JPH06158969A - Drilling device - Google Patents

Drilling device

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Publication number
JPH06158969A
JPH06158969A JP18136293A JP18136293A JPH06158969A JP H06158969 A JPH06158969 A JP H06158969A JP 18136293 A JP18136293 A JP 18136293A JP 18136293 A JP18136293 A JP 18136293A JP H06158969 A JPH06158969 A JP H06158969A
Authority
JP
Japan
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section
cross
drill
outlet
drilling
Prior art date
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Pending
Application number
JP18136293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Heinz Gruber
グルバー ハインス
Ingold Fasel
ファセル インゴルド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
G D ANKERU GmbH
GD Anker GmbH
Original Assignee
G D ANKERU GmbH
GD Anker GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by G D ANKERU GmbH, GD Anker GmbH filed Critical G D ANKERU GmbH
Publication of JPH06158969A publication Critical patent/JPH06158969A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/008—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by injection test; by analysing pressure variations in an injection or production test, e.g. for estimating the skin factor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids

Abstract

PURPOSE: To simply aid the drilling process effectively by the flow energy of a flushing agent in the creation of a borehole. CONSTITUTION: A drill head is proposed which comprises a short, plate-type drilling crown 10 and a drill pipe element 11 connected thereto. The drill head is provided with a one-piece insert of a suitable plastic material, and the insert is composed of two cylindrical parts which make substantially sealing contact with the central bore 12 of the drilling crown 10 and the drill pipe element 11 respectively. The insert 15 has a flow passage composed of two successive bore sections 18, 18', in which the bore sections narrow in the direction towards a central outlet with different conicity. In this way one can achieve a low-loss conversion of a part of the flow energy carried by the flushing agent into kinetic energy which is effective during the drilling process at a region which is immediately adjacent to the cutting edges of the drilling crown 10, and drilling operation is conducted effectively and efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は中心を通る流路を備えた
ドリル管と、少なくとも１つの出口を備えたドリルヘッ
ドから成る穿孔装置に関するもので、該ドリル管はドリ
ルヘッドから隔れている端部で延長管、穿孔駆動装置、
フラッシング剤供給装置のいずれかを連結させるための
接続スリーブに接続できるようにしてある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drilling device comprising a drill pipe having a central passage and a drill head having at least one outlet, the drill pipe being separated from the drill head. Extension tube at the end, drill drive,
It can be connected to a connecting sleeve for connecting any of the flushing agent supply devices.

【０００２】[0002]

【従来の技術】トンネルまたは通路の形成に使用するた
めに構成され且つフラッシング剤での穿孔中に用いられ
る穿孔装置は極めて多数の形態を有することが周知であ
る。水または空気を用いることができるフラッシング剤
はドリル管の中心流路により穿孔穴内に導入され、ドリ
ル管とドリルヘッドから、たとえば穿孔クラウンに隣接
する領域に流出させて、ドリル管の外側を通って穿孔穴
の口に向う方向に還流させる。この逆方向の流動中、フ
ラッシング剤は穿孔作業の結果として遊離した岩石粒子
で満たされている。一般には、ドリルヘッドの領域なら
びにドリル管に沿っていくつかの出口を配設させてあ
る。フラッシング作用の外に、フラッシング剤は同時に
一定の冷却効果を生じさせる。BACKGROUND OF THE INVENTION It is well known that perforation devices that are constructed for use in the formation of tunnels or passages and are used during perforation with flushing agents have numerous configurations. A flushing agent, which can use water or air, is introduced into the drill hole by the central channel of the drill tube and flows out of the drill tube and drill head, for example in the area adjacent to the drill crown, and through the outside of the drill tube. Reflux in the direction toward the mouth of the hole. During this reverse flow, the flushing agent is filled with rock particles liberated as a result of the drilling operation. Generally, there are several outlets arranged in the area of the drill head as well as along the drill pipe. Besides the flushing action, the flushing agent simultaneously produces a certain cooling effect.

【０００３】ドリルヘッドとドリル管とから成るこのよ
うな穿孔装置は、所望の長さまでねじ付き接続スリーブ
と延長ドリル管を用いて成形させる穿孔穴の長さにほぼ
相当する長さに延長できる。フラッシング剤を流路内に
供給するため、たとえば穿孔穴の口の方向にある端部に
配置した、たとえばポンプもしくは圧縮機を使用でき
る。Such a drilling device, consisting of a drill head and a drill tube, can be extended to a desired length to a length approximately corresponding to the length of the drilled hole formed with the threaded connecting sleeve and the extension drill tube. To supply the flushing agent into the flow channel, it is possible to use, for example, a pump or a compressor, for example arranged at the end towards the mouth of the perforation hole.

【０００４】[0004]

【発明か解決しようとする課題】しかし、ポンプ又は圧
縮機の機械でフラッシング剤に伝達されるエネルギーは
損失原因が多数あるため、フラッシングの目的と穿孔を
行わせるには極めて小さな範囲に限って使用されてい
る。これは、ドリルヘッドもしくはドリルヘッド端にお
ける単純な孔である出口がかなりの圧力損失を起こさ
せ、またフラッシング剤の流動エネルギーが比較的広範
囲に亘って分配されるからである。損失の原因は接続ス
リーブの領域にある封止の欠陥、特に、連続して接続さ
れる個々のドリル管の軸の角変位に起因するものであ
る。However, since the energy transferred to the flushing agent in the pump or compressor machine has many causes of loss, it should be used only in a very small range for the purpose of flushing and for perforation. Has been done. This is because the outlet, which is a simple hole at the drill head or the end of the drill head, causes a considerable pressure drop and the flow energy of the flushing agent is distributed over a relatively wide range. The cause of the loss is due to a sealing defect in the region of the connecting sleeve, in particular due to the angular displacement of the axes of the individual drill pipes connected in series.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的は
簡単な方法でフラッシング剤により効率よく穿孔工程を
持続させる穿孔装置を提供することにある。この目的は
流路を加速区域で停止させ、加速区域を出口で終了させ
且つドリルヘッドに隣接する流路の末端に位置決めさせ
たことを特徴とする本発明による穿孔装置で達成でき
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a perforating apparatus which can efficiently continue the perforating process with a flushing agent in a simple manner. This object can be achieved with a drilling device according to the invention, characterized in that the channel is stopped at the acceleration zone, the acceleration zone is terminated at the exit and is positioned at the end of the channel adjacent to the drill head.

【０００６】本発明に不可欠なことはドリル管の流路が
ドリルヘッドの領域で加速区域となり、その出力端で出
口を形成する。加速区域として、たとえば加速区域内の
横断面の形状をフラッシング剤の流れに最小圧力損失を
生じさせるように横断面を連続的に絞ってゆく寸法にす
ることを特徴とした流路を備えることができる。この方
法で、フラッシング剤により運ばれたエネルギーは可能
な限り損失のない運動エネルギーに転換されるという成
果が得られる。また重要なことは、運動エネルギーをな
るべくならば穿孔クラウンの領域に取付けられた出口の
領域に集中させることである。換言すれば、ドリルヘッ
ドの領域にある流路の特殊な構成により、フラッシング
剤により運ばれたエネルギーの集中が達成され、さら
に、最大限の孔あけを持続できる。Indispensable for the invention is that the flow path of the drill pipe becomes the acceleration zone in the region of the drill head and forms the outlet at its output end. As an acceleration zone, for example, a flow path characterized in that the shape of the cross-section in the acceleration zone is dimensioned such that the cross-section is continuously squeezed to produce a minimum pressure drop in the flow of flushing agent. it can. In this way, the result is that the energy carried by the flushing agent is converted into as lossless kinetic energy as possible. It is also important to concentrate the kinetic energy in the area of the exit, preferably in the area of the perforated crown. In other words, the special configuration of the flow path in the region of the drill head achieves a concentration of the energy carried by the flushing agent and, in addition, a maximum drilling can be maintained.

【０００７】加速区域の出口は請求項２の特徴により、
なるべくなら中心に配置させ、軸線方向の流出方向をも
たせることである。この方法で、出口は穿孔クラウンの
刃先もしくは他の切削部材の直ぐ隣接して配置させ、フ
ラッシング剤はその結果主として穿孔の直ぐ底でその効
果を発揮する。穿孔クラウンにはなるべくならその周辺
区域で、それ自体周知の方法で半径方向にくぼみを設け
て、岩石粒子が充満したフラッシング剤の流出を容易に
する。According to the features of claim 2, the exit of the acceleration zone is
If possible, it should be placed in the center and have an axial outflow direction. In this way, the outlet is located immediately adjacent the cutting edge or other cutting member of the perforated crown and the flushing agent consequently exerts its effect mainly at the immediate bottom of the perforation. The perforated crown, preferably in its peripheral area, is provided with radial indentations in a manner known per se to facilitate the outflow of the flushing agent filled with rock particles.

【０００８】請求項３と４の特徴はドリルヘッドの構造
の変形に関するものである。ドリルヘッドはドリル管に
ねじで締結するか、あるいは別の方法でそれに溶接で
き、従って本発明の原理の応用はドリルヘッドとドリル
管の間にある接続の形式とは関係はない。The features of claims 3 and 4 relate to a modification of the structure of the drill head. The drill head can be screwed to the drill tube or otherwise welded to it, so the application of the principles of the invention is independent of the type of connection between the drill head and the drill tube.

【０００９】加速区域の横断面の形状は請求項６乃至９
の特徴に従って様々な異なる形をとる。最も簡単な場合
では、入口に始まって出口で終る横断面をテーパーをつ
けた横断面にすることができる。しかし、流れ横断面を
出口の方向に絞る他の種々の形式のものを構想できる。
さらなる変形は加速区域内の断面をいろいろ、たとえば
なにか他の方法でテーパーをつけるかあるいは絞った断
面をもつ円筒形断面の組合わせができるようにすること
であ。横断面の形状の選択は可能な限り損失なしの流れ
を達成しようとする願望からくるものである。直径比の
みならず円錐角はこの点について特定の要因となること
がわかった。The cross-sectional shape of the acceleration zone is defined by claims 6 to 9.
Takes a variety of different shapes according to the characteristics of. In the simplest case, the cross section starting at the inlet and ending at the outlet can be a tapered cross section. However, various other types of constriction of the flow cross section towards the outlet can be envisioned.
A further variant is to allow a combination of different cross-sections in the acceleration zone, for example cylindrical cross-sections with some other tapered or narrowed cross-section. The choice of cross-sectional shape comes from the desire to achieve loss-free flow as much as possible. It has been found that not only the diameter ratio but also the cone angle is a particular factor in this respect.

【００１０】加速区域はいろいろな方法でつくることが
できる。とくに原価効率のよい製造が請求項１０の特徴
に由来する。これにより、たとえばプラスチック材料製
で、前記フラッシング剤の加速に役立つ流れ断面を取り
囲む一体構成の挿入体が提供される。このような一体構
成の挿入体は比較的安価に大量生産製品として、ドリル
管とドリルヘッドに挿入できる構成で生産できる。この
方法で、たとえば円錐形横断面の部分の適当な金属切削
方法による製造の必要性がなくなる。挿入体をその幾何
学的形状から見て、穿孔クラウンの中心フラッシング内
腔の形状もしくはドリル管の内部寸法に的確に合致させ
ることができる。たとえば熱可塑性材料製につくり得る
前記挿入体の流れ横断面をここでも簡単な方法で前記挿
入体の製造中に形成できる。The acceleration zone can be created in various ways. Particularly cost-effective production results from the features of claim 10. This provides a monolithic insert, for example made of a plastic material, which surrounds the flow cross section, which serves to accelerate the flushing agent. Such an integrated insert can be produced relatively inexpensively as a mass-produced product with a structure that can be inserted into a drill pipe and a drill head. In this way, the need for manufacturing, for example, parts of conical cross section by suitable metal cutting methods is eliminated. The geometry of the insert allows it to exactly match the shape of the central flushing lumen of the perforated crown or the internal dimensions of the drill tube. The flow cross section of the insert, which can be made of thermoplastic material, for example, can also be formed in a simple manner during the manufacture of the insert.

【００１１】請求項１０の特徴により、前記挿入体を適
当な方法でドリルヘッドの内壁部に接して位置を占める
構成にする。挿入体のこの位置は挿入体の絶対長さの寸
法により、ドリルヘッドもしくは穿孔クラウンの中心内
腔の内壁部と、前記穿孔クラウンに隣接するドリル管の
その部分に対して影響を受ける。取付けの形式は基本的
にはどのような形式でも差支えない。特に簡単な実施例
では、前記挿入体にたとえば前記ドリル管の部分の内部
ねじ山と係合する外部ねじ山を設ける。これとは別の例
として、どのような形の断面でも挿入体の外側に設けて
前記挿入体の摩擦場所として役立て得る。According to the features of claim 10, the insert is configured to occupy a position in contact with the inner wall of the drill head in a suitable manner. This position of the insert is influenced by the absolute length dimension of the insert with respect to the inner wall of the central bore of the drill head or drill crown and that portion of the drill tube adjacent the drill crown. Basically, any type of mounting can be used. In a particularly simple embodiment, the insert is provided with external threads, for example to engage internal threads in the part of the drill tube. As another example, any cross-section can be provided on the outside of the insert to serve as a friction location for the insert.

【００１２】請求項１４乃至１９は前記加速区域の特に
有利な構成に関する。Claims 14 to 19 relate to a particularly advantageous design of the acceleration zone.

【００１３】本発明を添付図面に示した多数の実施例に
ついてさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail with reference to a number of embodiments illustrated in the accompanying drawings.

【００１４】[0014]

【実施例】図１において、符号１は板状の穿孔クラウン
を示し、該穿孔クラウン１は軸線方向に比較的短かく、
また前記穿孔穴の底に面する側面に単に略図的に示した
刃先２を設けてある。穿孔クラウン１は硬質金属製で硬
質接続たとえば溶接によりドリル管３に接続されてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, reference numeral 1 designates a plate-shaped perforated crown, which is relatively short in the axial direction,
Further, a cutting edge 2 shown schematically is provided on the side surface facing the bottom of the hole. The perforated crown 1 is made of hard metal and is connected to the drill pipe 3 by a hard connection, such as welding.

【００１５】穿孔クラウン１はドリル管３よりも大きい
外径を有している。The perforated crown 1 has a larger outer diameter than the drill tube 3.

【００１６】ドリル管３はその全長に亘って、ここでは
詳細に説明しない周知の方法で延長ドリル管、あるいは
穿孔装置のみならずフラッシング剤を供給するためのポ
ンプもしくは圧縮機に接続する作用をなす一定の外部ね
じ山を設けている。穿孔クラウン１に直接取付けられた
ドリル管３も比較的短かくできるので、穿孔クラウン１
と、その上に取付けられたドリル管３とから成るユニッ
トは接続スリーブにより適当なドリル管にねじ込むこと
ができるドリルヘッドとして考えることができる。The drill pipe 3 serves, over its entire length, in a known manner, which will not be described in detail here, in connection with an extension drill pipe or a pump or compressor for supplying the flushing agent as well as the drilling device. There is a constant external thread. Since the drill pipe 3 directly attached to the drilling crown 1 can also be made relatively short, the drilling crown 1
And the drill tube 3 mounted on it can be considered as a drill head which can be screwed into a suitable drill tube by means of a connecting sleeve.

【００１７】ドリル管３はその内側に同様の方法でその
全長に亘って一定のねじ山を設けることができ、そのね
じ山はここでは丸ねじ山として示されており、これはド
リル管を延長する目的のための連結部材の使用に役立
ち、その連結部材によって、互いに接続されるドリル管
の端部はその内側にねじ込まれるが、外側にねじ込まれ
るものではない。この周知の技術はここでは詳細に説明
しない。おのおのの場合において、その外部と内部もし
くはいずれかのねじ山を有するドリル管３は冷間圧延長
鋼から形成することが望ましい。The drill tube 3 can be provided on its inside in a similar manner with a thread over its entire length, which thread is shown here as a round thread, which extends the drill tube. It is useful to use a connecting member for the purpose of which the ends of the drill pipes that are connected to each other are screwed inwardly, but not externally. This well-known technique will not be described in detail here. In each case, it is desirable that the drill pipe 3 having external and / or internal threads be made of cold-rolled long steel.

【００１８】符号４はドリル管のほぼ円筒形の中心に設
けた流路を示し、流路４は内部ねじ山がないものとした
場合に、穿孔作業中に矢印５の方向に流れ、穿孔クラウ
ン１に備えた中心軸線方向に配置された貫通孔６から流
出されるフラッシング剤を案内する作用をなし、またフ
ラッシング剤は穿孔作業の結果として穿孔クラウン１を
通って還流し、最後にドリル管３の外側に沿って穿孔穴
の口に向う方向に除去させる遊離した岩石材料を運搬す
る。フラッシング剤として基本的には水を用いることが
できるが、空気もまた使用できる。Reference numeral 4 denotes a flow passage provided at the center of the substantially cylindrical shape of the drill pipe, and the flow passage 4 flows in the direction of arrow 5 during the drilling work when there is no internal thread, and the drill crown is formed. 1 serves to guide the flushing agent flowing out from the through-holes 6 arranged in the direction of the central axis, and the flushing agent flows back through the drilling crown 1 as a result of the drilling operation and finally the drill pipe 3 Carry loose rock material to be removed along the outside of the hole toward the mouth of the drilled hole. Water can basically be used as flushing agent, but air can also be used.

【００１９】流路４は穿孔クラウン１に隣接する端部
で、貫通孔６の下側に対して異なる円錐形の２つの連続
するテーパー付きの孔部分７，７′まで延伸している。
別の出口は穿孔クラウン１もしくは貫通孔６から離れて
ドリル管３には設けられていない。The channel 4 extends at the end adjacent to the perforated crown 1 to the underside of the through hole 6 up to two successive tapered bore portions 7, 7'of different conical shapes.
Another outlet is not provided in the drill pipe 3 apart from the drill crown 1 or the through hole 6.

【００２０】流路４に連続して続く２つの孔部分７，
７′は加速区域を構成し、図１に示した実施例において
は流路４に直ぐ隣接する孔部分７がその後に続く孔部分
７′よりも大きい円錐形状を有するように構成されてい
る。加速区域の全長８のみならずそれぞれ別個の孔部分
の長さ８′，８″は加速区域を通る流れが最小限の圧力
損を特徴とするように寸法決めされている。この目的が
達成する限り、貫通孔６の入口横断面９と出口横断面
６′の横断面形状はどのような形状をとっても差支えな
い。入口横断面９の直径と出口横断面６′の直径に対す
る比の好ましい値は約２対１乃至４対１の範囲内であ
る。Two hole portions 7, which continuously follow the flow path 4,
7'constitutes an accelerating zone, which in the embodiment shown in FIG. 1 is designed such that the hole portion 7 immediately adjacent to the flow path 4 has a larger conical shape than the hole portion 7'following it. The total length 8 of the acceleration zone as well as the lengths 8 ', 8 "of each separate hole section are dimensioned such that the flow through the acceleration zone is characterized by a minimum pressure drop. As long as the cross-sectional shapes of the inlet cross-section 9 and the outlet cross-section 6'of the through hole 6 can be any shape, the preferred value of the ratio of the diameter of the inlet cross-section 9 to the diameter of the outlet cross-section 6'is It is in the range of about 2: 1 to 4: 1.

【００２１】加速区域がどのような方法で製造されても
本発明によるドリルヘッドの作動方法とは無関係であ
る。The manner in which the acceleration zone is manufactured is independent of the method of operation of the drill head according to the invention.

【００２２】図２は加速区域の変形例を示すもので、実
際には加速区域が入口横断面９′から一定の円錐形状で
貫通孔６と出口横断面６′まで下方に延伸している状態
を示している。円錐形状と、入口横断面９′と出口横断
面６′の横断表面積の比と、加速区域の全長８は図１に
関連して記載した実施例と同一の基準により寸法決めさ
れている。FIG. 2 shows a modification of the acceleration zone, in which the acceleration zone actually extends downward from the inlet cross section 9'to the through hole 6 and the outlet cross section 6'with a constant conical shape. Is shown. The conical shape, the ratio of the cross-sectional surface area of the inlet cross section 9'to the outlet cross section 6 ', and the total length 8 of the acceleration zone are dimensioned according to the same criteria as the embodiment described in connection with FIG.

【００２３】加速区域の全長８は通常直径のドリル管に
対し、約３ｃｍ乃至１０ｃｍが好適である。The total length 8 of the acceleration zone is preferably about 3 cm to 10 cm for a normal diameter drill tube.

【００２４】本発明によるドリルヘッドの構成は穿孔工
程を効率よく行うため穿孔クラウン１の出口６の区域に
おけるフラッシング剤に多量の運動エネルギーを利用で
きる目的を有している。換言すれば、フラッシング剤の
種類にもよるが、ポンプまたは圧縮機でフラッシング剤
に伝達されるエネルギーがドリルヘッドの区域において
出来る限り損失なく部分的に運動エネルギーに転換され
る。穿孔クラウンの外側を流れるフラッシング剤は同時
に冷却作用と摩擦低下の双方の効果がある。前記フラッ
シング剤により運ばれて、孔あけを持続される運動エネ
ルギーの形になった全エネルギーが穿孔クラウン１の中
心フラッシング孔だけを通って流出し、この域で効率よ
く招集されて集中させることが重要である。たとえばド
リルヘッドが穿孔クラウン１と、穿孔クラウンに適当な
場所でドリルヘッドをねじ込んで溶接した短かいドリル
管とから成る場合、このドリルヘッドと、接続スリーブ
により連結され、互いが規則正しく上下に積重なって取
付けられた１つ以上のドリル管から成る完全な穿孔装置
は好ましくは冷間圧延鋼から形成され、各部品はその外
面または（および）内面全体に亘ってねじ山や、あるい
は他の型彫りを配設してある。The construction of the drill head according to the invention has the purpose that a large amount of kinetic energy is available for the flushing agent in the area of the outlet 6 of the drilling crown 1 in order to carry out the drilling process efficiently. In other words, depending on the type of flushing agent, the energy transferred to the flushing agent in the pump or compressor is partially converted into kinetic energy in the area of the drill head with as little loss as possible. The flushing agent flowing outside the perforated crown simultaneously has both cooling and friction reducing effects. The total energy in the form of kinetic energy that is carried by the flushing agent and sustains drilling flows out only through the central flushing hole of the drilling crown 1 and can be efficiently collected and concentrated in this area. is important. For example, if the drill head consists of a drilling crown 1 and a short drill pipe that is welded by screwing the drilling head in place on the drilling crown, this drill head is connected by a connecting sleeve so that they are regularly stacked one above the other. The complete drilling device, which consists of one or more drill tubes attached to each other, is preferably formed from cold rolled steel, with each part having a thread or other engraving over its outer surface and / or its inner surface. Is provided.

【００２５】図３は、特に技術的製造の観点から、特に
有利なドリルヘッドの構造を示し、ドリルヘッドは軸線
方向に比較的短かい板状の穿孔クラウン１０と、また軸
線方向に短かくして穿孔クラウン１０に溶接されたドリ
ル管１１とから成っている。ドリル管１１はその外側と
内側に関し図１に示したドリル管３と同一の方法で構成
させることができ、すなわち、その全長に亘って外部ま
たは（および）内部ねじ山を設けることができる。穿孔
クラウン１０は中心軸線方向に配向する円筒孔１２を設
け、ドリル管１１はこの円筒孔１２に関し同軸的に配置
されている。しかし、図１と異なるとは、ドリル管１１
はここでは内部ねじ山がないと考えた場合、円筒状流路
１３を備えているので、一方における流路１３の内径に
対する他方における円筒孔１２の内径の内径比がドリル
管１１に対面する穿孔クラウン１０の側面上の環状面１
４となる。この環状面１４はドリル管１１の内壁より半
径方向の外側部分が制限され、また円筒孔１２の外側半
径により半径方向の内側部分が制限されている。このド
リルヘッドの１つの長所は、それが、部分品として簡単
に製造できることで、詳しくはどのような高価な機械加
工も必要としない標準的な部品から構成することができ
る。FIG. 3 shows a particularly advantageous construction of the drill head, in particular from a technical manufacturing point of view, which comprises a plate-shaped crown 10 which is relatively short in the axial direction and is also short in the axial direction. It comprises a drill tube 11 welded to the crown 10. The drill tube 11 can be constructed in the same way on the outside and on the inside as the drill tube 3 shown in FIG. 1, ie it can be provided with external or / and internal threads over its entire length. The drilling crown 10 is provided with a cylindrical bore 12 oriented in the direction of the central axis, the drill pipe 11 being arranged coaxially with respect to this cylindrical bore 12. However, the difference from FIG. 1 is that the drill pipe 11
Is provided here with no internal threads, it is provided with a cylindrical channel 13, so that the inner diameter ratio of the inner diameter of the cylindrical hole 12 on the other side to the inner diameter of the flow channel 13 on the other side faces the drill pipe 11. Annular surface 1 on the side of crown 10
It becomes 4. The annular surface 14 is limited in its outer portion in the radial direction with respect to the inner wall of the drill pipe 11, and its inner portion in the radial direction is limited by the outer radius of the cylindrical hole 12. One advantage of this drill head is that it can be easily manufactured as a piece and in particular can consist of standard parts that do not require any expensive machining.

【００２６】加速区域のような流路をドリルヘッド内に
形成させるため、図１及び図２の実施例に採用したもの
と類似の方法で挿入体１５が設けられ、挿入体１５は嵌
込んだ状態において、円筒孔１２と流路１３の共通軸線
１６に関して共軸的に配置されている。前記挿入体１５
は一部材で形成され、適当なプラスチック材料たとえば
熱可塑性材料から構成されている。挿入体１５′は互い
に関して同軸的である２つの円筒状部分１７，１７′か
ら成り、最初の円筒状部分１７は円筒孔１２にほぼ遊隙
なしに嵌込まれ、さらにもう１つの円筒状部分１７′は
流路１３に対応させて嵌込まれている。従って部分１
７′の外径はドリル管１１の内径にほぼ相当する。挿入
体１５は横断面にテーパーを付け、加速区域をつくるた
めに寸法決めされた２つの連続する孔部分１８，１８′
を有することが重要である。孔部分１８，１８′の円錐
形状と、入口横断面２０と、中間横断面２０′と、出口
孔の出口横断面２０″は上述した基準を達成する目的で
寸法決めされている。もちろん円錐形状の孔部分１８，
１８′の代りに、孔部分は出口に向う方向に横断面を減
少させる他の形式の横断面形状を有することができる。
この関連において、流動するフラッシング剤により運搬
されるエネルギーの一部が最小限のエネルギー損失で運
動エネルギーに転換されることが単に重要なことであ
る。An insert 15 is provided and inserted in a manner similar to that employed in the embodiment of FIGS. 1 and 2 in order to form a channel in the drill head, such as an acceleration zone. In the state, they are coaxially arranged with respect to the common axis 16 of the cylindrical hole 12 and the flow path 13. The insert 15
Is formed in one piece and is composed of a suitable plastic material, for example a thermoplastic material. The insert 15 'consists of two cylindrical parts 17, 17' which are coaxial with respect to each other, the first cylindrical part 17 being fitted into the cylindrical bore 12 with almost no clearance, and yet another cylindrical part. 17 ′ is fitted so as to correspond to the flow path 13. Therefore part 1
The outer diameter of 7'corresponds approximately to the inner diameter of the drill pipe 11. The insert 15 tapers in cross section and has two consecutive bore portions 18, 18 'sized to create an acceleration zone.
It is important to have The conical shape of the hole portions 18, 18 ', the inlet cross section 20, the intermediate cross section 20' and the outlet cross section 20 "of the outlet hole are dimensioned in order to achieve the above-mentioned criteria. Hole part 18,
Instead of 18 ', the hole portion can have another type of cross-sectional shape which reduces the cross-section in the direction towards the outlet.
In this context, it is simply important that some of the energy carried by the flowing flushing agent is converted to kinetic energy with minimal energy loss.

【００２７】ドリル管１１内に内部ねじ山が存在する場
合には、挿入体１５′をこれにねじ込むことができるの
で、極めて確実な安定が得られる。特に平滑な内面を有
するドリル管１１の場合、図４に示されるように、外部
環状リベット形状を有する挿入体１５′を備えることが
でき、その結果として一定の弾性が形成されるので、挿
入体１５′の嵌込みに際し、ドリル管１１の内側との間
に摩擦係合が存在する。このような摩擦係合をつくるた
め、前記挿入体１５′には他の外部異形面や、締付部材
や、その他同種のものを設けることができる。図３に示
した実施例ではプラスチック材料の挿入体１５を比較的
安価に製造でき、ドリルヘッドの他の構成部材のために
標準構成部材たとえば板状の穿孔クラウンや管状のドリ
ル管が使用できるので、テーパー付き孔やその他幾何学
的に複雑な形状のものをつくる必要をなくすることが重
要である。If an internal thread is present in the drill pipe 11, the insert 15 'can be screwed into it, so that very reliable stability is obtained. In the case of a drill tube 11 having a particularly smooth inner surface, as shown in FIG. 4, an insert 15 'having an outer annular rivet shape can be provided, which results in a certain elasticity and therefore an insert. During the fitting of 15 ', there is a frictional engagement with the inside of the drill tube 11. To create such a frictional engagement, the insert 15 'may be provided with other external profile surfaces, clamping members, or the like. In the embodiment shown in FIG. 3, the insert 15 of plastic material can be manufactured relatively inexpensively and standard components such as plate-shaped drill crowns or tubular drill tubes can be used for the other components of the drill head. It is important to eliminate the need to make tapered holes and other geometrically complex shapes.

【００２８】図４はさらに加速区域の変形構成を示し、
ここでは３つの連続する孔部分１９，１９′，１９″す
なわち、先ずテーパー付き横断面１９と、続いて円筒形
横断面１９′と、さらにもう１つテーパー付き横断面１
９″とから構成されている。FIG. 4 further shows a modified configuration of the acceleration zone,
Here, there are three successive bore sections 19, 19 ', 19 ", namely a tapered cross-section 19 first, followed by a cylindrical cross-section 19' and yet another tapered cross-section 1.
9 ″.

【００２９】挿入体は穿孔クラウン内にのみ、又は穿孔
クラウンに隣接するドリル管の区域内のみ延伸するよう
に基本的には別の形状で構成できる。本発明の要旨は穿
孔装置にのみ限定するものではなく、注入ドリルアンカ
ー及び自己ドリルロックアンカーの利点と共に容易に使
用できる。The insert can be constructed basically in another shape so that it extends only within the drilling crown or only in the area of the drill tube adjacent to the drilling crown. The subject matter of the invention is not limited to drilling devices only, but can be easily used with the advantages of injection drill anchors and self-drill lock anchors.

【００３０】図５は穿孔クラウン内に延伸する加速区域
を形成する流路の特に有利な実施例を示す。この流路
は、たとえば図４に示した形式の挿入体内に形成でき
る。変形例として、穿孔クラウン、特に短かい板状の穿
孔クラウンの構造内に直接同様にうまく形成できる。FIG. 5 shows a particularly advantageous embodiment of the flow path forming an acceleration zone extending into the perforated crown. This channel can be formed, for example, in an insert of the type shown in FIG. Alternatively, it can equally well be formed directly in the structure of a perforated crown, in particular a short plate-shaped perforated crown.

【００３１】入口横断面２１と出口横断面２２を有する
図５に示した流路の特徴は、それが２つの断面すなわ
ち、出口横断面２２に向う方向において狭くなる第１断
面２３と、出口孔に向う方向において広くなる第２断面
２４を備えていることにある。The flow channel shown in FIG. 5 having an inlet cross section 21 and an outlet cross section 22 is characterized in that it has two cross sections, a first cross section 23 which narrows in the direction towards the outlet cross section 22 and an outlet hole. It has a second cross section 24 that widens in the direction toward.

【００３２】図５に示した加速区域の全長はたとえば、
４ｃｍ乃至１０ｃｍにすることができる。The total length of the acceleration zone shown in FIG.
It can be 4 cm to 10 cm.

【００３３】第１断面２３は最小横断面の位置に相当す
る中間横断面２５に向って下方に狭まっている。流路は
長手方向軸線２６に関して全体的に回転対称であり、図
５に示した軸線方向断面の説明において第１断面２３の
壁体は楕円形の弯曲部分で形成されている。入口横断面
２１の横断面と、中間横断面２５の横断面の直径は好ま
しくは３対１の比を有している。The first cross section 23 narrows downward toward an intermediate cross section 25 corresponding to the position of the minimum cross section. The flow path is generally rotationally symmetric with respect to the longitudinal axis 26, and in the description of the axial section shown in FIG. 5, the wall of the first section 23 is formed by an elliptical curved portion. The diameter of the cross section of the inlet cross section 21 and the cross section of the intermediate cross section 25 preferably have a ratio of 3: 1.

【００３４】円錐角２７は２度が好ましい。第２断面２
４の長さ２８は出口横断面２２の直径が中間横断面２５
の直径に対し１．２５対１の比率を有するように寸法決
めすることができる。このように形成された流路と、入
口横断面２１の中間横断面に対する直径比が３対１であ
ることを特徴とする第１断面２３と、６バールの入力圧
力と、６ｍｍの中間横断面２５の直径と、軸線方向断面
に見られる壁部が楕円形の弯曲部分であることを特徴と
する第１断面２３を用いると、２．４ｍ3／分の通過流
量が達成できる。その直径を同一圧力に対し８ｍｍに増
大させる場合、通過流量は４．０ｍ3／分となる。The cone angle 27 is preferably 2 degrees. Second cross section 2
4 has a length 28 of which the diameter of the outlet cross section 22 is 25
Can be sized to have a ratio of 1.25 to 1 for the diameter of. The channel thus formed, the first cross section 23, characterized in that the diameter ratio of the inlet cross section 21 to the intermediate cross section is 3 to 1, an input pressure of 6 bar and an intermediate cross section of 6 mm. With a first cross section 23 characterized by a diameter of 25 and the wall seen in the axial cross section being an elliptic curve, a flow rate of 2.4 m 3 / min can be achieved. If the diameter is increased to 8 mm for the same pressure, the passing flow rate is 4.0 m 3 / min.

【００３５】[0035]

【発明の効果】本発明は上述した構成であるから、フラ
ッシング剤により運ばれた流動エネルギーを穿孔作業中
に穿孔クラウンの刃先に隣接する区域で有効に運動エネ
ルギーに転換でき、エネルギー損失が少なく、穿孔作業
をフラッシング剤の流動エネルギーによって簡単且つ有
効に行うことができる。As described above, the present invention can effectively convert the flow energy carried by the flushing agent into kinetic energy in the area adjacent to the cutting edge of the drilling crown during drilling work, resulting in less energy loss. The drilling operation can be easily and effectively performed by the flow energy of the flushing agent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明によるドリルヘッドの実施例の軸線方向
断面図である。1 is an axial cross-sectional view of an embodiment of a drill head according to the present invention.

【図２】ドリルヘッドの流路の変形例の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a modification of the flow path of the drill head.

【図３】ドリルヘッドの他の実施例の軸線方向断面図で
ある。FIG. 3 is an axial cross-sectional view of another embodiment of the drill head.

【図４】ドリル管、注入ドリルアンカー、その他同種の
ものとに使用するために構成した挿入体の斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view of an insert configured for use with a drill tube, injection drill anchor, and the like.

【図５】本発明によるドリルヘッドの加速区域の特に有
利な構成の一部断面図である。FIG. 5 is a partial sectional view of a particularly advantageous configuration of the acceleration zone of the drill head according to the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 穿孔クラウン ２ 刃先 ３ ドリル管 ４ 流路 ５ 矢印（フラッシング剤流れ方向） ６ 貫通孔 ６′ 出口横断面 ７ テーパー付き孔部分 ７′ テーパー付き孔部分 ８ 加速区域の全長 ８′ 孔部分の長さ ８″ 孔部分の長さ ９ 入口横断面 ９′ 入口横断面 １０ 穿孔クラウン １１ ドリル管 １２ 円筒状孔 １３ 円筒状流路 １４ 環状面 １５ 挿入体 １６ 共通軸線 １７ 円筒状部分 １７′ 円筒状部分 １８ 孔部分 １８′ 孔部分 １９ 孔部分 １９′ 孔部分 １９″ 孔部分 ２０ 入口横断面 ２０′ 中間横断面 ２０″ 出口孔 ２１ 入口横断面 ２２ 出口横断面 ２３ 第１断面 ２４ 第２断面 ２５ 中間横断面 ２６ 軸線 ２７ 円錐角 ２８ 第２断面の長さ 1 Drilling Crown 2 Blade Edge 3 Drill Pipe 4 Flow Path 5 Arrow (Flushing Agent Flow Direction) 6 Through Hole 6'Outlet Cross Section 7 Tapered Hole Part 7'Tapered Hole Part 8 Acceleration Zone Length 8'Hole Part Length 8 ″ Length of hole part 9 Entrance cross section 9 ′ Entrance cross section 10 Drilling crown 11 Drill pipe 12 Cylindrical hole 13 Cylindrical flow path 14 Annular surface 15 Insert 16 Common axis 17 Cylindrical part 17 ′ Cylindrical part 18 Hole part 18 'Hole part 19 Hole part 19' Hole part 19 "Hole part 20 Inlet cross section 20 'Intermediate cross section 20" Outlet hole 21 Inlet cross section 22 Outlet cross section 23 First cross section 24 Second cross section 25 Intermediate cross section 26 axis 27 cone angle 28 length of second cross section

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 中心を通過する流路（４，１３）を備え
た少なくとも１つのドリル管（３，１１）と、少なくと
も１つの出口を備えたドリルヘッドとから成り、ドリル
管（３，１１）をドリルヘッドから隔れている端部で延
長管、又は穿孔駆動装置、若しくはフラッシング剤用の
供給装置に連結するための接続スリーブに連結可能と
し、流路（４，１３）にはドリルヘッドに隣接する端部
に出口で終端している加速区域を備えたことを特徴とす
る穿孔装置。1. A drill tube (3,11) comprising at least one drill tube (3,11) with a flow path (4,13) passing through the center and a drill head with at least one outlet. ) Can be connected to an extension tube at the end remote from the drill head, or to a connecting sleeve for connecting to a drilling drive or a supply for flushing agent, and the flow head (4, 13) has a drill head. A piercing device having an accelerating zone terminating in an exit at an end adjacent to. 【請求項２】 出口には軸線方向の流出路を備え、出口
を中心に位置決めさせたことを特徴とする請求項１に記
載の穿孔装置。2. The punching device according to claim 1, wherein the outlet is provided with an outflow passage in the axial direction and is positioned around the outlet. 【請求項３】 ドリルヘッドをドリル管にねじ込むこと
を特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。3. Drilling device according to claim 1, characterized in that the drill head is screwed into the drill pipe. 【請求項４】 ドリルヘッドをドリル管に溶接すること
を特徴とする請求項１もしくは２に記載の穿孔装置。4. A drilling device according to claim 1, wherein the drill head is welded to the drill pipe. 【請求項５】 ドリルヘッドを軸線方向が短い板状の穿
孔クラウン（１，１０）から形成し、ドリル管（３，１
１）もしくは接続スリーブを穿孔クラウン（１，１０）
に離脱可能に固着させたことを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか１項に記載の穿孔装置。5. A drill head is formed from a plate-shaped perforated crown (1, 10) having a short axial direction, and a drill pipe (3, 1).
1) Or perforate the connecting sleeve with crown (1, 10)
The punching device according to any one of claims 1 to 3, wherein the punching device is detachably fixed to the hole. 【請求項６】 加速区域の入口においてその横断面を流
路（４．１３）の横断面にほぼ一致させ、加速区域の入
口横断面（９，２０）の直径と出口横断面の直径の比を
１．５対１乃至５対１の範囲内、好ましくは２対１乃至
４対１の範囲内にしたことを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の穿孔装置。6. The ratio of the diameter of the inlet cross section (9, 20) to the diameter of the outlet cross section of the acceleration zone, which cross section at the entrance of the acceleration zone is approximately matched to the cross section of the flow channel (4.13). 6 is in the range of 1.5: 1 to 5: 1, preferably in the range of 2: 1 to 4: 1.
The punching device according to claim 1. 【請求項７】 加速区域を少なくとも２つの連続する孔
部分（７，７′，８，１８′，１９，１９′，１９″）
から形成し、孔部分の少なくとも１つには出口（６′）
に向う方向に狭くさせた断面形状を設けたことを特徴と
する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の穿孔装置。7. Acceleration zone with at least two successive hole portions (7, 7 ', 8, 18', 19, 19 ', 19 ")
And an outlet (6 ') in at least one of the holes
7. The punching device according to claim 1, wherein a cross-sectional shape narrowed in a direction toward the side is provided. 【請求項８】 加速区域を出口に向う方向に狭くさせた
テーパー付き横断面にしたことを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか１項に記載の穿孔装置。8. The punching device according to claim 1, wherein the accelerating region has a tapered cross section narrowed in a direction toward the outlet. 【請求項９】 円錐角を１度乃至９度、好ましくは１度
乃至５度の範囲内にしたことを特徴とする請求項１乃至
８のいずれか１項に記載の穿孔装置。9. The punching device according to claim 1, wherein the cone angle is in the range of 1 to 9 degrees, preferably 1 to 5 degrees. 【請求項１０】 加速区域には穿孔装置、特にドリルヘ
ッドに挿入する寸法または形状にしたプラスチック材料
製の挿入体（１５，１５′）を備え、挿入体（１５，１
５′）によりフラッシング剤を加速するための寸法を有
する加速区域を包囲させた請求項１乃至９のいずれか１
項に記載の穿孔装置。10. The acceleration zone is provided with an insert (15,15 ') made of a plastic material sized or shaped for insertion into a drilling device, in particular a drill head, which insert (15,1).
10. The method according to claim 1, wherein 5 ') surrounds an acceleration zone having dimensions for accelerating the flushing agent.
A punching device according to item. 【請求項１１】 挿入体をドリル管の内壁と、ドリルヘ
ッド（１，１０）の貫通孔の内壁と接触するように配設
させたことを特徴とする請求項１０に記載の穿孔装置。11. Drilling device according to claim 10, characterized in that the insert is arranged in contact with the inner wall of the drill tube and the inner wall of the through hole of the drill head (1, 10). 【請求項１２】 挿入体（１５，１５′）を一方がドリ
ル管の流路にほぼ密接挿入させるための寸法になってお
り、又他方がドリルヘッドの貫通孔にほぼ密接挿入させ
るための寸法になっている２つの円筒状部分（１７，１
７′）から成る回転対称の構成部材から形成したことを
特徴とする請求項１１に記載の穿孔装置。12. The insert (15, 15 ') is dimensioned so that one inserts it into the channel of the drill tube in close contact, and the other inserts it into the through hole of the drill head in close contact. Two cylindrical parts (17,1
Drilling device according to claim 11, characterized in that it is formed from a rotationally symmetrical component consisting of 7 '). 【請求項１３】 挿入体を穿孔クラウンに隣接するドリ
ル管中に挿入可能な回転対称構成部材から形成した請求
項１１に記載の穿孔装置。13. The drilling device of claim 11, wherein the insert is formed of a rotationally symmetric component insertable into the drill tube adjacent the drill crown. 【請求項１４】 加速区域を２つの連続する部分（２
３，２４）から構成し、入口側、即ち第１部分には入口
横断面（２１）から中間横断面（２５）までを狭くさせ
た形状を備え、出口側、即ち第２部分（２４）には中間
横断面（２５）から出口横断面まで拡くさせた形状を設
けたことを特徴とする請求項１乃至５又は１０乃至１３
のいずれか１項に記載の穿孔装置。14. The acceleration zone is defined by two consecutive parts (2
3, 24), and the inlet side, that is, the first portion, has a shape that narrows from the inlet cross section (21) to the intermediate cross section (25), and the outlet side, that is, the second portion (24). Is provided with a shape that extends from the intermediate cross section (25) to the exit cross section.
The punching device according to claim 1. 【請求項１５】 第１部分（２３）の壁部を軸線方向断
面において楕円形、放物線又は双曲線のような円錐形断
面の弯曲部材から形成した請求項１４に記載の穿孔装
置。15. Drilling device according to claim 14, characterized in that the wall of the first part (23) is formed from a curved member of elliptical, parabolic or hyperbolic conical cross-section in axial section. 【請求項１６】 出口側の第２部分（２４）をテーパー
付き形状にしたことを特徴とする請求項１４または１５
のいずれか１項に記載の穿孔装置。16. The second part (24) on the outlet side has a tapered shape.
The punching device according to claim 1. 【請求項１７】 出口横断面（２２）の直径と中間横断
面（２５）の直径の比を１．０３対１乃至１．４対１、
好ましくは１．１対１乃至１．３対１の範囲内にしたこ
とを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記
載の穿孔装置。17. The ratio of the diameter of the outlet cross section (22) to the diameter of the intermediate cross section (25) is 1.03: 1 to 1.4: 1,
The punching device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it is preferably in the range of 1.1: 1 to 1.3: 1. 【請求項１８】 出口側の第２部分の円錐角（２７）を
０．５度乃至５度、好ましくは２度にさせたことを特徴
とする請求項１６または１７に記載の穿孔装置。18. Drilling device according to claim 16 or 17, characterized in that the cone angle (27) of the outlet-side second part is between 0.5 and 5 degrees, preferably 2 degrees. 【請求項１９】 入口横断面（２１）の直径と中間横断
面（２５）の直径の比を１．５対１乃至５対１、好まし
くは２対１乃至４対１の範囲内にさせたことを特徴とす
る請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の穿孔装
置。19. The ratio of the diameter of the inlet cross section (21) to the diameter of the intermediate cross section (25) is in the range of 1.5: 1 to 5: 1, preferably 2: 1 to 4: 1. The punching device according to any one of claims 14 to 18, characterized in that.
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