EP1915505A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufheben einer blockierung einer bohrkrone beim bohren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufheben einer blockierung einer bohrkrone beim bohren

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EP1915505A1
EP1915505A1 EP06804333A EP06804333A EP1915505A1 EP 1915505 A1 EP1915505 A1 EP 1915505A1 EP 06804333 A EP06804333 A EP 06804333A EP 06804333 A EP06804333 A EP 06804333A EP 1915505 A1 EP1915505 A1 EP 1915505A1
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EP
European Patent Office
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drill bit
drill
adapter
drilling
drill string
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EP06804333A
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English (en)
French (fr)
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EP1915505B8 (de
EP1915505B1 (de
Inventor
Josef Mocivnik
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DYWIDAG-Systems International GmbH
Original Assignee
Alwag Tunnelausbau GmbH
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Publication date
Application filed by Alwag Tunnelausbau GmbH filed Critical Alwag Tunnelausbau GmbH
Priority to PL06804333T priority Critical patent/PL1915505T3/pl
Publication of EP1915505A1 publication Critical patent/EP1915505A1/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP1915505B8 publication Critical patent/EP1915505B8/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
    • E21B31/00—Fishing for or freeing objects in boreholes or wells
    • E21B31/03—Freeing by flushing
    • 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
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/07—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers
    • E21B17/073—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers with axial rotation

Definitions

  • the present invention relates to a method for overriding a blockage of a drill bit during drilling, in particular impact or rotary impact drilling, holes in soil or rock material, wherein by a mounted on a drill string and acted upon by the drill string to a rotational movement and optionally impact movement and a borehole is formed with this connected drill bit.
  • the present invention further relates to a device for overriding a blockage of a drill bit during drilling, in particular impact or rotary impact drilling, holes in soil or rock material, a drill bit mounted on a drill string and through the drill string to a rotary motion and optionally impact movement to Training a borehole is acted upon.
  • a favorable case succeeds in occurrence of such a blockage of the drill bit at least a separation of the drill string from the remaining unfinished drill hole drill bit, so that at least the drill pipe can be used to carry out a new drilling operation again.
  • the drill string must also remain in the unfinished wellbore, so that in addition to the fact that an increased time required to make a new well, which must be substantially adjacent to the unfinished well to achieve the required strength, is also a corresponding one Increased cost and material costs through the drill pipe remaining in the borehole and in each case left in the borehole drill bit occurs.
  • the present invention therefore seeks to provide a method and apparatus for overriding blockage of a drill bit during a drilling operation so that not only the additional time, cost and material required to make a new hole can be avoided, but that in a simple manner after lifting the blockage of the drill bit, the hole in the unfinished hole can be continued or completed.
  • a method of the type mentioned above is essentially characterized in that when a blockage of the drill bit, which prevents further drilling and in particular further rotation of the drill bit, the drill bit on the drill string of a linear movement against the Drilling direction and via a corresponding connection between the drill bit facing the end of the drill string and the drill bit and regardless of a rotary drive for performing the drilling operation is also subjected to a rotational movement in a direction opposite to the direction of rotational movement during the drilling operation.
  • the drill bit on the drill string not only a linear movement against the drilling direction, but also independent of a usually not sufficiently strong as mentioned above rotational drive in addition to a rotational movement in a direction opposite to the direction of rotation during is subjected to the drilling operation, can be solved by the at least partially retracting the drill bit against the drilling direction and achieving a simultaneous rotational movement, the jamming or seizing of the drill bit, so that after lifting the blockade or jamming of the drill bit subsequently By the blockage interrupted drilling process of unfinished borehole can be continued or completed.
  • the linear drive is strong enough to exert a sufficient extraction force on the drill string and thus subsequently on the drill bit against the drilling direction, so that it comes to a loosening of the drill bit in the linear direction of the borehole.
  • the drill bit is subjected to a rotational movement counter to the direction of rotation for carrying out the drilling operation, so that the drill bit can become detached from a wedged or blocked state, which can be caused, for example, by slight loading. caused by adjacent rock strata.
  • connection between the drill bit facing the end of the drill string and the drill bit via at least one helical or spiral Recess or flattening or elevation having adapter and a hiezu complementary profiling is performed on the drill bit, wherein the helical or spiral-like depression or flattening or elevation has a large inclination or slope to the longitudinal axis of the drill string.
  • a merely pointwise engagement at several points in the region of the profilings is provided between the drill pipe or the adapter and the drill bit.
  • Such a pointwise engagement in several places is sufficient for the transmission of necessary forces to achieve the simultaneous linear pull-out movement and the rotational movement against the rotational direction during drilling and allows, for example, in the region of the connection between the drill bit and the drill pipe or the adapter by excessive frictional forces the desired simultaneous linear pull-out movement and rotational movement can be achieved.
  • a device of the type mentioned above is substantially characterized in that between the end facing the drill bit end of the drill string and the drill bit at least one spiral or helical connection is provided, which at a blocking of the drill bit in a Retracting the drill string opposite to the direction of drilling, the drill bit next to a linear movement ent against the drilling direction, the drill bit independently of a rotary drive for performing the drilling operation to a rotational movement in a direction opposite to the direction of rotation during the drilling process applied.
  • the at least one spiral or helical connection is formed by a depression or elevation or flattening on an adapter interposed between the drill pipe and the drill bit and a complementary profiling on the drill bit.
  • a plurality of screw or spiral connections or profiles between the drill pipe and the adapter and the drill bit is provided, which are each uniformly spaced.
  • the at least one helical or spiral connection or profiling a relation to the longitudinal axis of the drill string great slope as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
  • a plurality of substantially point or hemispherical elevations in a blind hole of the drill bit for cooperation with the spiral or helical recess (s) or recess (s ) is provided on the end facing the drill bit of the adapter.
  • a plurality of adjacent, spiral flats on the outer circumference of the adapter or drill pipe and complementary flats in a blind hole the drill bit are provided, which have a polygonal, for example hexagonal, contour in cross section.
  • a helical polygon can be easily formed while providing a reliable coupling available.
  • a passageway for supplying a cooling or flushing fluid to exit channels or holes of the Drill bit and / or the adapter is provided, which at the excavation surface of the drill bit and / or the Circumferential surface of the adapter open, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a plan view of a drill bit of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 is a rear view of the drill bit shown in FIG. 1; FIG.
  • Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 1;
  • Fig. 4 in a view similar to Figure 3 is a section along the line IV-IV of Fig. 1;
  • FIG. 5 shows a side view of a first embodiment of an adapter used between the drill bit and the drill pipe according to FIGS. 1 to 4;
  • FIG. 6 shows a side view of a modified embodiment of an adapter which is used between a drill bit and a drill rod in a representation similar to FIG. 5;
  • FIG. and Fig. 7 is a section along the line VII-VII of Fig. 6 in a comparison with FIG. 6 enlarged scale.
  • an adapter 3 is provided between a generally designated 1 drill bit and a drill pipe generally designated 2, wherein the drill string 2 is connected via a schematically indicated with 4 screw with the adapter 3, wherein the Adapter 3 is shown separately in Fig. 5.
  • the adapter 3 at its end facing the drill bit 1 has at its outer circumference a plurality of helical or spiral depressions 7, which have a pitch which is marked by 8 in FIG Have inclination.
  • the spiral or helical depressions or connections or profilings 7 on the outer circumference of the end 6 of the adapter 3 cooperate with punctiform or hemispherical elevations 9 of the drill bit, which are shown in more detail in FIGS. 3 and 4 and which provide reliable fixing the drill bit 1 on the adapter 3 and thus on the drill pipe 2 allows.
  • the drill pipe 2 and thus the adapter 3 as Also, the drill bit 1 subjected to a linear pull-out movement according to the arrow 10, wherein the direction of movement of the usual drilling or advancing direction is opposite.
  • the drilling process can be carried out directly by means of an appropriate loading of the drill pipe 2 and thus subsequently the drill bit 1 with the interposition of the adapter 3 by known drive means, which are known at a projecting end of the drill pipe 2 from the borehole Attack the way.
  • both the drill pipe 2 and the adapter 3 are provided with a passageway 12 and 13, which opens into corresponding outlet channels or holes 14 of the drill bit 1, which in turn at the mining area 15 of the drill bit 1 open.
  • the adapter 3 is provided starting from the passageway 13 with outlet channels 16 to assist in the removal of degraded material.
  • the drill bit 1 For a removal of the mined material from the area of the excavation surface 15 of the drill bit 1 1 through openings 17 are also provided on the outer circumference of the drill bit.
  • the drill bit 1 has corresponding recesses 18 on its outer circumference, which are flat. if a reliable removal of material from the area of the excavation surface 15 of the drill bit 1 allow.
  • the drill bit 1 or its blind hole 11 may be provided with corresponding recesses or grooves, which with corresponding profilings, in particular elevations on the circumference of the end 6 of the Interact adapter 3.
  • the drill bit facing the end of the drill string 2 may be provided directly with the corresponding spiral or helical depressions or elevations, which cooperate with corresponding profiles of the drill bit 1, so that an additional manufacturing cost for the adapter. 3 can be avoided.
  • FIG. 6 and 7 embodiment of an in turn designated 3 adapter it is seen that this is again indicated at 6 designated, not shown drill bit end with a plurality of helical or flattened flats 19, which, as can be seen in particular from FIG. 7, a polygonal, in particular hexagonal, contour is formed in cross-section.
  • a polygonal contour forming flattening can be in turn with a withdrawal of the drill string and the adapter 3 a Rotary loading on the drill bit, not shown in FIGS. 6 and 7, in a direction opposite to the drilling direction in order to loosen a stuck drill bit 1, so that subsequently a completion of a borehole is possible.
  • the abutting flats 19 are each connected via rounded regions 20, which are defined by the outer circumference of the cylinder-like end 6 of the adapter 3.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Aufheben einer Blockierung einer Bohrkrone (1) beim Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (2) gelagerte und durch das Bohrgestänge (2) zu einer Rotationsbewegung und gegebenenfalls Schlagbewegung beaufschlagte und mit diesem verbundene Bohrkrone (1) ein Bohrloch gebildet wird, ist vorgesehen, daß bei einer Blockierung der Bohrkrone ( 1 ) , welche einen weiteren Bohrvorgang und insbesondere eine weitere Rotationsbewegung der Bohrkrone (1) verhindert, die Bohrkrone (1) über das Bohrgestänge (2) einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung und über eine entsprechende Verbindung (7, 9) zwischen dem zur Bohrkrone (1) gewandten Ende des Bohrgestänges (2) und der Bohrkrone (1) und unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs darüber hinaus zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Rotationsbewegung während des Bohrvorgangs unterworfen wird, wodurch sich in einfacher Weise nach Aufheben einer Blockierung der Bohrkrone (1) das Bohrloch fertigstellen läßt.

Description

VERFAHREN IMD VORRICHTUNG ZUM AUFHEBEN EINER BLOCKIERUNG EINER BOHRKRONE BEIM BOHREN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufheben einer Blockierung einer Bohrkrone beim Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte und durch das Bohrgestänge zu einer Rotationsbewegung und gegebenenfalls Schlagbewegung beaufschlagte und mit diesem verbundene Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiters auf eine Vorrichtung zum Aufheben einer Blockierung einer Bohrkrone beim Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine Bohrkrone an einem Bohrgestänge gelagert und durch das Bohrgestänge zu einer Rotationsbewegung und gegebenenfalls Schlagbewegung zur Ausbildung eines Bohrlochs beaufschlagt ist.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Bohrlöchern durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren in Boden- oder Gesteins- material treten insbesondere bei Boden- bzw. Gesteinsschichten, welche gegeneinander verschiebbar bzw. verlagerbar sind, Fälle auf, wonach es, insbesondere bedingt durch beim Bohren eingebrachte Kräfte und Vibrationen zu einem Verklemmen bzw. Blockieren oder Festfressen der Bohrkrone durch ein Verschieben bzw. Verlagern von Gesteinsschicht im Inneren eines Bohrlochs kommen kann. In einem derartigen Fall ist üblicherweise der Rotationsantrieb der Bohrvorrichtung zur Herstellung einer derartigen Bohrung nicht ausreichend stark dimensioniert, um bei einem Verlagern von Gesteinsschichten auftretende Kräfte überwinden zu können und somit den blockierten Zustand der Bohrkrone wie- derum aufzuheben. In einem günstigen Fall gelingt bei Auftreten einer derartigen Blockierung der Bohrkrone zumindest ein Trennen des Bohrgestänges von der im nicht fertiggestellten Bohrloch verbleibenden Bohrkrone, so daß wenigstens das Bohrgestänge zu Durchführung eines neuerlichen Bohrvorgangs wiederum verwendet werden kann. In ungünstigen Fällen muß auch das Bohrgestänge im nicht fertiggestellten Bohrloch verbleiben, so daß neben der Tatsache, daß ein erhöhter Zeitaufwand für die Herstellung einer neuerlichen Bohrung, welche zur Erzielung der erforderlichen Festigkeitseigenschaft im wesentlichen dem nicht fertiggestellten Bohrloch unmittelbar benachbart sein muß, auch ein entsprechend erhöhter Kosten- und Materialaufwand durch das im Bohrloch verbleibende Bohrgestänge und die in jedem Fall im Bohrloch zurückzulassende Bohrkrone auftritt.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Aufheben einer Blockierung einer Bohrkrone während eines Bohrvorgangs zur Verfügung zu stellen, so daß nicht nur der zur Herstellung einer neuerlichen Bohrung erforderliche zusätzliche Zeit- und Kosten- sowie Materialaufwand vermieden werden kann, sondern daß auch in einfacher Weise nach einem Aufheben der Blockierung der Bohrkrone die Bohrung im nicht fertiggestellten Bohrloch weitergeführt bzw. fertiggestellt werden kann.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Blockierung der Bohrkrone, welche einen weiteren Bohrvorgang und insbesondere eine weitere Rotationsbewegung der Bohrkrone verhindert, die Bohrkrone über das Bohrgestänge einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung und über eine entsprechende Verbindung zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges und der Bohrkrone und unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs darüber hinaus zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Rotationsbewegung während des Bohrvorgangs unterworfen wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß bei einer Blockierung der Bohrkrone die Bohrkrone über das Bohrgestänge nicht nur einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung, sondern auch unabhängig von einem wie oben erwähnt üblicherweise nicht ausreichend starken Rotationsantrieb zusätzlich zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Rotationsbewegung während des Bohrvorgangs unterworfen wird, kann durch das wenigstens teilweise Zurückziehen der Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung und Erzielen einer gleichzeitigen Rotationsbewegung das Verklemmen bzw. Festfressen der Bohrkrone gelöst bzw. aufgehoben werden, so daß nach Aufhebung der Blockade bzw. des Verklemmens der Bohrkrone in weiterer Folge der durch die Blockade unterbrochene Bohrvorgang des nicht fertiggestellten Bohrlochs weitergeführt bzw. fertiggestellt werden kann. Es ist hierbei davon auszugehen, daß der Linearantrieb ausreichend stark ist, um eine ausreichende Ausziehkraft auf das Bohrgestänge und somit in weiterer Folge auf die Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung auszuüben, so daß es zu einem Lockern der Bohrkrone in linearer Richtung des Bohrlochs kommt. Durch zusätzliches Vorsehen der entsprechenden Verbindung zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrkrone wird darüber hinaus die Bohrkrone einer Rotationsbewegung entgegen der Rotationsrichtung zur Durchführung des Bohrvorgangs unterworfen, so daß sich die Bohrkrone aus einem verkeilten bzw. blockierten Zustand lösen kann, welcher beispielsweise durch geringfügige Verla- gerungen von benachbarten Gesteinsschichten bewirkt wird. Durch Vorsehen der Rotationsbewegung entgegen der Rotationsrichtung zur Durchführung des Bohrvorgangs wird darüber hinaus sichergestellt, daß kein Lösen der Bohrkrone vom Bohrgestänge erfolgt und nach einem Aufheben der Blockade der .Bohrkrone unmittelbar der Bohrvorgang weitergeführt werden kann.
Für eine besonders zuverlässige und einfach herzustellende Verbindung zur Erzielung der gleichzeitigen Rotationsbewegung während Ausübung der Ausziehkraft auf das Bohrgestänge wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Verbindung zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges und der Bohrkrone über einen wenigstens eine schrauben- bzw. spiralartige Vertiefung bzw. Abflachung oder Erhebung aufweisenden Adapter und eine hiezu komplementäre Profilierung an der Bohrkrone vorgenommen wird, wobei die schrauben- bzw. spiralartige Vertiefung bzw. Abflachung oder Erhebung eine zur Längsachse des Bohrgestänges große Neigung bzw. Steigung aufweist. Durch Vorsehen einer großen Steigung bzw. Neigung zur Längsrichtung der wenigstens einen schrauben- bzw. spiralartigen Verbindung bzw. Profilierung lassen sich bei Ausübung einer entsprechend hohen Ausziehkraft auf das Bohrgestänge entgegen der Bohrrichtung auch entsprechende Kräfte zur Erzielung der Rotationsbewegung entgegen der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs ausüben.
Für eine Erzielung entsprechend hoher Kräfte zur Erzielung der Rotationsbewegung zum Lockern bzw. Freigeben der Blockade der Bohrkrone und für eine entsprechende Verteilung über den Außenumfang des zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges und/oder Adapters, welches in einer ent- sprechenden komplementären Ausnehmung bzw. einem Sackloch der Bohrkrone aufgenommen ist, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Verbindungen bzw. Profilierungen vorgesehen wird, welche gleichmäßig um den Umfang des zur Bohrkrone gewandten Endes vorgesehen werden.
Um übermäßige Reibungskräfte im Bereich der Verbindung zwischen dem Bohrgestänge und/oder Adapter und der Bohrkrone insbesondere während des Bewegungsvorgangs zur Aufhebung der Blockierung der Bohrkrone zu vermeiden, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß ein lediglich punktweiser Eingriff an mehreren Stellen im Bereich der Profilierungen zwischen dem Bohrgestänge oder dem Adapter und der Bohrkrone vorgesehen wird. Ein derartiger punktweiser Eingriff an mehreren Stellen ist für die Übertragung erforderlicher Kräfte zur Erzielung der gleichzeitigen linearen Ausziehbewegung und der Rotationsbewegung entgegen der Rotationsrichtung beim Bohrvorgang ausreichend und ermöglicht, daß beispielsweise im Bereich der Verbindung zwischen der Bohrkrone und dem Bohrgestänge bzw. dem Adapter durch übermäßige Reibungskräfte die angestrebte gleichzeitige lineare Ausziehbewegung und Rotationsbewegung erzielt werden kann.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges und der Bohrkrone wenigstens eine Spiral- oder schraubenartige Verbindung vorgesehen ist, welche bei einer Blockierung der Bohrkrone bei einem Zurückziehen des Bohrgestänges entgegen der Bohrrichtung die Bohrkrone neben einer linearen Bewegung ent- gegen der Bohrrichtung die Bohrkrone unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs beaufschlagt. Wie oben bereits ausgeführt, gelingt somit in einfacher und zuverlässiger Weise die Bereitstellung von entsprechenden Elementen zur Ausübung einer gleichzeitig linearen Ausziehbewegung als auch einer Rotationsbewegung entgegen der Rotationsrichtung beim Durchführen des Bohrvorgangs zur Aufhebung einer Blockierung bzw. eines Verklemmens der Bohrkrone .
Zur Erzielung einer einfach herstellbaren und paßgenauen Ausführungsform wird bevorzugt vorgeschlagen, daß die wenigstens eine spiral- oder schraubenartige Verbindung durch eine Vertiefung oder Erhebung oder Abflachung an einem zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrkrone zwischengeschalteten Adapter und einer komplementären Profilierung an der Bohrkrone gebildet ist.
Zur gleichmäßigen Krafteinleitung auch gegebenenfalls großer Kräfte wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Verbindungen bzw. Profilierungen zwischen dem Bohrgestänge bzw. dem Adapter und der Bohrkrone vorgesehen ist, welche jeweils gleichmäßig beabstandet sind.
Um eine zuverlässige Übertragung der gleichzeitig wirkenden Ausziehkräfte als auch der Rotationsbewegung vom Bohrgestänge auf die Bohrkrone zu ermöglichen, ist darüber hinaus vorgesehen, daß die wenigstens eine schrauben- bzw. spiralartige Verbindung bzw. Profilierung eine gegenüber der Längsachse des Bohrgestänges große Steigung bzw. Neigung aufweist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.
Wie oben bereits angedeutet, soll das Einbringen von übermäßigen Reibungskräften zwischen dem Bohrgestänge und/oder Adapter und der Bohrkrone nach Möglichkeit vermieden werden. In diesem Zusammenhang wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von im wesentlichen punkt- bzw. halbkugelförmigen Erhebungen in einem Sackloch der Bohrkrone für ein Zusammenwirken mit der (den) spiral- bzw. schraubenartigen Vertiefung (en) bzw. Aussparung (en) am zur Bohrkrone gewandten Ende des Adapters vorgesehen ist .
Zur gleichmäßigen Verteilung der Kräfte über den gesamten Umfang sowohl des Adapters bzw. des Bohrgestänges als auch der Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden, spiralförmigen Abflachungen am Außenumfang des Adapters bzw. Bohrgestänges sowie komplementäre Abflachungen in einem Sackloch der Bohrkrone vorgesehen sind, welche im Querschnitt eine polygonförmige, beispielsweise sechseckige, Kontur aufweisen. Ein derartiges Wendelpolygon läßt sich einfach ausbilden und stellt gleichzeitig eine zuverlässige Kopplung zur Verfügung.
Für eine zuverlässige Kühlung und/oder Spülung der Bohrkrone und/oder des Adapters während des Bohrvorgangs wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß im Innere des Bohrgestänges und/oder des Adapters ein Durchtrittskanal zur Zufuhr eines Kühl- bzw. Spülfluids zu Austrittskanälen bzw. -löchern der Bohrkrone und/oder des Adapters vorgesehen ist, welche an der Abbaufläche der Bohrkrone und/oder der Umfangsflache des Adapters münden, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.
Für einen zuverlässigen Abtransport von abgebautem Material während des Bohrvorgangs, wodurch auch die Chance eines Blockierens bzw. Verklemmens der Bohrkrone während der Durchführung des Bohrvorgangs weiter verringert werden, ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise am Außenumfang der Bohrkrone Vertiefungen bzw. Ausnehmungen und/oder Durchtrittslöcher zum Abtransport von abgebautem Material über einen Ringraum zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und der Innenwand des hergestellten Bohrlochs vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bohrkrone der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine Rückansicht auf die in Fig. 1 gezeigte Bohrkrone ;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines zwischen der Bohrkrone und dem Bohrgestänge gemäß Fig. 1 bis 4 zum Einsatz gelangenden Adapters; Fig. 6 in einer zu Fig. 5 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines zwischen einer Bohrkrone und einem Bohrgestänge zum Einsatz gelangenden Adapters; und Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 6 in einem gegenüber Fig. 6 vergrößerten Maßstab.
Aus Fig. 1 bis 4 ist ersichtlich, daß zwischen einer allgemein mit 1 bezeichneten Bohrkrone und einem allgemein mit 2 bezeichneten Bohrgestänge ein Adapter 3 vorgesehen ist, wobei das Bohrgestänge 2 über eine schematisch mit 4 angedeutete Verschraubung mit dem Adapter 3 verbunden ist, wobei der Adapter 3 getrennt in Fig. 5 dargestellt ist.
Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, weist der Adapter 3 an seinem zur Bohrkrone 1 gewandten Ende 6 an seinem Außenumfang eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Vertiefungen 7 auf, welche ein zur in Fig. 3 schematisch mit 8 bezeichneten Längsachse große Steigung bzw. Neigung aufweisen. Die Spiral- bzw. schraubenartigen Vertiefungen bzw. Verbindungen bzw. Profilierungen 7 am Außenumfang des Endes 6 des Adapters 3 wirken mit punkt- bzw. halbkugelförmigen Erhebungen 9 der Bohrkrone zusammen, welche in Fig. 3 und 4 näher dargestellt sind und welche ein zuverlässiges Festlegen der Bohrkrone 1 am Adapter 3 und somit am Bohrgestänge 2 ermöglicht.
Für den Fall eines Blockierens der Bohrkrone 1 während des Bohrvorgangs, beispielsweise bewirkt durch ein Verschieben bzw. Verlagern von Gesteinsschichten im Bereich der Bohrkrone 1, worauf in weiterer Folge eine Fortsetzung des Bohrvorgangs nicht möglich ist, werden das Bohrgestänge 2 und somit der Adapter 3 als auch die Bohrkrone 1 einer linearen Ausziehbewegung entsprechend dem Pfeil 10 unterworfen, wobei die Bewegungsrichtung der üblichen Bohr- bzw. Vortriebsrichtung entgegengesetzt ist. Durch ein Zusammenwirken der spiral- bzw. schraubenartigen Vertiefungen 7 am Adapter 3 bzw. dessen zur Bohrkrone gewandten Ende 6 und den entsprechenden Erhebungen 9 im Inneren des Sacklochs 11 der Bohrkrone zur Aufnahme des freien Endes 6 des Adapters 3 wird durch das Vorsehen der Ausziehbewegung 10 gleichzeitig eine Rotationsbewegung der Bohrkrone 1 entlang der spiral- bzw. schraubenartigen Verbindungen bzw. Profilierungen 7 bewirkt, so daß durch die lineare Ausziehbewegung und gleichzeitige Rotationsbewegung der Bohrkrone 1 ein Lockern bzw. Aufheben der Blockade der Bohrkrone 1 erzielbar ist. Es kann nach einem Lockern der Bohrkrone 1 unmittelbar der Bohrvorgang über eine entsprechende Beaufschlagung des Bohrgestänges 2 und somit in weiterer Folge der Bohrkrone 1 unter Zwischenschaltung des Adapters 3 durch bekannte Antriebseinrichtungen vorgenommen werden, welche an einem aus dem Bohrloch vorragenden Ende des Bohrgestänges 2 in bekannter Weise angreifen.
Zur Erzielung einer entsprechenden Kühl- bzw. Spülwirkung ist darüber hinaus sowohl das Bohrgestänge 2 als auch der Adapter 3 mit einem mit 12 bzw. 13 bezeichneten Durchtrittskanal versehen, welcher in entsprechende Austrittskanäle bzw. Löcher 14 der Bohrkrone 1 mündet, welche wiederum an der Abbaufläche 15 der Bohrkrone 1 münden. Darüber hinaus ist auch der Adapter 3 ausgehend von dem Durchtrittskanal 13 mit Austrittskanälen 16 versehen, um einen Abtransport von abgebautem Material zu unterstützen.
Für einen Abtransport des abgebauten Materials aus dem Bereich der Abbaufläche 15 der Bohrkrone 1 sind darüber hinaus am Außenumfang der Bohrkrone 1 Durchtrittsöffnungen 17 vorgesehen. Darüber hinaus weist die Bohrkrone 1 an ihrem Außenumfang entsprechende Vertiefungen 18 auf, welche eben- falls einen zuverlässigen Abtransport von Material aus dem Bereich der Abbaufläche 15 der Bohrkrone 1 ermöglichen.
Anstelle der in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführung mit einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten Verbindungs- elementen in Form von Vertiefungen 7 sowie Erhebungen 9 kann auch mit einer einzigen Verbindung das Auslangen gefunden werden, welche bei Ausübung einer linearen Ausziehbewegung entgegen der Bohrrichtung der Bohrkrone 1 eine entsprechende Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Rotationsbewegung während des Bohrvorgangs verleiht.
Anstelle des Versehens des Adapters 3 bzw. dessen Endes 6 mit den spiral bzw. schraubenartigen Vertiefungen 7 kann die Bohrkrone 1 bzw. deren Sackloch 11 mit entsprechenden Vertiefungen bzw. Rillen versehen sein, welche mit korrespondierenden Profilierungen, insbesondere Erhebungen am Umfang des Endes 6 des Adapters 3 zusammenwirken.
Anstelle des in der Zeichnung dargestellten Adapters 3 kann das zur Bohrkrone gewandte Ende des Bohrgestänges 2 unmittelbar mit den entsprechenden spiral- bzw. schraubenartigen Vertiefungen oder Erhebungen versehen sein, welche mit korrespondierenden Profilierungen der Bohrkrone 1 zusammenwirken, so daß ein zusätzlicher Fertigungsaufwand für den Adapter 3 vermieden werden kann.
Bei Einsatz des Adapters 3 kann jedoch mit konventionellen Ausführungen, insbesondere des Bohrgestänges 2 das Auslangen gefunden werden, so daß nicht spezielle Ausführungsformen des Bohrgestänges 2 zur Erzielung einer einfachen Aufhebung einer Blockade einer Bohrkrone 1 bereitgestellt wer- den müssen. Derart kann es in Fällen, wo aufgrund der Beschaffenheit des zu durchbohrenden Boden- bzw. Gesteinsma- terials aufgrund von Verschiebungen bzw. Verlagerungen Blockaden bzw. ein Verklemmen der Bohrkrone befürchtet werden müssen, unter Einsatz eines konventionellen Bohrgestänges 2 durch Vorsehen des Adapters 3 sowie einer darauf abgestimmten Bohrkrone 1 unmittelbar ein Bohrvorgang durchgeführt werden, so daß insbesondere auf die Herstellung von speziellen Bohrgestängeelementen verzichtet und somit die Lagerhaltung vereinfacht werden kann.
Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform eines wiederum mit 3 bezeichneten Adapters ist ersichtlich, daß dieser am wiederum mit 6 bezeichneten, zur nicht näher dargestellten Bohrkrone gewandten Ende mit einer Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Abflachungen 19 versehen ist, welche, wie dies insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist, eine im Querschnitt polygonale, insbesondere sechseckige, Kontur ausbildet. Durch ein Vorsehen der schrauben- bzw. spiralartigen Abflachungen 19 am Ende 6 des Adapters 3 sowie einer Ausbildung eines Sacklochs 11 einer nicht näher dargestellten Bohrkrone mit entsprechend komplementären, eine polygonartige Kontur bildenden Abflachungen läßt sich wiederum bei einem Herausziehen des Bohrgestänges und des Adapters 3 eine Drehbeaufschlagung auf die in Fig. 6 und 7 nicht näher dargestellte Bohrkrone in einer Richtung entgegen der Bohrrichtung ausüben, um eine festsitzende Bohrkrone 1 zu lockern, so daß in weiterer Folge eine Fertigstellung eines Bohrlochs möglich wird.
Anstelle der in Fig. 6 und 7 dargestellten, im wesentlichen sechseckigen Kontur des Wendelpolygons können selbstverständlich entsprechend abgewandelte, polygonartige Kon- turen, beispielsweise mit vier, fünf, sieben oder mehr Erhebungen, zum Einsatz gelangen.
Weiters ist in Fig. 6 und 7 angedeutet, daß die aneinander angrenzenden Abflachungen 19 jeweils über abgerundete Bereiche 20 verbunden sind, welche durch den Außenumfang des zylinderartigen Endes 6 des Adapters 3 definiert sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Aufheben einer Blockierung einer Bohrkrone (1) beim Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (2) gelagerte und durch das Bohrgestänge (2) zu einer Rotationsbewegung und gegebenenfalls Schlagbewegung beaufschlagte und mit diesem verbundene Bohrkrone (1) ein Bohrloch gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Blockierung der Bohrkrone (1) , welche einen weiteren Bohrvorgang und insbesondere eine weitere Rotationsbewegung der Bohrkrone (1) verhindert, die Bohrkrone (1) über das Bohrgestänge (2) einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung und über eine entsprechende Verbindung (7, 9) zwischen dem zur Bohrkrone (1) gewandten Ende des Bohrgestänges (2) und der Bohrkrone (1) und unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs darüber hinaus zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Rotationsbewegung während des Bohrvorgangs unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem zur Bohrkrone (1) gewandten Ende des Bohrgestänges (2) und der Bohrkrone (1) über einen wenigstens eine schrauben- bzw. spiralartige Vertiefung bzw. Abflachung (19) oder Erhebung (7) aufweisenden Adapter
(3) und eine hiezu komplementäre Profilierung (9) an der Bohrkrone (1) vorgenommen wird, wobei die schrauben- bzw. spiralartige Vertiefung bzw. Abflachung (19) oder Erhebung
(7) eine zur Längsachse des Bohrgestänges (2) große Neigung bzw. Steigung aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Profilierungen (7, 9, 19) vorgesehen wird, welche gleichmäßig um den Umfang des zur Bohrkrone (1) gewandten Endes vorgesehen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein lediglich punktweiser Eingriff an mehreren Stellen im Bereich der Profilierungen (7, 9, 19) zwischen dem Bohrgestänge (2) oder dem Adapter (3) und der Bohrkrone (1) vorgesehen wird.
5. Vorrichtung zum Aufheben einer Blockierung einer Bohrkrone (1) beim Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine Bohrkrone (1) an einem Bohrgestänge (2) gelagert und durch das Bohrgestänge (2) zu einer Rotationsbewegung und gegebenenfalls Schlagbewegung zur Ausbildung eines Bohrlochs beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges (2) und der Bohrkrone (1) wenigstens eine spiral- oder schraubenartige Verbindung (7) vorgesehen ist, welche bei einer Blockierung der Bohrkrone (1) bei einem Zurückziehen des Bohrgestänges (2) entgegen der Bohrrichtung die Bohrkrone neben einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung die Bohrkrone (1) unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs beaufschlagt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine spiral- oder schraubenartige Verbindung durch eine Vertiefung oder Erhebung (7) oder Abflachung (19) an einem zwischen dem Bohrgestänge (2) und der Bohrkrone (1) zwischengeschalteten Adapter (3) und einer komplementären Profilierung (9) an der Bohrkrone (1) gebildet ist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Profilierungen (7, 9, 19) zwischen dem Bohrgestänge (2) bzw. dem Adapter (3) und der Bohrkrone (1) vorgesehen ist, welche jeweils gleichmäßig beabstandet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine schrauben- bzw. spiralartige Verbindung bzw. Profilierung (7, 19) eine gegenüber der Längsachse des Bohrgestänges große Steigung bzw. Neigung aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von im wesentlichen punkt- bzw. halbkugelförmigen Erhebungen (9) in einem Sackloch (11) der Bohrkrone (1) für ein Zusammenwirken mit der (den) spiral- bzw. schraubenartigen Vertiefung (en) bzw.
Aussparung (en) (7) am zur Bohrkrone gewandten Ende (6) des Adapters (3) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden, spiralförmigen Abflachungen (19) am Außenumfang des Adapters (3) bzw. Bohrgestänges (2) sowie komplementäre Abflachungen in einem Sackloch (11) der Bohrkrone (1) vorgesehen sind, welche im Querschnitt eine polygonförmige, beispielsweise sechseckige, Kontur aufweisen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Innere des Bohrgestänges (2) und/oder des Adapters (3) ein Durchtrittskanal (12, 13) zur Zufuhr eines Kühl- bzw. Spülfluids zu Austrittskanälen bzw. -löchern (14, 16) der Bohrkrone (1) und/oder des Adapters (3) vorgesehen ist, welche an der Abbaufläche (15) der
Bohrkrone (1) und/oder der ümfangsflache des Adapters (3) münden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Außenumfang der Bohrkrone (1) Vertiefungen bzw. Ausnehmungen (18) und/oder Durchtrittslδcher (17) zum Abtransport von abgebautem Material über einen Ringraum zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges (2) und der Innenwand des hergestellten Bohrlochs vorgesehen sind.
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