrposition das Hüllrohr in Abstand von der Bohrkrone angeordnet ist, wird hinter der Bohrkrone, von der Abbaufläche der Bohrkrone gesehen. ein Freiraum zur Verfügung gestellt, welcher eine entsprechend große Durchtrittsöffnung für ein Einbringen des abgebauten Materials bzw. Bohrkleins in den Hohlraum bzw. Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr freigibt, so daß auf die Abmessungen dieses Hüllrohrs abgestimmtes, vergleichsweise grobes Material ohne weiteres in den Hohlraum eingebracht und durch diesen abtransportiert werden kann. Es sind somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, im Gegensatz zu dem eingangs erläuterten, bekannten Stand der Technik, keine zusätzlichen Durchtrittsöffnungen im Bereich der Abbaufläche der Bohrkrone bzw. in einem seitlichen Bereich derselben erforderlich, um ein Einbringen des abgebauten Materials hinter die Bohrkrone und in den zwisehen dem Bohrgestänge und dem Innenraum des Hüllrohrs definierten Hohlraum zu ermöglichen, so daß eine Schwächung der Bohrkrone vermieden werden kann und insbesondere die bei den bekannten Ausführungsformen auftretenden Verstopfungen bzw. Blockierungen dieser Abtransportöffnungen nicht befürchtet werden müssen. Es kann somit im Bereich der Abbaufläche mit den bekannten, üblicherweise in einer vergleichsweise geringen Anzahl vorgesehenen und einen vergleichsweise geringen Durchtrittsquerschnitt aufweisenden Durchtrittsöffnungen für das Kühl- bzw. Spülfluid das Auslangen gefunden werden. Für den Fall eines Spülens bzw. gezielten Ausbringens des im Ringraum bzw. Hohlraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Inneren des Hüllrohrs abzutransportierenden Materials ist erfindungsgemäß weiters vorgesehen, daß in einer derartigen Spülposition die Rückseite der Bohrkrone in Anlage an das zur Bohrkrone gewandte Vorderende des Hüllrohrs bringbar ist bzw. mit dem vorderende des Hüllrohrs verbindbar ist, so daß durch Einbringen des Kühl- bzw. Spülfluids auch in diesen Ringraum bzw. Hohlraum unmittelbar eine gezielte und definierte Spülung dieses Hohl- bzw. Ringraums erzielbar ist. Um bei Vorsehen von wenigstens einer zusätzlichen, im Bereich der Rückseite der Bohrkrone befindlichen Durchtrittsöffnung sicherzustellen, daß diese nur in der Spülposition der erfindungsgemäßen Vorrichtung beaufschlagbar ist bzw. in der Spülposition ein Ausbringen eines Spül- bzw. Kühlfluids ermöglicht, wird erfindungsgemäß weiters vorgeschlagen, daß im Inneren der Bohrkrone ein Verschlußelement vorgesehen ist, welches in der Bohrposition wenigstens eine an der Abbaufläche mündende Durchtrittsöffnung und in der Spülposition wenigstens eine zur Rückseite mündende Durchtrittsöffnung zum Ausbringen des Spülfluids in das Innere des Hohlraums zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge freigibt. The device according to the invention is used to achieve these tasks for drilling, especially impact or rotary impact drilling of boreholes, characterized essentially by that the drill bit in a rinsing position for the Cavity between the cladding tube and the drill pipe with its back in contact with the one facing the drill bit Bring the front end of the cladding tube or with the front end of the cladding tube is connectable and that inside the drill bit a closure element is provided, which in the Drilling position at least one on the surface of the drill bit opening and in the rinsing position at least one passage opening to the back of the drill bit for dispensing the flushing fluid inside the cavity between the cladding tube and the drill pipe releases. Characterized in that the cladding tube in a drilling position is located at a distance from the drill bit, behind the core bit, seen from the surface of the core bit. a free space is provided, which one accordingly large opening for inserting the dismantled Material or cuttings in the cavity or annulus between the drill pipe and the cladding tube, so that it is tailored to the dimensions of this cladding tube, comparatively coarse material easily into the cavity introduced and removed by this can. Thus, in the device according to the invention, in contrast to the known state explained at the beginning the technology, no additional openings in the area the surface of the drill bit or in a side Area of the same required to introduce the mined material behind the drill bit and in the intermediate the drill pipe and the interior of the cladding tube Allow cavity so that weakening the drill bit can be avoided and especially the blockages occurring in the known embodiments or blocking these discharge openings must be feared. It can therefore be in the area of the mining area with the known, usually in a comparative small number provided and a comparative having a small passage cross-section Passage openings for the cooling or flushing fluid being found. In the event of a rinse or targeted Application of the in the annulus or cavity between to be removed from the drill pipe and the interior of the cladding tube According to the invention, material is further provided that in such a rinsing position the back of the Drill bit in contact with the front end facing the drill bit of the cladding tube can be brought or with the front end of the Cladding tube is connectable so that by introducing the cooling or rinsing fluids directly into this annulus or cavity a targeted and defined flushing of this hollow or annulus is achievable. To provide at least an additional one, in the area of the back of the Ensure the drill hole is that this only in the rinsing position of the invention Device can be acted upon or in the rinsing position Dispensing of a flushing or cooling fluid is made possible according to the invention further suggested that inside the Drill bit a closure element is provided, which in the drilling position at least one opening at the mining area Passage opening and in the rinsing position at least a passage opening leading to the rear for dispensing of the flushing fluid into the interior of the cavity between the Cladding tube and the drill pipe releases.
Wie oben bereits angedeutet, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausbringen des Spül- bzw. Kühlfluids lediglich eine vergleichsweise geringe Anzahl von Durchtrittsöffnungen an der Abbaufläche der Bohrkrone erforderlich, wobei für ein einfaches Spülen des Hüllrohrs zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr vorgesehen ist, daß die Bohrkrone jeweils wenigstens eine Durchtrittsöffnung zum Ausbringen des Spülfluids im Bereich der Abbaufläche und eine Durchtrittsöffnung aufweist, welche im Bereich der Rückseite der Bohrkrone mündet. Durch eine derartige zusätzliche, im Bereich der Rückseite der Bohrkrone mündende Durchtrittsöffnung wird in der Spülposition, in welcher sich die Bohrkrone in Anlage an dem Vorderende des Hüllrohrs befindet bzw. mit diesem verbunden ist, ein gezieltes und sicheres Einbringen des Spülfluids in das Innere des Hohlraums erzielt, wodurch die angestrebte Reinigungs- bzw. Spülwirkung zuverlässig und bei vergleichsweise geringer Fluidmenge erhalten werden kann.As already indicated above, in the case of the invention Device for dispensing the flushing or cooling fluid only a comparatively small number of through openings required on the cutting surface of the drill bit, whereby for a simple flushing of the cladding tube between the Drill pipe and the cladding tube is provided that the drill bit at least one passage opening for dispensing of the flushing fluid in the area of the mining area and one Has passage opening, which in the area of the back the drill bit opens. With such an additional, opening opening in the area of the back of the drill bit is in the rinsing position in which the The drill bit is in contact with the front end of the cladding tube or connected to it, a targeted and safe Introducing the flushing fluid into the interior of the cavity achieved, whereby the desired cleaning or rinsing effect reliable and with a comparatively small amount of fluid can be obtained.
Für eine besonders kleinbauende und sicher zu betätigende Ausführungsform des Verschlußelements ist bevorzugt vorgesehen, daß das Verschlußelement von einer im Inneren der Bohrkrone geführten, eine im wesentlichen zentral in der Bohrkrone verlaufende Zufuhrleitung für das Spülfluid umgebenden Hülse gebildet ist, welche entgegen einer Federkraft durch ein von der Abbaufläche vorragendes Stift- bzw. Bolzenelement in der Bohrposition im Inneren der Bohrkrone in Längsrichtung derselben verschiebbar ist. Ein derartiges hülsenförmiges Verschlußelement kann entsprechend robust und kleinbauend ausgebildet sein, so daß eine zuverlässige Arbeitsweise auch unter den rauhen Einsatzbedingungen in einem Bohrloch über große Zeiträume sichergestellt wird. For a particularly small-sized and safe to operate An embodiment of the closure element is preferably provided that the closure element of one inside the Drill bit guided, one essentially central in the Drill bit running supply line for the flushing fluid surrounding Sleeve is formed, which counteracts a spring force through a pin or bolt element protruding from the surface in the drilling position inside the drill bit in The longitudinal direction of the same is displaceable. Such a thing sleeve-shaped closure element can be correspondingly robust and be designed small, so that a reliable Operation even under the harsh operating conditions in a well is secured over long periods of time.
Weiters läßt sich durch das von der Abbau- bzw. Bohrfläche vorragende Stift- bzw. Bolzenelement ein selbsttätiges Versperren und Freigeben der jeweils gewünschten Durchtrittsöffnung bzw. Durchtrittsöffnungen im Bereich der Abbaufläche der Bohrkrone oder im Bereich der Rückseite in der Spülposition erzielen, da bei einem Zurückziehen der Bohrkrone in Anlage an das Hüllrohr zur Einnahme der. Spülposition die Abbaufläche der Bohrkrone außer Kontakt mit der abgebauten Stirnfläche des Bohrlochs gelangt und somit entgegen der Federkraft ein selbsttätiges Verschieben des hülsenförmigen Verschlußelements zur Freigabe lediglich der Durchtrittsöffnung bzw. Durchtrittsöffnungen an der Rückseite der Bohrkrone erzielbar ist.Furthermore, by the mining or drilling area protruding pin or bolt element an automatic locking and release the desired passage opening or through openings in the area of the mining area the drill bit or in the area of the back in the Achieve rinsing position as the drill bit is pulled back in contact with the cladding tube for taking the. rinsing position the surface of the drill bit out of contact with the removed end face of the borehole and thus counter the spring force an automatic displacement of the sleeve-shaped Closure element to release only the Passage opening or passage openings on the back the drill bit can be achieved.
Um ein im wesentlichen dichtendes Abschließen zwischen der Bohrkrone, insbesondere der von der Abbaufläche abgewandten Rückseite derselben, und dem zur Bohrkrone gewandten Vorderende des Hüllrohrs zu ermöglichen, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Hüllrohr an seinem zur Bohrkrone gewandten Vorderende einen Freiraum zwischen dem Bohrgestänge und seinem Inneren für ein wenigstens teilweises Übergreifen des von der Abbaufläche abgewandten Endes der Bohrkrone definiert, so daß in einer derartigen Position ein weiteres Eindringen von abgebautem Material in diesen Anschlußbereich zwischen der Bohrkrone und dem Rohr sicher vermieden wird und derart keine Blockierungen für den weiteren Einsatz der Bohrkrone zu befürchten sind.To provide an essentially sealing seal between the Drill bit, especially the one facing away from the mining area Back of the same, and the front end facing the drill bit To enable the cladding tube is according to another preferred embodiment provided that the cladding tube at its front end facing the drill bit Clearance between the drill pipe and its interior for an at least partial overlap of the area being mined opposite end of the drill bit defined, so that in such a position further penetration of degraded Material in this connection area between the Drill bit and the pipe is safely avoided and such no blockages for further use of the drill bit are to be feared.
Um bei überaus grobkörnigem bzw. -stückigem, abgebautem Material ein Verlegen der einen vergleichsweise großen Durchcrittsquerschnitt aufweisenden Eintrittsöffnung des zwischen dem Bohrgestänge und dem Inneren des Hüllrohrs definierten Hohlraums bzw. Ringraums zu vermeiden, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß am Außenumfang des Bohrgestänges und/oder des Hüllrohrs ein Muffenelement zur Begrenzung des freien Durchtrittsquerschnitts am Vorderende des Hüllrohres vorgesehen ist. Ein derartiges Muffenelement läßt sich auf gegebenenfalls im Inneren des Hüllrohrs vorzusehende Beschränkungen bzw. Verengungen des Durchtrittsquerschnitts, welche beispielsweise im Bereich von Verbindungsstücken zwischen den Einzelteilen des Bohrgestänges und/oder des Hüllrohrs auftreten können, abstimmen, so daß jeweils sichergestellt ist, daß selbst bei vergleichsweise großer Eintrittsöffnung in den Hohlraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr ein Blockieren bzw. Verkeilen von größeren, abgebauten Materialstücken im Inneren des Hüllrohrs sicher vermieden wird.In order to work with extremely coarse-grained or broken-down material a relocation of a comparatively large cross section having entry opening of the between the drill pipe and the interior of the cladding tube Avoiding the cavity or annulus is according to a further preferred embodiment provided that on the outer circumference of the drill pipe and / or the cladding tube Sleeve element to limit the free passage cross-section is provided at the front end of the cladding tube. On such a sleeve element can be optionally in Restrictions or constrictions to be provided inside the cladding tube of the passage cross section, which for example in the area of connectors between the individual parts the drill pipe and / or the cladding tube can occur, vote, so that it is ensured that itself with a comparatively large entry opening into the cavity blocking between the drill pipe and the cladding tube or wedging larger, dismantled pieces of material in the Inside the cladding tube is safely avoided.
Entsprechend dem Einsatzzweck und dem abzubauenden Material ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß das Spülfluid von Druckluft oder einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, unter Druck gebildet ist. According to the application and the material to be dismantled is also preferred for the device according to the invention provided that the flushing fluid from compressed air or a liquid, especially water, is formed under pressure is.
Eine besonders einfache Kupplung einer Bohrkrone mit einem das Bohrgestänge umgebenden Hüllrohr läßt sich darüber hinaus dadurch erzielen, daß die Bohrkrone in einen zentralen Innenteil und einen insbesondere lösbar damit gekoppelten, den Innenteil ringförmig umgebenden Außenteil unterteilt ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.A particularly simple coupling of a drill bit with a the cladding tube surrounding the drill pipe can be above it also achieve that the drill bit in a central Inner part and an especially detachably coupled, the inner part surrounding the outer part in a ring is divided into how this is a further preferred embodiment corresponds to the device according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In dieser zeigen:
In den Fig. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Vorrichtung
zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren,
eines schematisch mit 2 bezeichneten Bohrlochs bezeichnet,
wobei die Vorrichtung 1 eine allgemein mit 3 bezeichnete
Bohrkrone, ein Bohrgestänge 4 und ein das Bohrgestänge umgebendes
Hüllrohr 5 umfaßt, wobei zwischen dem Bohrgestänge
4 und dem Inneren des Hüllrohrs 5 ein Hohlraum bzw.
Ringraum 6 definiert ist. Wie in der Zeichnung ersichtlich,
erfolgt durch den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges
4 und dem Innendurchmesser bzw. dem Inneren des
Hüllrohrs 5 definierten Ringraum bzw. Hohlraum 6 ein Abtransport
von abgebautem, stückigem Material bzw. Bohrklein
7. In der in Fig. 1 dargestellten Bohrposition ist
gezeigt, daß in der Bohrposition das zur Bohrkrone 3 gewandte
Vorderende 8 des Hüllrohrs 5 in Abstand von der
Rückseite der Bohrkrone 3 liegt, so daß ein großer Freiraum
für das neben der Bohrkrone 3 vorbeigeführte, abgebaute
Material für ein Einbringen in den zwischen dem
Bohrgestänge 4 und dem Hüllrohr 5 definierten Hohlraum 6
zur Verfügung steht. Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß
somit auch vergleichsweise großstückiges Material 7 in
diesen Ringraum bzw. Hohlraum 6 eingebracht werden kann.1 and 2 is generally 1 with a device
for drilling, especially impact or rotary impact drilling,
of a borehole schematically designated 2,
the device 1 a generally designated 3
Drill bit, a
In den Fig. 1 und 2 ist weiters im Bereich des Bohrgestänges
4 ein Verbindungsbereich mit 9 angedeutet, bei
welchem ersichtlich ist, daß dieser Verbindungsbereich 9,
beispielsweise von einzelnen Abschnitten des Bohrgestänges,
einen gegenüber dem Rest des Bohrgestänges 4 vergrößerten
Außendurchmesser aufweist, wobei in diesen Bereichen
eine zusätzliche Abstützung des üblicherweise eine
vergleichsweise geringe Dicke aufweisenden Hüllrohrs 5 mit
10 angedeutet ist. Um insbesondere in einem derartigen
Teilbereich 9 ein Blockieren bei Einbringen von sehr
großen Materialstücken 7 zu vermeiden, ist in Fig. 1
schematisch mit 11 ein Muffenelement angedeutet, welches
anschließend an die Rückseite der Bohrkrone 3 den freien
Eintrittsspalt bzw. Eintrittsquerschnitt in den Hohlraum 6
verengt, so daß nur entsprechend kleinere Materialteilchen
7 in diesen Hohlraum 6 eintreten können, so daß ein Verkeilen
bzw. Blockieren derselben im Inneren des Hohlraums
6, beispielsweise im Bereich der Verbindungselemente 9,
mit Sicherheit vermieden wird. Es ist unmittelbar einsichtig,
daß durch entsprechende Bemaßung der Muffe 11
eine Abstimmung auf gegebenenfalls unterschiedliche Abmessungen
von Verbindungsstücken 9 erzielbar ist.1 and 2 is further in the area of the drill pipe
4 a connection area indicated by 9, at
which can be seen that this
In der in Fig. 1 dargestellten Bohrposition wird ein durch
das Innere des Bohrgestänges 4 in bekannter Weise in den
Bereich der Bohrkrone 3 eingebrachtes Spül- bzw. Kühlfluid
über schematisch mit 12 und 13 bezeichnete Durchtrittsöffnungen
an der Bohr- bzw. Abbaufläche 14 der Bohrkrone 3
ausgebracht, wodurch einerseits ein Spülen und Kühlen der
Abbaufläche 14 erfolgt und andererseits entsprechend den
Pfeilen 15 durch ein Rückführen des üblicherweise unter
Druck eingebrachten Spül- bzw. Kühlfluids, welches von
Druckluft oder beispielsweise Wasser unter Druck gebildet
sein kann, neben der Bohrkrone 3 ein Beaufschlagen bzw.
Mitreißen von abgebautem Material 7 in den Hohlraum 6
erfolgt, so daß ein gerichtetes und durch das Spülfluid
unterstütztes Ausbringen des abgebauten Materials bzw.
Bohrkleins 7 durch den Hohlraum 6 erfolgt.In the drilling position shown in Fig. 1 is a
the inside of the
Falls ein Spülen des Hohlraums 6 bzw. ein vollständiges
Ausbringen des darin enthaltenen, abgebauten Materials
bzw. Bohrkleins 7 erfolgen soll, kann in einfacher Weise
die Bohrkrone 7 in die in Fig. 2 dargestellte Spülposition
in das Hüllrohr 5 bzw. in Anlage an dasselbe zurückgezogen
werden, so daß die zur Bohrkrone 3 gewandte Vorderseite 8
des Hüllrohrs in Anlage an die Rückseite der Bohrkrone
gelangt bzw. ein rückwärtiger Teil 16 der Bohrkrone 3 von
dem Vorderende 8 des Hüllrohrs 5 übergriffen wird. Zu
diesem. Zweck ist im Bereich des Vorderendes 8 des Hüllrohrs
4 ein entsprechender Freiraum vorgesehen.If flushing the
Weiters ist in Fig. 2 ersichtlich, daß anstelle eines Ausbringens
des durch das Bohrgestänge 4 in die Bohrkrone 3
eingebrachten Spül- bzw. Kühlfluids durch die an der
Abbaufläche 14 mündenden Durchtrittsöffnungen 12 und 13 an
der Rückseite 16 der Bohrkrone wenigstens eine weitere
Durchtrittsöffnung 17 vorgesehen ist, über welche entsprechend
dem Pfeil 18 unmittelbar ein Ausbringen des
Spül- bzw. Kühlfluids in den Hohlraum 6 zwischen dem
Bohrgestänge 4 und dem Inneren des Hüllrohrs 5 erfolgt. In
der in Fig. 2 dargestellten Position ist dabei der freie
Fluiddurchtritt zu den Durchtrittsöffnungen 12 und 13
durch ein hülsenförmiges Verschlußelement 19 blockiert,
welches in der Längsrichtung 20 der Bohrvorrichtung 1 entgegen
der Kraft einer Feder 21 verschiebbar ist, so daß in
der in Fig. 2 dargestellten Spülposition unmittelbar aus
einer im wesentlichen zentral verlaufenden Zufuhrbohrung
im Bohrgestänge 4 das Spül- bzw. Kühlfluid in die wenigstens
eine zur Rückseite der Bohrkrone 3 gewandte Durchtrittsöffnung
17 eintritt. Das hülsenförmige Verschlußelement
19 ist weiters mit einem Stift- bzw. Bolzenelement
22 gekoppelt, welches in der in Fig. 2 dargestellten Spülposition
über die Abbaufläche 14 vorragt, während es in
der in Fig. 1 dargestellten Bohrposition in Anlage an das
abzubauende Material 23 gelangt und derart das hülsenförmige
Verschlußelement 19 entgegen der Kraft der Feder 21
in die in Fig. 1 dargestellte Position verschiebt, in
welcher die Durchtrittsöffnung 17 durch das Verschlußelement
19 abgeschlossen ist und wiederum ein Ausbringen
des Kühlfluids lediglich durch die zur Abbaufläche 14
gewandten Durchtrittsöffnungen 12 und 13 möglich ist.Furthermore, it can be seen in Fig. 2 that instead of spreading
through the
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist
weiters ersichtlich, daß die Bohrkrone 3 im wesentlichen
in einen zentralen Mittelteil 24 und einen diesen umgebenden,
ringförmigen Außenteil 25 unterteilt ist, wobei
beispielsweise von stiftartigen Hartmaterialeinsätzen gebildete
Abbauwerkzeuge bzw. -elemente jeweils mit 26 angedeutet
sind.In the embodiment shown in the drawing
it can also be seen that the
Es läßt sich mit der dargestellten Vorrichtung 1 somit ein
sicherer Abtransport auch von grobstückigem Material bzw.
Bohrklein 7 in Anpassung an einen einen vergleichsweise
großen Durchtrittsquerschnitt ergebenden Hohlraum 6 zwischen
dem Bohrgestänge 4 und dem Hüllrohr 5 erzielen, wobei
zusätzliche Durchtrittsöffnungen in der Bohrkrone 3,
welche eine Rückführung von Material ermöglichen, wie dies
im Stand der Technik vorgesehen war, nicht notwendig sind.
Weiters läßt sich durch die Möglichkeit des Abtransports
von grobstückigem Material bzw. Bohrklein 7 auch die durch
das Bohrgestänge 4 eingebrachte Schlag- bzw. Abbauenergie
vollständig zur Herstellung des Bohrlochs 2 einsetzen und
muß nicht, wie dies beim Stand der Technik erforderlich
war, für eine weitere Zerkleinerung des abgebauten Materials
herangezogen werden, um einen Abtransport desselben
durch Durchtrittsöffnungen in der Bohrkrone 3 zu erlauben.It can thus be used with the
Claims (6)
- A device for drilling, in particular percussion drilling or rotary percussion drilling, boreholes (2), including a drill bit (3) having a drilling or working surface (14), a drill rod assembly (4) for introducing a rotation and/or percussion stress and for introducing a flushing and cooling fluid into the drill bit (3), and a jacket tube (5) which defines a hollow space (6) between the drill rod assembly (4) and the interior of the jacket tube (5) and is supported on the drill rod assembly and connectable with the drill bit (3), wherein the jacket tube (5) in a drilling position is arranged at a distance from the drill bit rear side (16) facing away from the working surface (14), characterized in that the drill bit (3) in a flushing position for the hollow space (6) provided between the jacket tube (5) and the drill rod assembly (4) is placeable with its rear side in abutment on the jacket tube front end (8) facing the drill bit (3) and/or connectable with the front end of the jacket tube and that a locking element (19) is provided in the interior of the drill bit (3), which, in the drilling position, clears at least one passage opening (12, 13) ending in the working surface (14) and, in the flushing position, for discharging the flushing fluid into the interior of the hollow space (6) between the jacket tube (5) and the drill rod assembly (4) clears at least one passage opening (17) leading towards the rear side (16).
- A device according to claim 1, characterized in that the locking element is formed by a bush (19) guided in the interior of the drill bit (3) and surrounding a flushing fluid supply duct extending substantially centrally within the drill bit (3), said bush in the drilling position being displaceable within the drill bit (3) in the longitudinal direction thereof against the force of a spring (21), by means of a plug or pin member (22) projecting from the working surface (14).
- A device according to claim 1 or 2, characterized in that the jacket tube (5), on its front end (8) facing the drill bit (3), defines a free space between the drill rod assembly (4) and its interior for the at least partial overlapping of the drill bit end (16) facing away from the working surface (14).
- A device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a sleeve element (11) is provided on the external periphery of the drill rod assembly (4) and/or the jacket tube (5) for delimiting the free passage cross section on the front end (8) of the jacket tube (5).
- A device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the flushing fluid is comprised of compressed air or a liquid, in particular water, under pressure.
- A device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the drill bit (3) is subdivided into a central inner part (24) and an outer part (25) annularly surrounding the inner part (24) and coupled therewith, in particular in a detachable manner.
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