EP2094933A1 - Vorrrichtung zum schlag- bzw. drehschlagbohren in gesteinsmaterial - Google Patents

Vorrrichtung zum schlag- bzw. drehschlagbohren in gesteinsmaterial

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EP2094933A1
EP2094933A1 EP07845268A EP07845268A EP2094933A1 EP 2094933 A1 EP2094933 A1 EP 2094933A1 EP 07845268 A EP07845268 A EP 07845268A EP 07845268 A EP07845268 A EP 07845268A EP 2094933 A1 EP2094933 A1 EP 2094933A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
cladding tube
recoveries
section
hüllrohrabschnitt
Prior art date
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EP07845268A
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English (en)
French (fr)
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EP2094933B1 (de
Inventor
Josef Mocivnik
Rene Egger-Mocivnik
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Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
Original Assignee
Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
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    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • 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
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    • 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
    • E21B17/08—Casing joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems

Definitions

  • the invention relates to a device for impact or rotary impact drilling in rock material, arranged with a percussion drill string and the diameter of the Schlagbohrgestfites with its diameter exceeding drill bit, the percussion linkage arranged in the axial direction one behind the other and connected by means of a respective sleeve sleeve sections and from a Hüllrohr is surrounded, in the axial direction successively arranged Hüllrohrabête that are secured against rotation, has.
  • a device of this kind is known, for example, from WO 00/11302 or from AT 006969 U2.
  • Devices of this type allow not only a pure drilling, but also a percussion or rotary impact drilling, as well as a drainage of boreholes and also the creation of anchors, in which case the drill bit is preferably designed as a disposable drill bit.
  • the drill bit is preferably designed as a disposable drill bit.
  • rinsing agent fed directly over the drill bit the front of the well, which promotes flushing mined material through the openings in the present between the drill string and the cladding cavity, through which cavity the drilling material discharged from the wellbore becomes.
  • a drainage or drainage of the borehole can take place.
  • each Hüllrohrabêt is individually applied via the drill string, by means of the sleeve which is attached to the bearing sleeve of the subsequent Hüllrohrabiteses, occurring with the impact drilling forces occurring during impact drilling, so that these forces are not transmitted from Hüllrohrabêt to Hüllrohrabrough.
  • the Hüllrohrabitese are thus of deformations that could cause these feed forces, kept free, which is essential for the proper functioning of the cladding tube, namely the removal of the mined drilling material and the storage of the drill string.
  • the length of the drill pipe sections from sleeve to sleeve by an amount of ... to ... sized larger than the length of a Hüllrohrabiteses.
  • a preferred embodiment is characterized in that between the SchlagbohrgestCode and the cladding tube a cavity is provided, that the SchlagbohrgestShe is hollow and that the cladding tube is provided with a passage of the mined drilling material into the interior of the cladding tube enabling passage openings, wherein the cladding tube with two or more distributed around the circumference and directed against the percussion linkage and is provided over its length extending recoveries, which recoveries have the openings.
  • the cladding tube gets a particularly high stability, so that for the cladding tube with a small wall thickness Aus Siemens is found.
  • the recoveries additionally cause a targeted reduction in cross-section for the effluent flushing agent or the drainage water, which leads to an increase in the flow rate and thus to a much more efficient application of the mined drilling material.
  • the passage openings are provided on the drill string nearest the bottom of the recoveries, expediently a plurality of passage openings in the longitudinal direction of the cladding tube are arranged one behind the other.
  • the passage openings are formed as longitudinal slots, preferably each two longitudinal slots are provided side by side to form a thin intermediate web, which embodiment offers the advantage that it comes during drilling, especially during rotational impact drilling, to vibrate the intermediate webs, so that the Cuttings pass through the passages particularly easily and cause no congestion on these.
  • a plug connection for connecting a further Hüllrohrabiteses is provided at the end of a Hüllrohrabiteses, wherein the plug connection is provided on the Hüllrohrabêt outside in the field of confiscation.
  • the connector is formed on the one hand by a provided on a Hüllrohrabêt sleeve and on the other hand provided by an adjacent Hüllrohrabsacrificing, insertable into the sleeve bolts.
  • the outer circumference of the cladding tube is circular in cross section and the recesses in the cross section are at least partially circular in shape.
  • a further expedient embodiment is characterized in that the outer circumference of the cladding tube is circular in cross-section and the recesses in the cross-section are V-shaped.
  • four recesses are arranged distributed uniformly over the circumference of the cladding tube, expediently provided for each cladding tube section two plug-in connections on diametrically opposite recesses.
  • At least one jacket tube section without passage openings is provided on the daylight side or on the air side.
  • a sealing sleeve which seals the drilled hole between the drilled hole wall and the cladding tube.
  • FIG. 1 shows an axial longitudinal section through a device according to the invention, which according to the line II of Fig. 2, which shows an end view in the direction of arrow II of Fig. 1, is guided.
  • Fig. 3 shows a side view of a device according to the invention in a drill hole shown cut.
  • FIG. 4 illustrates in FIG Schrägrissdarwolf parts of the device according to the invention in an exploded view.
  • FIGS. 5a and 5b show a cross-section through a cladding tube in different positions in space and the rinsing agent outflow taking place in the cladding tube.
  • 6 and 7 also show cross sections through a cladding tube according to different Asusbuchungsformen and Fig. 8 shows a part of a Hüllrohrabterrorismes with a variation of the passage openings.
  • Fig. 1 carries a hollow drill pipe 1, which is designed as Schlagbohrgestnaturee, frontally a drill bit 2, which is provided with through holes 3, which extend from the cavity 4 of the drill pipe 1 and the drill bit 2 outside, so that can be discharged directly from the drill bit 2 into the wellbore 6 through the cavity 4 of the drill pipe 1, whereby not only the mined drilling material can be removed from the drill bit 2, but also the drill bit 2 itself is cooled.
  • the drill pipe 1 is composed of individual drill pipe sections 7, which are connected by means of sleeves 8 in the axial direction one behind the other, for example, provided by between the ends of the drill pipe sections 7 and the sleeves 8 screw thread. 9
  • the drill string 1 is surrounded on the outside by a cladding tube 10, which is formed by Hüllrohrabêten 11, which are provided one behind the other in the axial direction.
  • Each cladding tube section 11 has a circular cross-section which is interrupted by recesses 12, which are directed approximately radially to the central axis of the cladding tube sections 11.
  • These recoveries 12 can, as shown in particular FIGS. 5, 6 and 7, be designed in cross-section semicircular or three-quarter circular or V-shaped. Of course, U-shaped cross sections or other functionally identical cross sections for the recoveries 12 are conceivable.
  • These recoveries 12 are not quite enough to the outside of the drill string 1, but up to the drill pipe 1 in the cladding tube 10 centering bearing sleeves 13 which are rotatably connected to a respective Hüllrohrabêt 11.
  • Hüllrohrabitese 11 are equal to each other, as well as the lengths of the drill pipe sections 7 are equal to each other - with the exception of the drill head supporting drill pipe section, which protrudes for attachment of the drill bit 2 on the first Hüllrohrabites 11, the so-called beginner element.
  • This initial element 11 has at both ends of a bearing sleeve 13, the remaining Hüllrohrabête 11 only at the rear end.
  • a casing pipe section 11 are to be connected to the device already in the borehole 6.
  • the connecting the drill pipe sections 7 sockets 8 are slightly smaller in diameter than the Außern oncemesser the bearing sleeves 13 so that between each sleeve 8 and the sheath 10 is always a game and the drill pipe 1 is centered exclusively on the bearing sleeves 13 relative to the cladding tube 10.
  • the Hüllrohrabête 11 are secured against rotation against each other, preferably by means of a connector 14.
  • a connector 14 This is according to a particularly advantageous embodiment of an arranged at one end of a Hüllrohrabêtes 11 sleeve 15 and arranged at the end of the adjacent Hüllrohrabêtes 11 bolt 16, in the sleeve 15 can be used formed.
  • This bolt 16 is, as can be seen from Fig. 1, formed hollow.
  • the connectors are housed in the recoveries 12, so that the circular outer cross section of the cladding tube 10 is not surmounted.
  • two plug connections are provided at each end of the Hüllrohrabête, preferably diametrically to the longitudinal axis of the drill string 1.
  • the hollow Europedes bolt allows the passage of detergent or drainage water from a Hüllrohrabêt 11 to the next, so that the detergent flow along several Hüllrohrabête in the recoveries can.
  • passage openings 17 are provided to the cuttings or degraded drilling material - especially the drilling dust - in the interior of the cladding tube 10, in the between the Cladding tube 10 and the drill pipe 1 existing cavity 18 to enter.
  • the passage openings 17 are formed as longitudinal slots, wherein each two of these longitudinal slots 17 are provided side by side to form a thin web 19.
  • the webs 19 vibrate, as a result of which the passage openings 17 develop a self-cleaning action, that is, clogging of the passage openings 17 can be largely avoided.
  • the passage openings 17 can also have other cross sections. Cuttings with a slightly coarser grain passes primarily through the mutually aligned recoveries 12 from the borehole. 6
  • the Hüllrohrabroughe 11 may also be provided on the outer circumference with perforations through which water can penetrate into the cavity 18.
  • Fig. 4 shows that cuttings also on the front side of the beginner element in the spaces between the Recoveries 12 can penetrate because the drill bit 2 at their back has a much smaller diameter than the cladding tube 10th
  • Fig. 1 further reveals that the sleeves 8 of the drill pipe sections 7 come to rest with their front side on the front side of the bearing sleeves 13, however, the rear end side of a Hüllrohrabêtes 11 comes to rest with the front side of the subsequently arranged Hüllrohrabêtes in distance 20.
  • the length L 1 of sleeve 8 to sleeve 8 is dimensioned slightly larger than the length L 2 of Hüllrohrabête 11, by 0.1 to 1.5 mm, preferably by 0.1 to 0.5 mm.
  • the Hüllrohrabroughe 11 which have a particular stability and rigidity by the recoveries 12, are designed very thin-walled; the loading of the Hüllrohrabroughe 11 by impacts in the axial direction, as stated above, not on the thin wall of the Hüllrohrabête 11, but on the fixedly connected to the respective Hüllrohrabrough 11 bearing bush 13, against which the end face of the adjacent sleeve 8 beats.
  • This allows a particularly lightweight and particularly cost-effective construction, wherein the cladding tube 10 can also be formed from a less solid material such as aluminum (eg as an extruded profile). Also wells of great depth up to 50m and above can be easily made.
  • the taglicht masse or air-side end portion 21 of the device has Hüllrohrabitese 11, which have no openings 17.
  • the number of provided with für Stammsöffhungen 17 Hüllrohrabête 11 depends entirely on the local requirements of the rock.
  • a hole 6 closing sealing sleeve 22 is provided between the last arranged Hüllrohrabites 11 and the borehole wall.
  • 5a and 5b show the entry of detergent 5 or drainage water into the interior of the cladding tube 10 and illustrate the Querschittsverengung the channels formed by the recoveries 12 for the effluent 5 and drainage water, which cross-sectional constrictions significantly increase the flow rate of the detergent 5 or the drainage water and thus ensure a better discharge of cuttings.

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Description

Vorrrichtung zum Schlag- bzw. Drehschlagbohren in Gesteinsmaterial
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schlag- bzw. Drehschlagbohren in Gesteinsmaterial, mit einer an einem Schlagbohrgestänge angeordneten und den Durchmesser des Schlagbohrgestänges mit ihrem Durchmesser übersteigenden Bohrkrone, wobei das Schlagbohrgestänge in Achsrichtung hintereinander angeordnete und miteinander mittels jeweils einer Muffe verbundene Bohrgestängeabschnitte aufweist und von einem Hüllrohr umgeben ist, das in Achsrichtung hintereinander angeordnete Hüllrohrabschnitte, die gegeneinander gegen Verdrehen gesichert sind, aufweist.
Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise bekannt aus der WO 00/11302 oder aus der AT 006969 U2. Vorrichtungen dieser Art ermöglichen nicht nur ein reines Bohren, sondern auch ein Schlag- oder Drehschlagbohren, sowie ein Drainagieren von Bohrlöchern und auch das Erstellen von Verankerungen, in welchem Fall die Bohrkrone vorzugsweise als Einwegbohrkrone ausgebildet ist. Hierbei wird über ein Bohrgestänge, welches die Bohrkrone trägt, Spülmittel unmittelbar über die Bohrkrone der Stirn des Bohrloches zugeleitet, welches Spülmittel abgebautes Bohrmaterial über die Durchtrittsöffnungen in den zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr vorhandenen Hohlraum fördert, durch welchen Hohlraum das Bohrmaterial aus dem Bohrloch ausgefördert wird. Dabei kann auch eine Entwässerung bzw. Drainagierung des Bohrloches stattfinden.
Eine wesentliche Anforderung an eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist neben einer zuverlässigen Spülmittel- bzw. Wasserabfuhr sowie einer zuverlässigen Abfuhr des abgebauten Bohrmaterials, d.h. des Bohrkleins, darin zu sehen, das Hüllrohr, das aus Kostengründen möglichst dünnwandig sein soll, vor Verformungen und Belastungen zu schützen und trotzdem auch bei großen Bohrlochlängen zuverlässig entsprechend dem Bohrfortgang nachzusetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: - dass jeweils ein Bohrgestängeabschnitt gegenüber einem Hüllrohrabschnitt mittels mindestens einer am Hüllrohrabschnitt fixierten Lagerhülse drehbar gelagert ist, wobei jeweils eine Muffe an jeweils einer Lagerhülse bei Durchführung eines Schlages des Schlagbohrgestänges zur Anlage gelangt und die Länge des Schlagbohrgestänges von Muffe zu Muffe geringfügig größer bemessen ist als die Länge eines Hüllrohrabschnittes, wobei zwischen benachbarten Hüllrohrabschnitten eine Distanz vorhanden ist. Hierdurch wird jeder Hüllrohrabschnitt für sich einzeln über das Bohrgestänge, und zwar mittels der Muffe, die an der Lagerhülse des nachfolgenden Hüllrohrabschnittes befestigt ist, mit den beim Schlagbohren auftretenden Vorschubkräften beaufschlagt, sodass diese Kräfte nicht von Hüllrohrabschnitt zu Hüllrohrabschnitt übertragen werden. Die Hüllrohrabschnitte sind dadurch von Verformungen, die diese Vorschubkräfte bewirken könnten, freigehalten, was für die einwandfreie Funktion des Hüllrohres, nämlich das Abführen des abgebauten Bohrmaterials sowie die Lagerung des Bohrgestänges, wesentlich ist.
Vorzugsweise ist die Länge der Bohrgestängeabschnitte von Muffe zu Muffe um einen Betrag von ... bis ... größer bemessen als die Länge eines Hüllrohrabschnittes.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schlagbohrgestänge und dem Hüllrohr ein Hohlraum vorgesehen ist, dass das Schlagbohrgestänge hohl ausgebildet ist und dass das Hüllrohr mit einen Durchtritt des abgebauten Bohrmaterials in das Innere des Hüllrohres ermöglichenden Durchtrittsöffnungen versehen ist, wobei das Hüllrohr mit zwei oder mehreren am Umfang verteilt angeordneten und gegen das Schlagbohrgestänge gerichteten sowie sich über seine Länge erstreckenden Einziehungen versehen ist, welche Einziehungen die Durchtrittsöffnungen aufweisen.
Durch die sich in Längsrichtung erstreckenden Einziehungen des Hüllrohrs bekommt das Hüllrohr eine besonders große Stabilität, sodass für das Hüllrohr mit einer geringen Wandstärke das Auslangen gefunden wird. Die Einziehungen bewirken jedoch zusätzlich noch eine gezielte Querschnittsverminderung für das abfließende Spülmittel beziehungsweise das Drainagewasser, wodurch es zu einer Erhöhung der Fließgeschwindigkeit und damit zu einem wesentlich effizienteren Ausbringen des abgebauten Bohrmaterials kommt.
Zweckmäßig erstrecken sich die Einziehungen in radialer Richtung bis zu den Lagerhülsen und sind diese an den Einziehungen fixiert.
Um einen guten Zutritt des abgebauten Bohrmaterials - insbesondere des Bohrmehls - zu den Durchtrittsöffnungen zu ermöglichen, sind die Durchtrittsöffnungen an dem dem Bohrgestänge nächstliegenden Grund der Einziehungen vorgesehen, wobei zweckmäßig eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen in Längsrichtung des Hüllrohres hintereinander liegend angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Durchtrittsöffnungen als Längsschlitze ausgebildet, wobei vorzugsweise jeweils zwei Längsschlitze unter Bildung eines dünnen Zwischensteges nebeneinander liegend vorgesehen sind, welche Ausführungsform den Vorteil bietet, dass es beim Bohren, insbesondere beim Drehschlagbohren, zu einem Vibrieren der Zwischenstege kommt, sodass das Bohrklein besonders leicht durch die Durchtrittsöffnungen durchtritt und an diesen keinen Stau verursacht.
Vorteilhaft ist endseitig eines Hüllrohrabschnittes eine Steckverbindung zum Anschluss eines weiteren Hüllrohrabschnittes vorgesehen, wobei die Steckverbindung am Hüllrohrabschnitt außenseitig im Bereich der Einziehung vorgesehen ist. Zweckmäßig ist die Steckverbindung einerseits von einer an einem Hüllrohrabschnitt vorgesehenen Hülse und andererseits von einem am benachbarten Hüllrohrabschnitt vorgesehenen, in die Hülse einsetzbaren Bolzen gebildet.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Außenumfang des Hüllrohres im Querschnitt kreisförmig und sind die Einziehungen im Querschnitt zumindest teilkreisförmig gestaltet.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Hüllrohres im Querschnitt kreisförmig ist und die Einziehungen im Querschnitt V-förmig gestaltet sind.
Vorteilhaft sind vier Einziehungen über den Umfang des Hüllrohres gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei zweckmäßig je Hüllrohrabschnitt zwei Steckverbindungen an einander diametral gegenüberliegenden Einziehungen vorgesehen sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist taglichtseitig bzw. luftseitig zumindest ein Hüllrohrabschnitt ohne Durchtrittsöffnungen vorgesehen. Um ein Austreten von Spülmittel bzw. Drainagewasser außerhalb des Hüllrohrs aus dem Bohrloch zu vermeiden, ist zweckmäßig zwischen der Bohrlochwand und dem Hüllrohr eine das Bohrloch dichtende Dichtmanschettte vorgesehen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Achslängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, der gemäß der Linie I-I der Fig. 2, die eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 zeigt, geführt ist. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem geschnitten dargestellten Bohrloch. Fig. 4 veranschaulicht in Schrägrissdarstellung Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Explosionsdarstellung. Die Fig. 5a und 5b zeigen einen Querschnitt durch ein Hüllrohr in unterschiedlichen Lagen im Raum sowie den im Hüllrohr stattfindenden Spülmittelabfluss. Die Fig. 6 und 7 zeigen ebenfalls Querschnitte durch ein Hüllrohr gemäß unterschiedlichen Asusfuhrungsformen und Fig. 8 zeigt einen Teil eines Hüllrohrabschnittes mit einer Variation der Durchtrittsöffnungen.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, trägt ein hohles Bohrgestänge 1, das als Schlagbohrgestänge ausgebildet ist, stirnseitig eine Bohrkrone 2, die mit Durchgangsöffnungen 3, die vom Hohlraum 4 des Bohrgestänges 1 ausgehen und außenseitig der Bohrkrone 2 enden, versehen ist, sodass durch den Hohlraum 4 des Bohrgestänges 1 zugeführtes Spülmittel 5 direkt aus der Bohrkrone 2 in das Bohrloch 6 austreten kann, wodurch nicht nur das abgebaute Bohrmaterial von der Bohrkrone 2 entfernt werden kann, sondern auch die Bohrkrone 2 selbst gekühlt wird. Das Bohrgestänge 1 ist aus einzelnen Bohrgestängeabschnitten 7 zusammengesetzt, die mittels Muffen 8 in Achsrichtung hintereinander liegend miteinander verbunden sind, beispielsweise durch zwischen den Enden der Bohrgestängeabschnitte 7 und den Muffen 8 vorgesehene Schraubgewinde 9.
Das Bohrgestänge 1 ist außenseitig von einem Hüllrohr 10 umgeben, das von Hüllrohrabschnitten 11, die in Achsrichtung hintereinander liegend vorgesehen sind, gebildet ist. Jeder Hüllrohrabschnitt 11 weist einen Kreisquerschnitt auf, der von Einziehungen 12, die etwa radial zur Mittelachse der Hüllrohrabschnitte 11 gerichtet sind, unterbrochen ist. Diese Einziehungen 12 können, wie insbesondere die Fig. 5, 6 und 7 zeigen, im Querschnitt halbkreis- oder dreiviertelkreisförmig oder auch V-förmig gestaltet sein. Selbstverständlich sind auch U-förmige Querschnitte oder auch andere funktionsgleiche Querschnitte für die Einziehungen 12 denkbar. Diese Einziehungen 12 reichen nicht ganz bis zur Außenseite des Bohrgestänges 1, sondern bis zu das Bohrgestänge 1 im Hüllrohr 10 zentrierenden Lagerhülsen 13, die mit jeweils einem Hüllrohrabschnitt 11 drehfest verbunden sind.
Die Längen der Hüllrohrabschnitte 11 sind untereinander gleich, ebenso wie die Längen der Bohrgestängeabschnitte 7 untereinander gleich bemessen sind - mit Ausnahme des den Bohrkopf tragenden Bohrgestängeabschnittes, der zur Befestigung der Bohrkrone 2 über den ersten Hüllrohrabschnitt 11, das sogenannte Anfängerelement, hinausragt. Dieses Anfangerelement 11 weist an beiden Enden eine Lagerhülse 13 auf, die übrigen Hüllrohrabschnitte 11 jeweils nur am hinteren Ende. Bei Fortschritt des Bohrens ist jeweils ein Bohrgestängeabschnitt 7 und gleichzeitig ein Hüllrohrabschnitt 11 an die bereits im Bohrloch 6 befindliche Vorrichtung anzuschließen. Die die Bohrgestängeabschnitte 7 verbindenden Muffen 8 sind im Durchmesser etwas geringer bemessen als der Außerndurchmesser der Lagerhülsen 13, sodass zwischen jeder Muffe 8 und dem Hüllrohr 10 stets ein Spiel vorhanden ist und das Bohrgestänge 1 ausschließlich über die Lagerhülsen 13 gegenüber dem Hüllrohr 10 zentriert ist.
Die Hüllrohrabschnitte 11 sind gegeneinander gegen Verdrehen gesichert, vorzugsweise mittels einer Steckverbindung 14. Diese ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform von einer an einem Ende eines Hüllrohrabschnittes 11 angeordneten Hülse 15 und von einem am Ende des benachbarten Hüllrohrabschnittes 11 angeordneten Bolzen 16, der in die Hülse 15 einsetzbar ist, gebildet. Dieser Bolzen 16 ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, hohl ausgebildet. Die Steckverbindungen sind in den Einziehungen 12 untergebracht, sodass der kreisförmige Außenquerschnitt des Hüllrohres 10 nicht überragt wird. Zur eindeutigen Drehsicherung sind an jedem Ende der Hüllrohrabschnitte zwei Steckverbindungen vorgesehen, vorzugsweise diametral zur Längsachse des Bohrgestänges 1. Die hohle Ausbildungdes Bolzens ermöglicht den Durchtritt von Spülmittel bzw. Drainagewasser von einem Hüllrohrabschnitt 11 zum nächsten, sodass das Spülmittel längs mehrerer Hüllrohrabschnitte in den Einziehungen fließen kann.
Am Grund der Einziehungen 12, also in den Bereichen der Einziehungen 12, an denen diese achsnahe liegen, sind Durchtrittsöffnungen 17 vorgesehen, um das Bohrklein bzw. abgebaute Bohrmaterial - insbesondere das Bohrmehl - in das Innere des Hüllrohres 10, und zwar in den zwischen dem Hüllrohr 10 und dem Bohrgestänge 1 vorhandenen Hohlraum 18, eintreten zu lassen. Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, sind die Durchtrittsöffnungen 17 als Längsschlitze ausgebildet, wobei jeweils zwei dieser Längsschlitze 17 nebeneinander liegend unter Bildung eines dünnen Steges 19 vorgesehen sind. Beim Bohren, insbesondere beim Drehschlagbohren, kommt es zu einem Vibrieren der Stege 19, wodurch die Durchtrittsöffnungen 17 eine selbstreinigende Wirkung entfalten, also ein Verstopfen der Durchtrittsöffnungen 17 weitestgehend vermieden werden kann. Wie insbesondere aus Fig. 8 zu erkennen ist, können die Durchtrittsöffnungen 17 jedoch auch andere Querschnitte aufweisen. Bohrklein mit etwas gröberem Korn gelangt in erster Linie über die fluchtend zueinander liegenden Einziehungen 12 aus dem Bohrloch 6.
Die Hüllrohrabschnitte 11 können auch am Außenumfang mit Perforationen versehen sein, durch die Wasser in den Hohlraum 18 eindringen kann. Fig. 4 lässt erkennen, dass Bohrklein auch an der Stirnseite des Anfängerelements in die Zwischenräume zwischen den Einziehungen 12 eindringen kann, da die Bohrkrone 2 an ihrere Rückseite einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist als das Hüllrohr 10.
Fig. 1 lässt weiters erkennen, dass die Muffen 8 der Bohrgestängeabschnitte 7 mit ihrer Stirnseite an der Stirnseite der Lagerhülsen 13 zur Anlage gelangen, jedoch jeweils die rückwärtige Stirnseite eines Hüllrohrabschnittes 11 mit der Stirnseite des nachfolgend angeordneten Hüllrohrabschnittes in Distanz 20 zu liegen kommt. Die Länge L1 von Muffe 8 zu Muffe 8 ist geringfügig größer bemessen als die Länge L2 der Hüllrohrabschnitte 11, und zwar um 0,1 bis 1,5 mm, vorzugsweise um 0,1 bis 0,5 mm. Hierdurch ist sichergestellt, dass beim Schlag- bzw. beim Drehschlagbohren die Schläge bzw. das Vorrücken der Hüllrohrabschnitte 11 und des Bohrgestänges 1 nicht von Hüllrohrabschnitt 11 zu Hüllrohrabschnitt 11 übertragen werden, sondern von jeweils einer Muffe 8 auf nur einen einzigen nachfolgenden Hüllrohrabschnitt 11, nämlich jenen, an dessen Lagerbüchse 13 die jeweilige Muffe 8 zur Anlage gelangt. Dadurch können die Hüllrohrabschnitte 11, die durch die Einziehungen 12 eine besondere Stabilität und Steifigkeit aufweisen, sehr dünnwandig gestaltet werden; die Belastung der Hüllrohrabschnitte 11 durch Schläge in Achsrichtung erfolgt, wie oben dargelegt, nicht über die dünne Wand der Hüllrohrabschnitte 11, sondern über die mit dem jeweiligen Hüllrohrabschnitt 11 fest verbundene Lagerbüchse 13, gegen die die Stirnfläche der benachbarten Muffe 8 schlägt. Dies ermöglicht eine besonders leichte und besonders kostengünstige Konstruktion, wobei das Hüllrohr 10 auch aus einem weniger festen Material wie Aluminium (z.B. als Strangpressprofil) gebildet werden kann. Auch können Bohrlöcher großer Tiefe bis zu 50 m und darüber problemlos hergestellt werden.
Der taglichtseitige oder luftseitige Endbereich 21 der Vorrichtung weist Hüllrohrabschnitte 11 auf, die keine Durchtrittsöffnungen 17 aufweisen. Die Anzahl der mit Durchtrittsöffhungen 17 versehenen Hüllrohrabschnitte 11 richtet sich ganz nach den örtlichen Erfordernissen des Gesteins. Zwischen dem letztangeordneten Hüllrohrabschnitt 11 und der Bohrlochwand ist eine das Bohrloch 6 schließende Dichtmanschette 22 vorgesehen.
Die Fig. 5a und 5b zeigen den Eintritt von Spülmittel 5 bzw. Drainagewasser in das Innere des Hüllrohres 10 und veranschaulichen die Querschittsverengung der durch die Einziehungen 12 für das abfließende Spülmittel 5 bzw. Drainagewasser gebildeten Kanäle, welche Querschnittsverengungen eine deutliche Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Spülmittels 5 bzw. des Drainagewassers und damit ein besseres Ausfördern des Bohrkleins gewährleisten.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Schlag- bzw. Drehschlagbohren in Gesteinsmaterial, mit einer an einem Schlagbohrgestänge (1) angeordneten und den Durchmesser des Schlagbohrgestänges (1) mit ihrem Durchmesser übersteigenden Bohrkrone (2), wobei das Schlagbohrgestänge (1) in Achsrichtung hintereinander angeordnete und miteinander mittels jeweils einer Muffe (8) verbundene Bohrgestängeabschnitte (7) aufweist und von einem Hüllrohr (10) umgeben ist, das in Achsrichtung hintereinander angeordnete Hüllrohrabschnitte (11), die gegeneinander gegen Verdrehen gesichert sind, aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: dass jeweils ein Bohrgestängeabschnitt (7) gegenüber einem Hüllrohrabschnitt (11) mittels mindestens einer am Hüllrohrabschnitt (11) fixierten Lagerhülse (13) drehbar gelagert ist,
- wobei jeweils eine Muffe (8) an jeweils einer Lagerhülse (13) bei Durchführung eines Schlages des Schlagbohrgestänges (1) zur Anlage gelangt und
- die Länge (L1) des Schlagbohrgestänges (1) von Muffe (8) zu Muffe (8) geringfügig größer bemessen ist als die Länge (L2) eines Hüllrohrabschnittes (11), wobei zwischen benachbarten Hüllrohrabschnitten (11) eine Distanz (20) vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L1) der Bohrgestängeabschnitte (7) von Muffe (8) zu Muffe (8) um einen Betrag von ... bis ... größer bemessen ist als die Länge (L2) eines Hüllrohrabschnittes (11).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schlagbohrgestänge (1) und dem Hüllrohr (10) ein Hohlraum (18) vorgesehen ist, dass das Schlagbohrgestänge (1) hohl ausgebildet ist und dass das Hüllrohr (10) mit einen Durchtritt des abgebauten Bohrmaterials in das Innere des Hüllrohres (10) ermöglichenden Durchtrittsöffnungen (17) versehen ist, wobei das Hüllrohr (10) mit zwei oder mehreren am Umfang verteilt angeordneten und gegen das Schlagbohrgestänge (1) gerichteten sowie sich über seine Länge erstreckenden Einziehungen (12) versehen ist, welche Einziehungen (12) die Durchtrittsöffnungen (17) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einziehungen (12) in radialer Richtung bis zu den Lagerhülsen (13) erstrecken und diese an den Einziehungen (12) fixiert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöfrhungen (17) an dem dem Schlagbohrgestänge (1) nächstliegenden Grund der Einziehungen (12) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (17) in Längsrichtung des Hüllrohres (10) hintereinanderliegend angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (17) als Längsschlitze ausgebildet sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei Längsschlitze (17) unter Bildung eines dünnen Zwischensteges (19) nebeneinanderliegend vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass endseitig eines Hüllrohrabschnittes (11) eine Steckverbindung (14) zum Anschluss eines weiteren Hüllrohrabschnittes (11) vorgesehen ist, wobei die Steckverbindung (14) am Hüllrohrabschnitt (11) außenseitig im Bereich der Einziehung (12) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung
(14) einerseits von einer an einem Hüllrohrabschnitt (11) vorgesehenen Hülse (15) und andererseits von einem am benachbarten Hüllrohrabschnitt (11) vorgesehenen, in die Hülse
(15) einsetzbaren Bolzen (16) gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Hüllrohres (10) im Querschnitt kreisförmig und die Einziehungen (12) im Querschnitt zumindest teilkreisförmig gestaltet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Hüllrohres (10) im Querschnitt kreisförmig und die Einziehungen (12) im Querschnitt V-förmig gestaltet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vier Einziehungen (12) über den Umfang des Hüllrohres (10) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass je Hüllrohrabschnitt
(11) zwei Steckverbindungen (14) an einander diametral gegenüberliegenden Einziehungen
(12) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass taglichtseitig bzw. luftseitig zumindest ein Hüllrohrabschnitt (11) ohne Durchtrittsöffnungen (17) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass taglichtseitig bzw. luftseitig eine das Bohrloch (6) schließende Dichtmanschettte (22) vorgesehen ist.
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