FI128450B

FI128450B - Drilling device for installing underground pipes in the ground

Info

Publication number: FI128450B
Application number: FI20175303A
Authority: FI
Inventors: Juhani Välisalo
Original assignee: Pirkan Laatupalvelu Oy
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2020-05-29
Also published as: SE1750405A1; SE542233C2; FI20175303A

Abstract

Keksintö koskee menetelmä maaputken asentamiseksi maaperään, jossa menetelmässä käytetään nestekäyttöistä poralaitetta (100), jossa menetelmässä maaputken asennus tapahtuu seuraavina vaiheina - porataan maaperään (18) porareikä (22) poralaitetta (100) käyttäen, - vedetään suojaputkena toimivaa maaputkea (1) porauksen aikana pilottiterän (6) perässä, - huuhdellaan porareikää (22) nestemäisen huuhtelunesteen avulla, - johdetaan poralaitteen (100) edessä syntyvä porausjäte huuhtelunesteen kanssa taaksepäin, - irrotetaan sanottu pilottiterä (6) sanotusta maaputkesta (1), - jätetään sanottu maaputki (1) porareikään ja vedetään sanottu pilottiterä (6) pois porareiästä (22). Menetelmässä - järjestetään pilottiterään (6) toinen huuhtelukanava (12) suoraan virtauskanavasta (9) maaputken (1) sisään, - johdetaan poralaitteen (100) edessä syntyvä porausjäte ensimmäisestä huuhtelukanavasta (10) tulevan huuhtelunesteen avulla taaksepäin maaputken (1) ulkopuolella ja - johdetaan ainakin osa huuhtelunesteestä suoraan pilottiterästä (6) toisen huuhtelukanavan (12) kautta maaputken (1) sisään maaperään (18) kohdistuvan paineen rajoittamiseksi ensimmäisen huuhtelukanavan (10) ollessa tukkeutuneena. Keksinnön kohteena on myös vastaava poralaite.The invention relates to a method for installing an earth pipe in soil, in which method a liquid-operated drilling device (100) is used, in which installation the earth pipe takes place in the following steps - drilling a borehole (22) in the soil (6) suitably, - rinsing the borehole (22) with liquid rinsing fluid, - returning drilling debris generated in front of the drilling rig (100) with the rinsing fluid, - removing said pilot blade (6) from said ground pipe (1), - leaving said ground pipe and (1) pulling said pilot blade (6) out of the borehole (22). In the method - a second flushing channel (12) is provided in the pilot blade (6) directly from the flow channel (9) into the ground pipe (1), - drilling waste generated in front of the drilling device (100) is led back a portion of the flushing fluid directly from the pilot blade (6) through the second flushing channel (12) to limit the pressure on the ground (18) inside the ground tube (1) when the first flushing channel (10) is blocked. The invention also relates to a corresponding drilling device.

Description

PORALAITE MAAPUTKEN ASENTAMISEKSI MAAPERÄÄN Keksinnön kohteena on nestekäyttöinen poralaite porareiän poraamiseksi maaperään, johon poralaitteeseen kuuluu terä, terälle iskuliikkeen antavan iskulaite, iskulaitteelle johdettu paineellinen huuhtelunestevirtaus sekä virtauskanava huuhte- lunestevirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta mainitulle terälle huuhtelua varten, jossa terään kuuluu - pilottiterä maaperän poraamiseksi sovitettuna toimimaan terän kärkenä, - liitosvälineet sovitettuna irrotettavasti pilottiterän ympärille terän perässä vedettävän maaputken kiinnittämiseksi pilottiterään irrotettavasti, jotka liitosvälineet on sovitettu kiinnitettäväksi pilottiterään tiiviisti estäen huuhtelunesteen pääsyn maaputken sisään liitosvälineiden ja maaputken välistä, - avarrinosa lukittuna pilottiterän ympärille virtauskanavan suunnassa liitosvälineiden jälkeen terän poraussuunnassa porareiän halkaisijan kasvattamiseksi, - ensimmäinen huuhtelukanava muodostettuna pilottiterään virtauskanavasta pilottiterän ulkopuolelle poralaitteen etupuolelle sen poraussuunnassa huuhtelunesteen johtamiseksi poralaitteen ja maaperän välille porausjätteen huuhtomiseksi pääosin taaksepäin pilottiterän kiinnitettävän maaputken ulkopuolelle, = 25 jossa pilottiterä on irrotettavissa liitosvälineistä terän N vetämiseksi pois porareiästä pilottiterään kiinnitetyn maaputken n jäädessä porareikään. 0The invention relates to a liquid-operated drilling rig for drilling a borehole in the ground, the drilling rig comprising a blade, an impact device for imparting a blade to the blade, a pressure rinsing device for the rinsing device , - connecting means removably arranged around the pilot blade for releasably attaching the ground pipe to be pulled behind the blade to the pilot blade, which connection means are adapted to be tightly attached to the pilot blade to prevent rinsing of the rinsor formed a flow channel in the pilot blade ta outside the pilot blade to the front of the drill in its drilling direction to conduct flushing fluid between the drill and the ground to flush drilling debris substantially rearwardly outside the pilot blade ground pipe, = 25 where the pilot blade is detachable from the connecting means to pull the blade N out of the drill hole into the pilot blade. 0

I E Ennestään tunnetaan yllä olevan johdanto-osan mukainen mene- S 30 telmä, jossa huuhtelujärjestelmällä pakotetaan huuhteluaine S maaperään paineellisena, jolloin maaperään kohdistuu pahim- a millaan nestekäyttöisen iskulaitteen eli uppovasaran koko työpaine aiheuttaen vahinkoa maaperässä oleville rakenteille kuten vanhoille paaluille tai seinärakenteille. Edelleenporalaitteen tukkeutuessa esimerkiksi silttipitoisissa maape- rissä ei uppovasaraa ole edes mahdollista käynnistää, koska paineväliaine ei pysty purkautumaan terän painevdliaineen pakopuolelle terän tukkeutuneen huuhtelukanavan kautta, jolloin tarvittavaa paine-eroa (työpaine-pakopaine) ei pääse syntymään. Nestekäyttöisiä uppovasaroita käytetään paineilmakäyttöisien uppovasaroiden sijaan poralaitteissa ylihuuhteluun liittyvien ongelmien välttämiseksi. Tekniikan tasosta tunnetaan suomalainen patenttihakemus FI 20130297, jossa on esitetty paineilmakäyt- töinen poralaite. Paineilman käyttö kuitenkin aiheuttaa helposti porareiän ylihuuhtelun tuoden liikaa maaperää pois porareiästä. Lisäksi paineilman käyttö voi aiheuttaa vaaraa huuhdellessaan porajätettä kovalla paineella ylöspäin.The method S 30 according to the above recital is already known, in which the rinsing system forces the rinsing agent S into the soil under pressure, whereby the entire working pressure of the liquid-operated percussion device, i.e. the hammer, is applied to the soil, causing damage to soil structures such as old piles or walls. If the re-drilling device becomes blocked, for example in silty soils, it is not even possible to start the countersink because the pressure medium cannot discharge to the exhaust side of the blade pressure medium through the blocked blade flushing channel, so that the required pressure difference (working pressure-exhaust pressure) cannot occur. Liquid-powered submersible hammers are used instead of pneumatic submersible hammers in drilling rigs to avoid overflushing problems. A Finnish patent application FI 20130297 is known from the prior art, which discloses a pneumatic drill. However, the use of compressed air easily causes the borehole to be overflushed, bringing too much soil out of the borehole. In addition, the use of compressed air can pose a danger when flushing drilling debris with high pressure upwards.

Tekniikan tasosta tunnetaan myös julkaisu US 2015/0330151 A1, jossa on esitetty nestetoiminen poralaite. Tässä ratkaisussa huuhtelukanavaa pitkin pilottiterän eteen johdettava huuhte- luneste johdetaan pilottiterän edestä suoraan avarrinterän ja pilottiterän välistä pilottiterään kiinnitetyn maaputken sisään. Tukkeutumistilanteessa huuhtelujäte tukkii tämän pilottiterän ja avarrinterän välisen kanavan estäen huuhtelunesteen virtauksen sekä edellä mainittua kanavaa että pilottiterän eteen tulevaa o huuhtelukanavaa pitkin, jolloin poralaitteeseen ei synny > 25 tarvittavaa paine-eroa iskulaitteen eli uppovasaran käynnis- N tämiseksi. ™ z Tekniikan tasosta tunnetaan julkaisu GB 1068638 A, joka esittää N poralaitteen, johon kuuluu poratanko ja tähän irrotettavasti 3 30 kiinnitetty iskevä pilottiterä sekä näiden väliset liitosvä- = lineet pilottiterän kiinnittämiseksi bajonetti-liitoksella N poratankoon. Pilottiterään on pyörivästi kiinnitetty maaputki. Poratankoa pyöritetään, jolloin pilottiterällä on iskevä ja pyörivä liike, maaputken seuratessa pilottiterää.US 2015/0330151 A1, which discloses a liquid-operated drilling rig, is also known from the prior art. In this solution, the rinsing liquid to be led in front of the pilot blade along the flushing channel is led in front of the pilot blade directly into the ground pipe attached to the pilot blade between the reader blade and the pilot blade. In the event of a blockage, the flushing waste blocks the channel between this pilot blade and the wide blade, preventing the flow of flushing liquid along both the above-mentioned channel and the flushing channel in front of the pilot blade, so that the drill does not have the required pressure difference to start the percussion hammer. ™ z GB 1068638 A is known from the prior art, which discloses N drilling rigs comprising a drill rod and a percussive pilot blade removably attached thereto, and connecting means therefor for securing the pilot blade with a bayonet connection to N drill rods. A ground tube is rotatably attached to the pilot blade. The drill rod is rotated, allowing the pilot blade to strike and rotate, with the ground tube following the pilot blade.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason pora- laitteita parempi nestehuuhtelua käyttävä poralaite porareiän muodostamiseksi, jonka poralaitteen avulla maaperään kohdistuvaa painetta voidaan rajoittaa poralaitteen eteen johtavan huuh- telukanavan tukkeutuessa ja mahdollistaa edullisesti myös tukkeutuneen poralaitteen käynnistäminen. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuk- sesta 1.The object of the invention is to provide a drilling device using a liquid rinsing which is better than prior art drilling devices for forming a drilling hole, by means of which the pressure on the soil can be limited when the rinsing channel leading to the drilling device becomes blocked and preferably also a blocked drilling device can be started. The characteristic features of the present invention appear from the appended claim 1.

Keksinnön mukaisen nestekäyttöisen poralaitteen tarkoitus voidaan saavuttaa poralaitteella porareiän poraamiseksi maaperään, johon poralaitteeseen kuuluu terä, terälle isku- liikkeen antavan iskulaite, iskulaitteelle johdettu paineellinen nestevirtaus sekä virtauskanava nestevirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta mainitulle terälle huuhtelua varten. ZTerään kuuluu pilottiterä maaperän poraamiseksi sovitettuna toimimaan terän kärkenä, liitosvälineet sovitettuna irrotettavasti pilottiterän ympärille terän perässä vedettävän maaputken kiinnittämiseksi pilottiterään irrotettavasti sekä avarrinosa lukittuna pilottiterän ympärille virtauskanavan suunnassa liitosvälineiden jälkeen terän poraussuunnassa porareiän halkaisijan kasvattamiseksi. Liitosvälineet on sovitettu o kiinnitettäväksi pilottiterään tiiviisti estäen huuhtelunesteen > 25 pääsyn maaputken sisään liitosvälineiden ja maaputken välistä. N Lisäksi terään kuuluu ensimmäinen huuhtelukanava muodostettuna = pilottiterään virtauskanavasta pilottiterän ulkopuolelle = poralaitteen etupuolelle sen poraussuunnassa huuhtelunesteen N johtamiseksi poralaitteen ja maaperän välille porausjätteen 3 30 huuhtomiseksi pääosin taaksepäin pilottiterän kiinnitettävän = maaputken ulkopuolelle ja toinen huuhtelukanava muodostettuna N pilottiterään ulottuen maaputken sisään osan huuhtelunesteen johtamiseksi suoraan pilottiterään kiinnitettävän maaputken sisäpuolelle maaperään kohdistuvan paineen rajoittamiseksiensimmäisen huuhtelukanavan ollessa tukkeutuneena. Pilottiterä on irrotettavissa liitosvälineistä terän vetämiseksi pois porareiästä pilottiterään kiinnitetyn maaputken jäädessä.The purpose of the liquid-operated drilling rig according to the invention can be achieved by a drilling rig for drilling a borehole in the ground, the drilling rig comprising a blade, an impact device imparting impact to the blade, a pressurized fluid flow to the impact device and a flow channel for directing fluid flow The blade includes a pilot blade for drilling the soil adapted to act as the tip of the blade, detachable means releasably mounted around the pilot blade to releasably attach a ground pipe pulled behind the blade to the pilot blade, and an open portion locked around the pilot blade in the flow channel direction to drill the blade in the drill direction. The connecting means are adapted o to be tightly attached to the pilot blade, preventing flushing fluid> 25 from entering the ground pipe between the connecting means and the ground pipe. N In addition, the blade includes a first flushing channel formed = from the pilot blade flow channel outside the pilot blade = in front of the drill in its drilling direction to conduct flushing fluid N between the drill and soil to flush drilling debris 3 to limit the pressure on the ground inside the ground pipe with the first flushing channel blocked. The pilot blade is detachable from the connecting means for pulling the blade out of the borehole while the ground pipe attached to the pilot blade remains.

Keksinnön mukaisella poralaitteella maaperään kohdistuvaa painetta voidaan rajoittaa toisen huuhtelukanavan avulla samalla rajoittamatta kuitenkaan iskulaitteen käytössä olevaa painetta. Virtauskanavaa pitkin voidaan syöttää terälle koko ajan huuhtelunestettä täydellä paineella, sillä pilottiterän ensimmäisen huuhtelukanavan tukkeutuessa huuhteluneste saadaan ohjattua toiseen huuhtelukanavaan ja sitä kautta putken sisään maahan kohdistuvan paineen kasvamatta liiaksi.With the drilling device according to the invention, the pressure on the soil can be limited by means of a second flushing channel, while not limiting the pressure used by the impact device. The flushing liquid can be fed to the blade at full pressure along the flow channel at all times, because when the first flushing channel of the pilot blade becomes blocked, the flushing liquid can be directed to the second flushing channel and through it to the ground without increasing the pressure.

Edullisesti liitosvälineet ovat maakenkä. Maakengän avulla maaputki saadaan liitettyä avarrinosaan siten, että avarrinosa voidaan irrottaa maakengästä porauksen päätteeksi avarrinosan vetämiseksi pois porareiästä.Preferably, the connecting means are a ground shoe. By means of the ground shoe, the ground pipe can be connected to the expansion part so that the expansion part can be detached from the ground shoe at the end of drilling to pull the expansion part out of the borehole.

Edullisesti toinen huuhtelukanava on suunnattu poraussuunnassa taaksepäin pilottiterän takapuolelle. Tällöin toinen huuhte- lukanava voi olla suora poraus, mikä on helppo valmistaa. Edullisesti toinen huuhtelukanava ulottuu virtauskanavasta o maaputken sisäpuolelle maaputken ja poralaitteen välille jäävään > 25 tilaan. Virtauskanavasta lähtevä toinen huuhtelukanava on N etäisyyden päässä ensimmäisestä huuhtelukanavasta ja siten = porausjätteen pääsy toiseen huuhtelukanavaan sen tukkimiseksi on z hyvin epätodennäköistä toisessa huuhtelukanavassa vaikuttavan N hydrostaattisen paineen vuoksi. 2 30 S Edullisesti iskulaitteeseen kuuluu syöttöyhde huuhtelunesteen N imemiseksi maaputken sisältä ja iskulaite on sovitettu käyttämään maaputken porauksen huuhtelunestettä iskuliikkeen aikaansaa- miseksi. Tällöin paineen rajoittamisen lisäksi saadaan aikaanensimmäisen huuhtelukanavan tukkeutumistilanteessa poralaitteen käynnistyminen, kun huuhtelunestettä saadaan johdettua toista huuhtelukanavaa pitkin iskulaitteelle, jonka iskut puolestaan avaavat ensimmäisen huuhtelukanavan tukoksen. 5 Toisen huuhtelukanavan halkaisija on 20 - 50 %, edullisesti 30 — 40 % virtauskanavan halkaisijasta maaperään kohdistuvan paineen rajoittamiseksi enintään 20 bar, edullisesti enintään 15 bar absoluuttiseen paineeseen. Tällöin ensimmäisen huuhtelukanavan tukkeutuessa toinen huuhtelukanava on riittävän suuri alentamaan paineen valitulle maksimaaliselle painetasolle. Erään sovellusmuodon mukaan toiseen huuhtelukanavaan kuuluu terän aksiaalissuunnalle poikittainen radiaaliosa ja terän aksiaalissuuntainen aksiaalisosa, joka aksiaalisosa ulottuu avarrinosan takapuolelle. Tämä on vaihtoehtoinen sovellusmuoto suoraan pilottiterän taakse ulottuvalle toisen huuhtelukanavan toteutusmuodolle. Keksinnön mukaisen poralaitteen pilottiterän halkaisija voi olla 5 — 100 cm, edullisesti 10 — 50 cm. Tällöin poralaite on riittävän suuri porapaalujen maaputkien asennusta ajatellen. o Toisia huuhtelukanavia voi olla ainakin yksi, mutta enintään > 25 kahdeksan kappaletta terän mitoituksen mukaan.Preferably, the second flushing channel is directed backwards in the drilling direction to the rear of the pilot blade. In this case, the second flushing channel can be a direct drill, which is easy to manufacture. Preferably, the second flushing channel extends from the flow channel o inside the ground pipe to a space> 25 between the ground pipe and the drilling rig. The second flushing channel leaving the flow channel is N at a distance from the first flushing channel and thus = access of drilling debris to the second flushing channel to block it is z very unlikely due to the N hydrostatic pressure acting in the second flushing channel. 2 S S Preferably, the impact device includes a supply connection for sucking the rinsing fluid N from inside the ground tube, and the impact device is adapted to use the rinsing fluid of the ground pipe bore to provide an impact movement. In this case, in addition to limiting the pressure, in the event of the first flushing channel being blocked, the drilling device is started when the flushing liquid is led along the second flushing channel to the impact device, which in turn opens the first flushing channel. The diameter of the second flushing channel is 20 to 50%, preferably 30 to 40% of the diameter of the flow channel in order to limit the pressure on the soil to a maximum pressure of at most 20 bar, preferably at most 15 bar. In this case, when the first flushing channel is blocked, the second flushing channel is large enough to reduce the pressure to the selected maximum pressure level. According to one embodiment, the second flushing channel comprises a radial part transverse to the axial direction of the blade and an axial part in the axial direction of the blade, which axial part extends behind the rear part of the expansion part. This is an alternative embodiment to the second flushing channel embodiment extending directly behind the pilot blade. The diameter of the pilot blade of the drilling rig according to the invention may be 5 to 100 cm, preferably 10 to 50 cm. In this case, the drilling rig is large enough for the installation of the ground pipes of the drill piles. o There can be at least one other flushing channel, but not more than> 25 eight depending on the blade dimension.

N = Keksinnön mukaista poralaitetta voidaan käyttää seuraavina z vaiheina, joissa järjestetään pilottiterään toinen huuhtelu- N kanava suoraan virtauskanavasta maaputken sisään, porataan 3 30 — maaperään porareikä poralaitetta käyttäen, vedetään suojaputkena = toimivaa maaputkea porauksen aikana pilottiterän perässä ja N huuhdellaan porareikää nestemäisen huuhtelunesteen avulla johtamalla huuhtelunestettä pilottiterän ensimmäistä huuhte- lukanavaa pitkin pilottiterän eteen. Edelleen poralaitteenedessä syntyvä porausjäte johdetaan huuhtelunesteen kanssa taaksepäin maaputken ulkopuolella ja johdetaan ainakin osa huuhtelunesteestä suoraan pilottiterästä toisen huuhtelukanavan kautta maaputken sisään maaperään kohdistuvan paineen rajoit- tamiseksi ensimmäisen huuhtelukanavan ollessa tukkeutuneena. Lisäksi pilottiterä irrotetaan maaputkesta ja jätetään maaputki porareikään ja vedetään pilottiterä pois porareiästä. Pora- laitteen tekemän porareiän halkaisija D on suurempi kuin maaputken halkaisija.N = The drilling rig according to the invention can be used in the following z steps, in which a second rinsing of the pilot blade is arranged. N 30 directly from the flow channel into the ground pipe, drill a hole in the ground using a drill, pull as a protective pipe = a working ground pipe during drilling by the pilot blade. flushing fluid along the first flushing channel of the pilot blade in front of the pilot blade. Further, drilling debris generated at the drilling rig is led backward with the rinsing fluid outside the ground pipe and at least a portion of the rinsing fluid is led directly from the pilot blade through the second rinsing channel into the ground pipe to limit pressure to the ground when the first rinsing channel is blocked. In addition, the pilot blade is removed from the ground pipe and the ground pipe is left in the borehole and the pilot blade is pulled out of the borehole. The diameter D of the borehole made by the drilling rig is larger than the diameter of the ground pipe.

Etuna on, että porattaessa porareikää maaperään, joka helposti tukkii poralaitteen, voidaan poralaitteen maaperään aiheuttama paine rajoittaa valittuun maksimiarvoon. Tämä saadaan aikaan siten, että poralaitteen pilottiterän poralaitteen eteen johtavan ensimmäisen huuhtelukanavan ollessa tukossa huuhte- luneste ohjataan pilottiterän toiseen huuhtelukanavaan, joka johtaa huuhtelunesteen suoraan maaputken sisään. Näin oikealla mitoituksella maaperään kohdistuva paine saadaan rajoitettua, kun huuhtelunesteellä on aina vapaa kulkureitti virtauskanavasta ulospäin. Edullisesti maaputken sisään ohjattu huuhteluneste käytetään poralaitteen iskulaitteen paineväliaineena, jolloin iskulaitteelta pilottiterälle tuleva huuhtelunesteen virtaus pääsee takaisin iskulaitteelle maaputken sisällä mahdollistaen o iskulaitteen käynnistyksen. Iskulaitteen iskut puolestaan > 25 irrottavat pilottiterän ensimmäisessä huuhtelukanavassa olevan N porausjätteen palauttaen poralaitteen toimintakunnon. ™ z Näin eliminoidaan riskit maaperässä olevien rakenteiden N vahinkojen vaurioitumisesta rajoittamalla maaperään kohdistuvaa 3 30 huuhtelunesteen painetta. Samalla pilottiterän sisällä vir- = tauskanavasta suoraan pilottiterän takapuolelle maaputken sisään N ulottuva toinen huuhtelukanava on aina avoimena, sillä po- rauksessa syntyvä ei pääse kulkeutumaan toiseen huuhtelukanavaan ensimmäisessä huuhtelukanavassa vaikuttavan ylipaineen vaiku-The advantage is that when drilling a borehole in the soil, which easily clogs the drilling rig, the pressure exerted by the drilling rig on the ground can be limited to the selected maximum value. This is accomplished by blocking the flushing fluid in the second flushing channel of the pilot blade, which directs the flushing fluid directly into the ground pipe, when the first flushing channel leading to the drill of the pilot blade is blocked. In this way, with the correct dimensioning, the pressure on the soil can be limited when the rinsing liquid always has a free passage outwards from the flow channel. Preferably, the flushing fluid directed inside the ground tube is used as the pressure medium for the drill impactor, whereby the flow of flushing fluid from the impactor to the pilot blade returns to the impactor within the ground tube, enabling the impactor to start. Impact device impacts of> 25, in turn, remove N drilling debris in the first rinsing channel of the pilot blade, restoring the drill unit to working order. ™ z This eliminates the risk of damage to the N structures in the soil by limiting the pressure of the rinsing fluid to the soil. At the same time, inside the pilot blade, the second flushing channel extending directly from the flow channel directly to the rear of the pilot blade into the ground pipe is always open, as the borehole cannot pass into the second flushing channel due to the overpressure in the first flushing channel.

tuksesta.the Commission.

Normaalissa ajotilanteessa putken sisällä olevan nesteen hydrostaattinen paine on suurempi kuin huuhtelunesteen syöttöpaine, jolloin toiseen huuhtelukanavaan ei kulkeudu huuhtelunestettä merkittävästi ensimmäisen huuhtelukanavan ollessa avoimena.In a normal driving situation, the hydrostatic pressure of the liquid inside the pipe is higher than the supply pressure of the flushing liquid, whereby no flushing liquid enters the second flushing channel when the first flushing channel is open.

Huuhteluneste ohjautuu toiseen huuhteluka- navaan pääasiallisesti vain ensimmäisen huuhtelukanavan ollessa tukkeutunut.The flushing liquid is directed to the second flushing channel mainly only when the first flushing channel is blocked.

Edullisesti osa huuhtelunesteestä johdetaan toisen huuhtelu- kanavan kautta suoraan maaputken sisään johtamatta huuhte- lunestettä pilottiterän ulkopuolelle.Preferably, a portion of the rinsing fluid is passed through the second rinsing channel directly into the ground tube without passing the rinsing fluid outside the pilot blade.

Näin toisen huuhteluka- navan kautta kulkeva huuhtelunesteen mukana ei ole porausjätettä eikä porausjäte siten pääse tukkimaan toista huuhtelukanavaa.Thus, there is no drilling waste with the flushing liquid passing through the second flushing channel, and thus the drilling waste cannot block the second flushing channel.

Edullisesti huuhteluaineena käytetään poralaitteen iskuliikkeen aikaansaamiseksi käytettävää nestettä ja kierrätetään huuhte- lunestettä toista huuhtelukanavaa pitkin maaputken sisään ja takaisin iskulaitteeseen iskulaitteen paluupaineen takaa- miseksi.Preferably, the rinsing fluid is used as the rinsing device and the rinsing fluid is circulated along the second rinsing channel into the ground tube and back to the impactor to provide the return pressure of the impactor.

Keksinnön toinen etu on se, että nestekävyttöinen iskulaite eli uppovasara on mahdollista käynnistää, vaikka pilottiterän eteen johtava ensimmäinen huuhtelukanava olisi kokonaan tukkeutunut, koska riittävä määrä uppovasaralta poistuvasta huuhtelunesteestä ohjautuu putken sisään niin o sanotulle vapaalle paluupuolelle toista huuhtelukanavaa pitkin, > 25 jotta iskulaitteen iskuliike saadaan käynnistettyä.Another advantage of the invention is that it is possible to start the liquid-operated percussion device, even if the first rinsing channel leading to the pilot blade is completely blocked, because a sufficient amount of rinsing liquid exiting the submersible hammer is directed into the tube on the so-called free return side along the second percussion channel. .

Tällöin N iskulaitteen luonnollinen värinä aukaisee pilottiterän ensim- = mäisessä huuhtelukanavassa olevat tukkeutumat. x a n Edullisesti porauksessa käytetään pilottiterää, johon kuuluu 3 30 lukitusvälineet pilottiterän lukitsemiseksi irrotettavasti = maaputkeen porauksen ajaksi sekä irrottamiseksi kääntämällä ja N pois vetämiseksi porareiästä porauksen jälkeen, jossa luki- tusvälineet tiivistävät pilottiterän ja maaputken välin estäen huuhtelunesteen pääsyn pilottiterän ja lukitusvälineiden välistämaaputken sisään.In this case, the natural vibration of the N percussion device opens the blockages in the first rinsing channel of the pilot blade. x a n Preferably, the drill uses a pilot blade comprising 3 30 locking means for releasably locking the pilot blade = to the ground pipe during drilling and removing by turning and pulling N out of the borehole after drilling, where the locking means seals the pilot blade and ground pipe between the flushing fluid and the flushing fluid.

Näin pilottiterää voidaan käyttää useita kertoja.This allows the pilot blade to be used several times.

Samalla Jlukitusvälineiden tiivistävän vaikutuksen avulla saadaan varmistettua, että porausjätettä ei kulkeudu putken ja pilottiterän välistä putken sisään, mikä voisi tukkia huuhteluväliaineen virtauksen toista huuhtelukanavaa pitkin takaisin poralaitteen iskulaitteelle.At the same time, the sealing effect of the locking means ensures that no drilling debris enters the pipe between the pipe and the pilot blade, which could block the flow of rinsing medium along the second rinsing channel back to the drill impactor.

Maaperään kohdistuva paine rajoitetaan toisen huuhtelukanavan ja virtauskanavan halkaisijoiden keskinäisen suhteen mitoituksen avulla enintään 20 bar, edullisesti enintään 15 bar absoluut- tiseen paineeseen.The pressure on the soil is limited to an absolute pressure of at most 20 bar, preferably at most 15 bar, by dimensioning the diameters of the second flushing channel and the flow channel.

Tällöin maaperään kohdistuva paine on niin pieni, ettei se pääse vahingoittamaan maaperässä jo valmiiksi olevia rakenteita kuten paaluja tai rakenteita.In this case, the pressure on the soil is so small that it cannot damage structures already in the soil, such as piles or structures.

Porausjäte siirretään huuhteluaineen avulla porasta taaksepäin kokonaan maaputken ulkopuolella.Drilling waste is transferred backwards from the drill completely outside the earth pipe by means of a rinsing agent.

Edullisesti käytettävä huuhteluneste on vettä.The preferred rinsing liquid used is water.

Vesi ei aiheuta maaperään imeytyessään ongelmia ja on siten vaaraton ja edullinen käyttää.Water does not cause problems when absorbed into the soil and is therefore safe and inexpensive to use.

Keksintö kohdistuu poralaitteeseen suojaputkena toimivan maaputken asentamiseksi maaperään, jolloin maaputki voidaan o jättää porauksen päätyttyä maaperään ja porauskalusto vedetään > 25 maaputken sisältä ylös seuraavan maaputken porausta varten.The invention relates to a drilling device for installing a ground pipe acting as a protective pipe in the ground, whereby the ground pipe can be left in the ground after drilling and the drilling equipment is pulled up from inside the ground pipe for drilling the next ground pipe.

N Porauskalusto on järjestetty poraamaan suurempaa reikää kuin mikä = on maahan porattavan maaputken ulkohalkaisija.N The drilling rig is arranged to drill a hole larger than what = is the outer diameter of the ground pipe to be drilled in the ground.

Porausjäte z johdetaan huuhteluaineen avulla €porauskärjestä taaksepäin.Drilling waste z is led backwards from the drilling bit with the aid of a rinsing agent.

N Keksinnön mukainen poralaite esittää ratkaisun nestemäisen 3 30 huuhteluaineen kohdalla esiintyvään ongelmaan porareiän = ylihuuhtelusta.N The drilling rig according to the invention presents a solution to the problem of liquid rinsing agent = over-rinsing.

Tekniikan tason mukaisissa ilmaa huuhteluvä- N liaineena käyttävissä poralaitteissa vastaavaa ongelmaa ei esiinny, sillä ilma puristuu kasaan eikä aiheuta vastaavaapainetta maaperään kuin oleellisesti kokoon puristumaton huuhteluneste. Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa Kuvio 1 esittää leikkauskuvana ensimmäisen sovellusmuodon mukaisen poralaitteen terää, Kuvio 2 esittää toisen sovellusmuodon mukaisen poralaitteen terää porareiässä. Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen poralaitteen 100 teräPrior art drilling rigs using air as a rinsing medium do not have a similar problem, as the air is compressed in the pile and does not cause the same pressure on the soil as a substantially uncompressed rinsing fluid. The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate some embodiments of the invention, in which Figure 1 shows a sectional view of a drill bit according to a first embodiment, Figure 2 shows a drill bit according to a second embodiment in a borehole. Figure 1 shows the blade of a drilling device 100 according to the invention

16. Poralaitteessa 100 käytettävät syöttöyhteellä 26 varustettu iskulaite 24, iskulaitteelle 24 johdettu paineellinen huuhte- lunestevirtaus sekä virtauskanava 9 huuhtelunestevirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta 24 mainitulle terälle 16 huuhtelua varten voivat olla tekniikan tason mukaisia. Kuvan 1 sovel- lusmuodossa poralaitteeseen 100 kuuluu pilottiterä 6 ja sen kaulalla edullisesti bajonettilukituksen avulla kiinnitetty avarrinosa 7. Avarrinosa 7 voi olla porauksen jälkeen porareikään jätettävä rengasterd kuten kuvissa 1 ja 2 tai niin sanottu avarrinterä, joka saadaan käännettyä asentoon, jossa se voidaan o nostaa pois porareiästä 22. Liitosvälineet 8 on kiinnitetty > 25 maaputken 1 päähän siten, että ne tiivistävät maaputken 1 ja N pilottiterän 6 välin, jolloin huuhtelunestettä ja porausjätettä = ei pääse kulkeutumaan maaputken 1 ja pilottiterän 6 välistä z maaputken 1 sisään. Tällöin huuhteluneste ja porausjäte N kulkeutuvat maaputken 1 ulkopuolella välissä d ylöspäin. 3 30 Liitosvälineinä 8 edullisesti käytettävä maakenkä on edullisesti = hitsattu maaputken 1 päähän. Liitosvälineet 8 samoin kuin N maaputki 1 eivät pyöri porattaessa. Pilottiterä 6 pyörii samoin kuten sen pyörittämä avarrinosa 7.16. The percussion device 24 with a supply connection 26 used in the drilling device 100, the pressurized flushing fluid flow directed to the percussion device 24 and the flow channel 9 for directing the flushing fluid flow from the percussion device 24 to said blade 16 for flushing may be in accordance with the prior art. In the embodiment of Figure 1, the drilling rig 100 comprises a pilot blade 6 and a bore part 7 fixed to its neck, preferably by bayonet locking. The bore part 7 may be a ring drill left in the borehole after drilling as in Figures 1 and 2 or a so-called drill bit which can be turned to a position from the borehole 22. The connecting means 8 are attached> 25 to the end of the ground pipe 1 so as to seal the gap between the ground pipe 1 and the N pilot blade 6, so that rinsing liquid and drilling debris = cannot enter the ground pipe 1 between the ground pipe 1 and the pilot blade 6. In this case, the rinsing liquid and the drilling waste N travel upwards outside the ground pipe 1 in the interval d. 3 30 The ground shoe preferably used as connecting means 8 is preferably = welded to the end of the ground pipe 1. The connecting means 8 as well as the N ground pipe 1 do not rotate during drilling. The pilot blade 6 rotates in the same way as the rotating part 7 rotated by it.

Huuhteluneste johdetaan virtauskanavaa 9 ja ensimmäistä huuhtelukanavaa 10 pitkin pilottiterän 6 ulkopinnalla terän 16 kärkeen 20 kuten myös kolmannen huuhtelukanavan 11 avulla avarrinosan 7 sisäpinnalle.The rinsing liquid is led along the flow channel 9 and the first rinsing channel 10 on the outer surface of the pilot blade 6 to the tip 20 of the blade 16 as well as on the inner surface of the expansion part 7 by means of the third rinsing channel 11.

Kolmannen huuhtelukanava 11 tarkoituksena on saada huuhtelunesteen avulla avarrinosan 7 ja pilottiterän 6 välille ylipaine, jolloin porausjätettä ei pääse tähän väliin jumittamaan avarrinosaa 7. Huuhtelunesteelle on järjestetty toinen huuhtelukanava 12, joka johdetaan edullisesti suoraan pilottiterän 6 taakse maaputken 1 sisään muodostuvaan tilaan 13 niin, että ensimmäisen huuhtelukanavan 10 ollessa tukossa huuhteluneste pääsee purkautumaan maaputken 1 sisään olematta kosketuksissa porausjätteeseen.The purpose of the third flushing channel 11 is to provide an overpressure between the drilling part 7 and the pilot blade 6 by means of a flushing liquid, whereby drilling debris cannot jam the drilling part 7. In the meantime, a second flushing channel 12 is arranged for the flushing liquid, which is preferably led directly behind the pilot blade 6. when the flushing channel 10 is blocked, the flushing liquid can be discharged into the ground pipe 1 without coming into contact with the drilling waste.

Toinen huuhtelukanava 12 on myös järjestetty niin, että se vaikuttaa virtauskanavaan 9 ja ensimmäiseen huuhtelukanavaan 10 niiden painetta alentavasti ensimmäisen huuhtelukanavan 10 ollessa tukkeutuneena porauksessa maaperästä irtoavasta porausjätteestä.The second flushing channel 12 is also arranged to act on the flow channel 9 and the first flushing channel 10 to reduce their pressure when the first flushing channel 10 is blocked during drilling from drilling debris detached from the soil.

Huuhtelunestettä voidaan myös johtaa liitosvälineiden 8 ja maaputken 1 sisäpuolelle osittain myös vastaavan kolmannen huuhtelukanavan 11 avulla.The rinsing liquid can also be led to the inside of the connecting means 8 and the ground pipe 1 in part also by means of a corresponding third rinsing channel 11.

Kuvassa 1 ja 2 huuhteluneste ja porausjäte poistuvat pääasiassa kiertämällä avarrinosan 7 siihen mahdollisesti tehtyjen kolojen, aukkojen, porauksien tai muiden järjestelyjen kautta liitos- välineiden 8 ja maaputken 1 ulkopuolelle maaputken 1 ja maaperän 18 välille porauksessa muodostuneeseen rengastilaan 28 ja sitä o kautta ylös.In Figures 1 and 2, the rinsing liquid and drilling debris are discharged mainly by screwing the expansion part 7 through any cavities, openings, boreholes or other arrangements outside the connecting means 8 and the ground pipe 1 into the ring space 28 formed in the bore between the ground pipe 1 and the ground 18.

Joka tapauksessa porausjäte ei missään tilanteessa > 25 pääse toiseen huuhtelukanavaan 12 virtauskanavassa 9 vaikuttavan N ylipaineen vuoksi.In any case, the drilling waste will in no case> 25 enter the second flushing channel 12 due to the N overpressure acting in the flow channel 9.

Avarrinosan muodostaman rengastilan 28 = paksuus on kuvan 1 mukaisesti d.According to Figure 1, the thickness of the annular space 28 = formed by the opening part is d.

Huuhteluneste ja porausjäte = poistuvat rengastilan kautta maaputken 1 ulkopuolella ylöspäin N kulkeutumatta missään vaiheessa maaputken 1 sisäpuolelle. 2 30 S Kuviossa 2 on erään toisen sovellusmuodon mukaisen poralaitteen N 100 terä 16 maaperään 18 poratussa porareiässä 22. Porausjätteen ja huuhtelunesteen, kuten esimerkiksi veden, kulkusuunnat on merkitty nuolilla.Flushing fluid and drilling waste = exit through the ring space outside the ground pipe 1 upwards N without moving at any point inside the ground pipe 1. 2 Fig. 2 Fig. 2 shows a blade 16 of a drilling device N 100 according to another embodiment in a borehole 22 drilled in the soil 18. The directions of drilling waste and rinsing liquid, such as water, are indicated by arrows.

Koska paaluputkina käytettäviä maaputkiaasennetaan herkkään maaperään, on porareiän luhistuminen mahdollista ja todennäköistäkin. Keksinnön mukaisella pora- laitteella pyritään maaperään kohdistuva paine rajoittamaan maksimissaan tietylle tasolle esimerkiksi 10 — 20 bar, jolloin toisen huuhtelukanavan tarvittava pinta-ala lasketaan tietyllä määrällä paineellista huutelunestettä esimerkiksi vettä, jolloin kasvattamalla toisen huuhtelukanavan tai -kanavien 12 pinta-alaa voidaan ensimmäiseen huuhtelukanavaan 10 ja kolmanteen huuh- telukanavaan 11 kohdistuvaa painetta tietyllä nestemäärällä vastaavasti laskea. Kuvassa 12 on esitetty paineen alennukseen käytettä toinen huuhtelukanava 12, joka yhdistyy maaputken 1 sisällä olevaan aksiaalissuuntaiseen tilaan 13 huuhtelunesteen paineen alentamiseksi virtauskanavassa 9 ensimmäisen huuhte- lukanavan 10 ollessa tukossa. Kuvassa 2 toinen huuhtelukanava 12 koostuu kahdesta osasta, joista yksi on porausakselin radiaa- lisuuntainen ja toinen puolestaan porausakselin suuntainen. Tämä on vaihtoehtoinen toteutusmuoto kuvan 1 suoralle takaviistoon suuntautuvalle toiselle huuhtelukanavalle 12.Because earth pipes used as pile pipes are installed in sensitive soil, collapse of the borehole is possible and probable. The aim of the drilling device according to the invention is to limit the pressure on the soil to a certain level, for example 10 to 20 bar, whereby the required area of the second rinsing channel is reduced by a certain amount of pressurized rinsing liquid, e.g. water. the pressure on the third flushing channel 11 with a certain amount of liquid must be reduced accordingly. Fig. 12 shows a second flushing channel 12 used for reducing the pressure, which connects to the axial space 13 inside the ground pipe 1 for reducing the pressure of the flushing liquid in the flow channel 9 when the first flushing channel 10 is blocked. In Figure 2, the second flushing channel 12 consists of two parts, one of which is radial to the drilling axis and the other to the drilling axis. This is an alternative embodiment to the second back flush channel 12 in the straight backward direction of Figure 1.

Kun maaputki on porattu kallioon tai tavoitetasolle, pyöritetään pilottiterää vastakkaiseen suuntaan porauksen aikana käytettyyn suuntaan nähden. Tällöin pilottiterä 6 vapautuu bajonetti- kiinnityksen avulla liitovälineistä 8 eli maakengästä ja voidaan o nostaa ylös porareiästä. Liitosvälineet 8 ja avarrinosa 7, mikäli > 25 avarrinosa on kuvien 1 ja 2 mukainen rengasterd, jäävät N porareikään 22. Mikäli avarrinosa on avarrinterä, voidaan = avarrinosa myös nostaa pois porareiästä porauksen päätteeksi. x a n Poralaitteen avarrinosina voidaan käyttää kaikenlaisia ren- 3 30 gasteriä, joilla on mahdollista porata maaputkea suurempaa = reikää. Vaihtoehtoisesti porareikään jäävälle rengasterälle ovat N muun muassa avarrinterät, jotka ovat porauksen jälkeen vedet- tävissä ylös reiästä esimerkiksi kääntämällä niitä tai siir- tämällä niiden asemaa.Once the ground pipe has been drilled into the rock or target level, the pilot blade is rotated in the opposite direction to the direction used during drilling. In this case, the pilot blade 6 is released from the connecting means 8, i.e. the ground shoe, by means of a bayonet attachment and can be lifted up from the borehole. The connecting means 8 and the drilling part 7, if the> 25 drilling part is a ring drill according to Figs. 1 and 2, remain N in the drill hole 22. If the drilling part is a drilling bit, the drilling part can also be lifted out of the borehole at the end of drilling. x a n All kinds of ring gears can be used as drill parts for drilling rigs, which make it possible to drill a hole larger than the ground pipe. Alternatively, the N ring blades remaining in the borehole include, among other things, reamer blades which, after drilling, can be pulled up from the hole, for example by turning them or moving their position.

Huuhtelunesteenä voidaan käyttää sopivan viskositeetin omaavaa nestettä, kuten vettä tai muuta nestettä. Edullisesti toinen huuhtelukanava mitoitetaan siten, että esimerkiksi iskulaitteen käyttöpaineen ollessa 100 bar ja nestevirtauksen ollessa 500 l/min, toinen huuhtelukanava tai -kanavat aiheuttavat neste- virtaukselle enintään 20 bar vastapaineen, jos ensimmäinen huuhtelukanava ja kolmas huuhtelukanava ovat tukossa. Toisea esimerkkinä voidaan sanoa, tilanne, jossa huuhtelunestettä syötetään 200 1/min 30 mm halkaisijan omaavaa virtauskanavaa pitkin, saadaan maaperään kohdistuva maksimipaine rajattua 24 bar paineeseen ensimmäisen huuhtelukanavan tukkeutuessa mikäli toisen virtauskanavan halkaisija on 9 mm. Normaalissa tilan- teessa, jossa terän huuhtelukanavat ovat avoimia, neste virtaa pääosin ensimmäisen ja kolmannen huuhtelukanavan kautta maaputken ja maaperän väliin taaksepäin porareiässä, sillä virtauskanavan sisällä on suurempi vastapaine johtuen maaputken sisällä olevan nesteen hydrostaattisesta paineesta. Viitenu- merolla 20 on merkitty kuvissa pilottiterän 6 kärkeä eli poralaitteen kärkeä. Edullisesti huuhteluaine on myös iskuliikkeen aikaansaamiseksi käytettävä neste. o S 25 Keksinnön mukaista poralaitetta voidaan käyttää maaputkien N poraamisessa porapaalujen muodostamista varten 2 — 100 m 5 syvyyteen, edullisesti 5 - 50 m syvyyteen saakka.As the rinsing liquid, a liquid of suitable viscosity, such as water or another liquid, can be used. Preferably, the second flushing channel is dimensioned so that, for example when the operating pressure of the impactor is 100 bar and the liquid flow is 500 l / min, the second flushing channel or channels cause a back pressure of up to 20 bar if the first flushing channel and the third flushing channel are blocked. As another example, a situation in which the rinsing liquid is fed 200 l / min along a flow channel with a diameter of 30 mm, the maximum pressure on the soil is limited to 24 bar when the first rinsing channel is blocked if the diameter of the second flow channel is 9 mm. In the normal situation where the blade rinsing channels are open, the fluid flows mainly through the first and third rinsing channels back between the ground pipe and the soil in the borehole, as there is a higher back pressure inside the flow passage due to the hydrostatic pressure of the fluid inside the ground pipe. The reference numeral 20 denotes in the figures the tip of the pilot blade 6, i.e. the tip of the drilling rig. Preferably, the rinsing agent is also the liquid used to effect the impact movement. The drilling rig according to the invention can be used for drilling earth pipes N for forming drill piles to a depth of 2 to 100 m 5, preferably to a depth of 5 to 50 m.

I a a 0I a a 0

O O O OF O OF

Claims

PATENT CLAIMS

A fluid-operated drilling rig for drilling a borehole in the ground, the drilling rig (100) having a blade (16), an impact device (24) imparting impact to the blade (16), a pressurized flushing fluid flow directed to the impact device (24) and a flow channel (9) for directing said flushing fluid flow said blade (16) for rinsing, the blade (16) comprising - a pilot blade (6) for drilling soil (18) adapted to act as a tip of the blade (16), - connecting means (8) removably arranged around the pilot blade (6) to be pulled behind the blade (16) for releasably attaching the ground pipe (1) to the pilot blade (6), said connecting means (8) being adapted to be tightly attached to the pilot blade (6) preventing rinsing liquid from entering the ground pipe (1) between the connecting means (8) and the ground pipe (1); around said pilot blade (6) in the direction of said flow channel (9) after said connecting means (8) in the direction of drilling of the blade (16) (22) for increasing the diameter, - a first flushing channel (10) formed in said pilot blade (6) from said flow channel (9) outside the pilot blade (6) o in front of the drilling device (100) in its drilling direction> 25 for flushing the drilling device (100) and soil (18) N for rinsing drilling debris mainly backwards outside the ground pipe (1) to be attached to the pilot blade (6), z where the pilot blade (6) is detachable from the connecting means (8) to pull the blade (16) out of the borehole (22) with the ground pipe (1) remaining in the borehole (22), = characterized in that the blade (16) further comprises a second N flushing channel (12) formed in the pilot blade (6) extending inside the ground pipe (1) to direct a portion of the flushing fluid directly to the pilot blade (6) ) to limit the pressure on the soil (18) inside and the diameter of the second flushing channel (12) is 20 to 50%, preferably 30 to 40% of the diameter of the flow channel (9). to limit the pressure on the blade (18) to an absolute pressure of at most 20 bar, preferably at most 15 bar.

Drilling rig according to claim 1, characterized in that the second rinsing channel (12) extends from the flow channel (9) inside the ground pipe (1) to the space (13) between the ground pipe (1) and the drilling rig (100).

Drilling rig according to claim 1 or 2, characterized in that said second flushing channel (12) is directed rearwardly in the drilling direction to the rear of the pilot blade (6).

Drilling rig according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the diameter of the flow channel (9) is 30 mm and the diameter of the second rinsing channel (12) is 9 mm for limiting the pressure on the soil. o

O

OF

O

I Jami a 0

O

PP

O

OF