EP1915505B1 - Verfahren und vorrichtung zum aufheben einer blockierung einer bohrkrone beim bohren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufheben einer blockierung einer bohrkrone beim bohren Download PDF

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EP1915505B1
EP1915505B1 EP06804333.0A EP06804333A EP1915505B1 EP 1915505 B1 EP1915505 B1 EP 1915505B1 EP 06804333 A EP06804333 A EP 06804333A EP 1915505 B1 EP1915505 B1 EP 1915505B1
Authority
EP
European Patent Office
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drill bit
drill
rod assembly
drilling
adapter
Prior art date
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Active
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EP06804333.0A
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English (en)
French (fr)
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EP1915505A1 (de
EP1915505B8 (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
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Publication of EP1915505B1 publication Critical patent/EP1915505B1/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 Forming a borehole is acted upon, wherein at least one helical or helical connection is provided between the drill bit facing the end of the drill string and the drill bit, which by a depression or elevation or flattening on an intermediate between the drill string and the drill bit adapter and a complementary profiling is formed on the drill bit.
  • the present invention therefore aims to provide a method and apparatus for unblocking provide a drill bit during a drilling operation, so that not only the time required for the production of a new bore additional time and cost and material costs can be avoided, but that in a simple way after a cancellation of the blockage of the drill bit hole not completed borehole can be continued or completed.
  • a method of the type initially mentioned is essentially characterized either by the fact that, when the drill bit is blocked, which prevents further drilling and, in particular, further rotational movement of the drill bit, the drill bit is moved linearly against the drilling direction via the drill string and being subjected to a rotational movement in a direction opposite to the direction of the rotational movement during the drilling operation and via a corresponding connection between the end of the drill string facing the drill bit and the drill bit and irrespective of a rotary drive for carrying out the drilling operation and that the connection between the to the drill bit end facing the drill string and the drill bit on an at least one screw or spiral-like depression or flattening or elevation having adapter and a complementary profiling on the Drill bit is made, 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.
  • 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 one Direction opposite to the direction of the rotational movement is subjected during the drilling operation, by the at least partially retracting the drill bit opposite to the drilling direction and achieving a simultaneous rotational movement, the jamming or seizing of the drill bit can be solved or lifted, so that after lifting the blockage or the jamming of the drill bit can be continued or completed as a consequence of the drilling process of the unfinished borehole interrupted by the blockage.
  • the linear drive is sufficiently strong to exert a sufficient pull-out force on the drill string and thus subsequently on the drill bit counter to the drilling direction, resulting in a loosening of the drill bit in the linear direction of the borehole.
  • the drill bit is subjected to rotational movement counter to the direction of rotation to effect the drilling operation so that the drill bit may become disengaged from, for example, slight displacements from adjacent ones Rock layers is effected.
  • connection between the drill bit facing the end of the drill string and the drill bit via an at least one screw-shaped or spiral-like recess or flattening or elevation having adapter and a profiling complementary to the drill bit is made, wherein the helical or spiral-like depression or flattening or elevation to the longitudinal axis of the drill string great inclination or Slope is performed.
  • a plurality of helical connections or profilings is provided, which are provided uniformly around the circumference of the end facing the drill bit.
  • a merely pointwise engagement at several points in the region of the profilings between the drill pipe or the adapter and the drill bit is provided.
  • Such a point-wise engagement at several points is sufficient for the transmission of forces required 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 characterized essentially in that the spiral or screw-like connection in a blocking of the drill bit in a retraction of the drill string against the drilling direction regardless of a rotary drive for performing the drilling operation to a Rotational movement in a direction opposite to the direction of rotation during the boring process, and in that a plurality of adjacent, spiral flats are provided on the outer circumference of the adapter or drill pipe and complementary flattenings are provided in a blind hole of the drill bit, which in cross section has a polygonal, for example hexagonal, Contour.
  • the at least one spiral or helical connection is formed by a depression or elevation or flattening on an adapter interposed between the drill string and the drill bit and a complementary profiling on the drill bit.
  • a device of the aforementioned type is essentially characterized in that the spiral or screw-like connection in a blocking of the drill bit in a retraction of the drill string against the drilling direction, the drill bit next to a linear movement against the drilling direction regardless 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 operation, and that a plurality of substantially point or hemispherical elevations a blind hole of the drill bit for cooperation with the spiral or helical recess (s) or Recess (s) provided at the end of the adapter facing the drill bit.
  • the at least one helical or spiral-like Compound or profiling has a relation to the longitudinal axis of the drill string great slope or inclination, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
  • 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 open at the excavation surface of the drill bit and / or the peripheral surface of the adapter, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
  • Fig. 1 to 4 It can be seen that 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 separated into Fig. 5 is shown.
  • the adapter 3 at its end facing the drill bit 1 6 on its outer circumference a plurality of screw-like or spiral-like recesses 7, which a to in Fig. 3 having a longitudinal axis designated schematically 8 large inclination or inclination.
  • the spiral or screw-like depressions or connections or profiles 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 in 3 and 4 are shown in more detail and which allows a reliable setting of the drill bit 1 on the adapter 3 and thus on the drill pipe 2.
  • 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 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 directly with the corresponding spiral or helical Recesses or elevations be provided, which cooperate with corresponding profiles of the drill bit 1, so that an additional manufacturing effort for the adapter 3 can be avoided.
  • a polygonal contour forming flattening can turn upon withdrawal of the drill string and the adapter 3, a rotation on the in 6 and 7 Not shown drill bit in a direction opposite to the direction drill to loosen a tight drill bit 1, so that subsequently a completion of a borehole is possible.
  • substantially hexagonal contour of the Wendelpolygons can of course according to modified, polygonal contours, for example, with four, five, seven or more surveys, are used.

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Description

  • 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, wobei zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges und der Bohrkrone wenigstens eine spiral- oder schraubenartige Verbindung vorgesehen ist, welche 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.
  • Im Zusammenhang mit der Herstellung von Bohrlöchern durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren in Boden- oder Gesteinsmaterial 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 wiederum 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.
  • Der US-A 5 119 891 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entnehmen. Bei dieser bekannten Ausführungsform wird darauf abgezielt, durch eine Bewegung unter Vermittlung einer spiral- bzw. schraubenartigen Verbindung zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrkrone im Fall eines Klemmens Durchtrittsöffnungen für Druckluft freizugeben, über welche Druckluft in das die Bohrkrone bzw. das Bohrgestänge umgebende Material ausgebracht wird, um nach Möglichkeit eine Lockerung des die Bohrkrone bzw. das Bohrgestänges umgebenden Materials zu erzielen.
  • 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 entweder 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 und 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 hierzu 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. 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 Verlagerungen 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.
  • Hierbei wird für eine besonders zuverlässige und einfach herzustellende Verbindung zur Erzielung der gleichzeitigen Rotationsbewegung während Ausübung der Ausziehkraft auf das Bohrgestänge 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 hierzu 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, durchgeführt wird. 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 entsprechenden komplementären Ausnehmung 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 un 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 die spiral- oder schraubenartige Verbindung bei einer Blockierung der Bohrkrone bei einem Zurückziehen des Bohrgestänges entgegen der Bohrrichtung unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs beaufschlagt, und dass eine Mehrzahl von einander 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. Wie oben bereits ausgeführt, gelingt somit in einfacher 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 Ausführungform wird hierbei erfindungsgemäß 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 Profilierungen zwischen dem Bohrgestänge bzw. dem Adapter und der Bohrkrone vorgesehen ist, welche jeweils gleichmäßig beabstandet sind.
  • Weiterhin ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die spiral- oder schraubenartige Verbindung bei einer Blockierung der Bohrkrone bei einem Zurückziehen des Bohrgestänges entgegen der Bohrrichtung die Bohrkrone neben einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs beaufschlagt, und dass eine Mehrzahl von im Wesentlichen punkt- bzw. halbkugelförmigen Erhebungen 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.
  • 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 Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.
  • 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 Umfangsfläche 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 Ausführungbeispielen 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 vergrößertem Maßstab.
  • Aus Fig. 1 bis 4 ist ersichtlich, das 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 eine 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 ebenfalls 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 Verbindungselementen 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 werden müssen. Derart kann es in Fällen, wo aufgrund der Beschaffenheit des zu durchbohrenden Boden- bzw. Gesteinsmaterials 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 gewandter. 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 Konturen, 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 (10)

  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, 19) 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 und 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) aufweisender Adapter (3) und ein hierzu 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.
  2. verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartigen Profilierungen (7, 19) vorgesehen wird, welche gleichmäßig um den Umfang des zur Bohrkrone (1) gewandten Endes vorgesehen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, 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) (7) am zur Bohrkrone gewandten Ende (6) des Adapters (3) vorgesehen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein lediglich punktweiser Eingriff an mehreren Stellen im Bereich der Profilierungen (7, 9) 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, wobei zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges (2) und der Bohrkrone (1) wenigstens eine spiral- oder schraubenartige Verbindung (7) vorgesehen ist, welche durch eine 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, dadurch gekennzeichnet, dass die spiral- oder schraubenartige Verbindung bei einer Blockierung der Bohrkrone (1() bei einem Zurückziehen des Bohrgestänges (2) entgegen der Bohrrichtung unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs beaufschlagt, und dass eine Mehrzahl von einander 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.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von schrauben- bzw. spiralartige Profilierungen (7, 9, 19) zwischen dem Bohrgestänge (2) bzw. dem Adapter (3) und der Bohrkrone (1) vorgesehen ist, welche jeweils gleichmäßig beabstandet sind.
  7. 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 beaufschlag ist, wobei zwischen dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Bohrgestänges (2) und der Bohrkrone (1) wenigstens eine spiral- oder schraubenartige Verbindung (7) vorgesehen ist, welche durch eine Vertiefung oder Erhebung (7) an einem zwischen dem Bohrgestänge (2) und der Bohrkrone (1) zwischengeschalteten Adapter (3) und einer komplementären Profilierung (9) an der Bohrkrone (1) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die spiral- oder schraubenartige Verbindung bei einer Blockierung der Bohrkrone (1) bei einem Zurückziehen des Bohrgestänges (2) entgegen der Bohrrichtung die Bohrkrone neben einer linearen Bewegung entgegen der Bohrrichtung unabhängig von einem Rotationsantrieb zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung während des Bohrvorgangs beaufschlagt, und dass eine Mehrzahl von im Wesentlichen punkt- bzw. halbkugelförmigen Erhebungen (9) 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.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 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 im Inneren 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 Umfangsfläche des Adapters (3) münden.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise am Außenumfang der Bohrkrone (1) Vertiefungen bzw. Ausnehmungen (18) und/oder Durchtrittslöcher (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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