SE524375C2 - Method for operating a hammer in a horizontal directional drill - Google Patents

Method for operating a hammer in a horizontal directional drill

Info

Publication number
SE524375C2
SE524375C2 SE0202592A SE0202592A SE524375C2 SE 524375 C2 SE524375 C2 SE 524375C2 SE 0202592 A SE0202592 A SE 0202592A SE 0202592 A SE0202592 A SE 0202592A SE 524375 C2 SE524375 C2 SE 524375C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
hammer
drilling
drill
predetermined
drill bit
Prior art date
Application number
SE0202592A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0202592D0 (en
SE0202592L (en
Inventor
Randy R Runquist
Mark Van Houwelingen
James R Rankin
Original Assignee
Vermeer Mfg Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/518,419 external-priority patent/US6454025B1/en
Application filed by Vermeer Mfg Co filed Critical Vermeer Mfg Co
Publication of SE0202592D0 publication Critical patent/SE0202592D0/en
Publication of SE0202592L publication Critical patent/SE0202592L/en
Publication of SE524375C2 publication Critical patent/SE524375C2/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56Button-type inserts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14Fluid operated hammers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/36Percussion drill bits
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/20Drives for drilling, used in the borehole combined with surface drive
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02Determining slope or direction
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

A drill head for an apparatus for horizontal directional drilling. The drill head includes a device for detecting angular orientation, a holder for the device for detecting angular orientation, the device for detecting angular orientation being disposed therein, a hammer driven by a liquid and a drill bit. The holder, the hammer and the drill bit are connected head to tail along a longitudinal axis of a drill string with the holder at a proximate end of the drill head and the drill bit at a distal end of the drill head.

Description

30 h.) U1 524 375 2 vis en serie borrstänger som är hopfogade ände mot ände för att åstadkomma en borrlina. Borrlinan trycks eller dras genom jordmànen med hjälp av en kraftig hydraulan- ordning, sàsom en hydraulcylinder. Se US-4 945 999 och 5 070 848 och US-4 697 775 (RE 33 793). tryckas och roteras samtidigt, 633 OCh US-5 242 026. som är utformat för borrning placeras vid änden av borr- Borrlinan kan såsom beskrivs i US-4 953 En spade, en borrkrona eller huvud linan och kan inkludera ett sprutmunstycke för vatten för att hjälpa till vid borrningen. 30 h.) U1 524 375 2 a series of drill rods which are joined end to end to provide a drill line. The drill line is pushed or pulled through the soil by means of a powerful hydraulic device, such as a hydraulic cylinder. See U.S. 4,945,999 and 5,070,848 and U.S. 4,697,775 (RE 33,793). pressed and rotated simultaneously, 633 AND US-5,242,026. which is designed for drilling is placed at the end of the drill. assist in drilling.

I en variation av det traditionella borrsystemet an- vänds en serie borrlinestänger i kombination med ett slagverktyg som är monterat vid änden av raden stänger.In a variation of the traditional drilling system, a series of drill line rods is used in combination with a percussion tool mounted at the end of the row of rods.

Stängerna kan ge en konstant tryckkraft för slaget och stängernas insida kan användas för att förse den pneuma- tiska borren med komprimerad luft. Se US-4 694 913. Detta system har emellertid begränsad tillämpning kommersiellt, kanske beroende pà att borrlinan har en tendens att knäckas när den används för att trycka om borrhàlet är väsentligt större än borrlinans diameter.The rods can provide a constant pressure force for the stroke and the inside of the rods can be used to supply the pneumatic drill with compressed air. See US-4,694,913. However, this system has limited commercial application, perhaps due to the fact that the drill string tends to break when used to press if the borehole is significantly larger than the diameter of the drill string.

Exakt riktningsborrning erfordrar nödvändigtvis in- formation avseende orienteringen och djupet för ett skär- eller borrverktyg, vilket nästan oundvikligen erfordrar att en sensor och sändaranordning (eng. ”sonde”) fästes mot skärverktyget för att förhindra fel- och omborrning.Precise directional drilling necessarily requires information regarding the orientation and depth of a cutting or drilling tool, which almost inevitably requires that a sensor and transmitter device ("probe") be attached to the cutting tool to prevent misalignment and re-drilling.

En sådan anordning beskrivs i US-5 633 589, vars beskriv- ning i sin helhet härmed inkorporeras. US-4 867 255 visar ett riktningsborrverktyg som kan styras genom att använda ett pneumatiskt slagverktyg.Such a device is described in US-5 633 589, the disclosure of which is hereby incorporated in its entirety. US-4,867,255 discloses a directional drilling tool which can be controlled using a pneumatic percussion tool.

Riktningsborrverktyg med bergborrningsförmàga be- skrivs i US-5 778 991 och i EP-A2-857 852 och EP-A2-857 853. Även om riktningsborrverktyg för bàde bergsborrning och jordmànspenetrering emellertid är kända har ingen ti- digare känd anordning tillhandahàllit dessa egenskaper i en enda maskin tillsammans med förmågan att styra verkty- get i bàde jordmàn och berg. Den föreliggande uppfinning- en hänför sig till detta behov. 10 15 20 25 30 35 524 375 3 Det finns också ett behov inom tekniken för ett riktningsborrverktyg för bergsborrning och jordmàns- penetrering som tillhandahåller en slaghammare som drivs av vätskor, tillhandahåller indexering av en anordning för detektering av vinkelrotation (t ex en sond) och tillhandahåller en metod för TILL/FRÅN-styrning av slag- hammaren (t ex pneumatiskt eller vätskedriven). Det finns dessutom ett behov av en apparat som tillhandahåller för- bättrad styrförmåga för borrhuvudet.Directional drilling tools with rock drilling capability are described in US-5 778 991 and in EP-A2-857 852 and EP-A2-857 853. Although directional drilling tools for both rock drilling and soil penetration are known, no prior art device has provided these properties in a single machine together with the ability to control the tool in both soil and rock. The present invention relates to this need. There is also a need in the art for a directional drilling tool for rock drilling and soil penetration which provides a percussion hammer driven by liquids, provides indexing of an angle rotation detecting device (e.g. a probe) and provides a method for ON / OFF control of the hammer (eg pneumatic or fluid driven). There is also a need for an apparatus that provides improved control capability for the drill bit.

Sammanfattning av uppfinningen Ett borrhuvud till en apparat som används för rikt- ningsborrning enligt uppfinningen inkluderar en hållare (eller hus) till en anordning för detektering av vinkel- orientering, såsom en sond, en pneumatisk hammare och ett roterbart borrkroneaggregat som är anslutet med framände mot bakände med vinkelorienteringshuset vid en ände och borrkronan vid den andra. Borrhuvudet kan också inkludera en startstàng, vilken kan anslutas mot huset för vinkel- orienteringsdetektorn. Borrkronan har företrädesvis en framåt vettande primär skäryta med ett flertal skårtänder som är placerade därpå och ett periferiutstick förskjutet radiellt utåt från den primära skärytan och har åtminsto- ne en framàt vettande periferiskärtand därpå som är lämp- lig för att skära i en vinkel som definieras av mindre än en hel rotation för borrkonan. Anordningen för detekte- ring av vinkelorienteringen befinner sig i en förbestämd linjeinriktning med periferiutsticket så att den bestäm- mer orienteringen för periferiutsticket relativt rota- tionsaxeln för borrhuvudet. I en föredragen utförandeform är den primära skärytan huvudsakligen plan och cirkulär och har en serie fluidejektoröppningar därpå, och borrhu- vudet har kanaler för att leda en borrfluid därigenom till ejektoröppningarna. I en annan föredragen utförande- form har borrkronan en häldel på en yttre sidoyta av den- na vid en position motsatt periferiutsticket, vilken häl- del är vinklad inåt från baksidan mot framsidan. 10 15 20 25 30 35 524 375 4 Ett sådant borrhuvud kan användas i en metod för riktningsborrning enligt uppfinningen genom att använda en riktningsborrmaskin, vilken kan trycka och rotera en borrlina med borrhuvudet monterat därpå. En sådan metod innefattar stegen att borra rakt genom ett medium genom att trycka och rotera borrhuvudet med borrlinan medan man utdelar slag pà borrkronan med hammaren innan man ändrar borrningsriktning, att bestämma vinkelorienteringen för periferiutsticket genom att använda anordningen för de- tektering av vinkelorientering och ändra riktningen under borrning genom att trycka och rotera borrkronan upprepade gånger över en vinkel som definieras som mindre än en hel rotation av borrkronan medan man utdelar slag på borrkro- nan med hammaren, så att borrhuvudet avviker i riktningen för periferiutstickets skärverkan. Mediet kan vara jord- mån och/eller fast berggrund och vid olika tidpunkter un- der borrningen. Stegen att borra rakt och ändra riktning kan speciellt utföras i bàde jordmàn och berg under samma borrningsföljd med användning av samma borrkrona.Summary of the Invention A drill head for an apparatus used for directional drilling according to the invention includes a holder (or housing) for a device for detecting angular orientation, such as a probe, a pneumatic hammer and a rotatable drill bit assembly connected with the front end to rear end with the angular orientation housing at one end and the drill bit at the other. The drill head may also include a starting rod, which may be connected to the housing of the angle orientation detector. The drill bit preferably has a forwardly facing primary cutting surface with a plurality of notches located thereon and a peripheral protrusion offset radially outwardly from the primary cutting surface and has at least one forwardly facing peripheral cutting tooth thereon which is suitable for cutting at an angle defined by less than a full rotation of the drill bit. The device for detecting the angular orientation is in a predetermined line direction with the peripheral protrusion so that it determines the orientation of the peripheral protrusion relative to the axis of rotation of the drill head. In a preferred embodiment, the primary cutting surface is substantially planar and circular and has a series of fluid ejector openings thereon, and the drill head has channels for guiding a drilling fluid therethrough to the ejector openings. In another preferred embodiment, the drill bit has a heel portion on an outer side surface thereof at a position opposite the peripheral protrusion, which heel is angled inwardly from the back to the front. Such a drill head can be used in a directional drilling method according to the invention by using a directional drilling machine, which can push and rotate a drill line with the drill head mounted thereon. One such method involves the steps of drilling straight through a medium by pressing and rotating the drill head with the drill line while dispensing strokes on the drill bit with the hammer before changing the drilling direction, determining the angular orientation of the peripheral protrusion using the angular orientation detecting device and changing the direction. during drilling by pressing and rotating the drill bit repeatedly over an angle defined as less than a full rotation of the drill bit while dealt blows on the drill bit with the hammer, so that the drill head deviates in the direction of the cutting action of the peripheral protrusion. The medium can be soil and / or solid bedrock and at different times during drilling. The steps of drilling straight and changing direction can especially be performed in both soil and rock during the same drilling sequence using the same drill bit.

I överensstämmelse med en ytterligare aspekt av upp- finningen tillhandahållas en metod för riktningsborrning vid varierande förhållanden inkluderande bàde jordmàn och fast berggrund. En sådan metod innefattar stegen att bor- ra rakt i både jordmàn och berg genom att trycka och ro- tera borrhuvudet med borrlinan medan man slår på borrskä- ret med hammaren, innan man ändrar borrningsriktningen i både jordmàn och berg, bestämning av vinkelorienteringen för periferiutsticket genom att använda anordningen för detektering av vinkelorientering, ändra riktning under borrningen i berget genom att trycka och rotera borrkro- nan upprepade gånger över en vinkel som definieras av mindre än en hel rotation av borrkronan medan man utdelar slag på borrkronan med hammaren, så att borrhuvudet avvi- ker i riktningen för periferiutstickets skärverkan och ändrar riktning under borrning i jordmàn genom att trycka borrkronan med borrlinan utan att rotera den så att borr- huvudet avviker i periferiutstickets riktning och iväg nova ....- 10 15 20 25 30 35 524 375 gu c .nunn- u 5 från häldelen. Eftersom den primära skärytan hos borrkro- nan är stor och plan kan enbart tryckkraften hos borrli- nan vara otillräcklig för att styra verktyget i mjuk jord utan rotation. Det är sålunda föredraget att utföra slag pà borrkronan med hammaren medan man ändrar riktning i jordmånen. Denna metod enligt uppfinningen kan tillhanda- hålla bättre styrning under vissa markförhällanden.In accordance with a further aspect of the invention, a method of directional drilling is provided in varying conditions including both soil and solid bedrock. One such method involves the steps of drilling straight into both soil and rock by pressing and rotating the drill head with the drill line while striking the drill bit with the hammer, before changing the drilling direction in both soil and rock, determining the angular orientation of the peripheral protrusion. using the angular orientation detecting device, change direction during drilling in the rock by repeatedly pushing and rotating the drill bit over an angle defined by less than a full rotation of the drill bit while dispensing strokes on the drill bit with the hammer, so that the drill head deviates in the direction of the cutting action of the peripheral protrusion and changes direction during drilling in soil by pressing the drill bit with the drill line without rotating it so that the drill head deviates in the direction of the peripheral protrusion and away nova ....- 10 15 20 25 30 35 524 375 gu c .nunn- u 5 from the heel part. Since the primary cutting surface of the drill bit is large and flat, the compressive force of the drill line alone may be insufficient to steer the tool in soft soil without rotation. It is thus preferable to strike the drill bit with the hammer while changing the direction of the soil. This method according to the invention can provide better control under certain ground conditions.

En annan aspekt av uppfinningen tillhandahåller ett borrhuvud till en apparat för horisontal riktnings- borrning innefattande: en anordning för detektering av vinkelorientering; en hållare till anordningen för detek- tering av vinkelorienteringen, varvid anordningen för de- tektering av vinkelorientering är placerad däri; en ham- mare driven av en vätska, varvid hammaren är anordnad och utformad för att åstadkomma slagstötar; och ett roterande borrkroneaggregat som är anslutet till hammaren, varvid det roterande borrkroneaggregatet är anordnat och utfor- mat för att uppta slagstötarna och varvid det roterande borrkroneaggregatet orienteras genom att använda anord- ningen för detektering av vinkelorientering för att styra borrhuvudet. Ännu en annan aspekt av uppfinningen tillhandahåller en apparat för användning vid horisontal riktnings- borrning i kompressibel jordmàn, vilken är av typen med en borrlina som är ansluten till en riktningsborrmaskin vid en proximal ände och ett borrhuvud som är anslutet till borrlinan vid en distal ände av borrlinan, innefat- tande: en borrkrona huvudsakligen anpassad och utformad för att borra genom berg; en anordning för att bestämma vinkelorienteringen för borrkronan och för att tillhanda- hålla en genererad signal som motsvarar orienteringen; och en förskjuten kopplingsdel som är fäst vid en första ände mot borrlinan och vid en andra ände mot borrkronan, varvid delen är förskjuten från borrlinans längsgående axel, varvid den förskjutna delen orienteras som svar på de genererade signalerna för styrning av borrkronan. 10 15 20 25 30 35 524 575 .§::=;=':¿fi 6 Ännu en ytterligare aspekt av uppfinningen tillhan- dahåller en metod för borrning av ett häl genom berg ge- nom att använda en horisontal borrningsapparat och styra ett borrhuvud hos borrapparaten innefattande: att trycka borrhuvudet, varvid borrhuvudet är placerat vid en främre ände av en borrlina, genom ett medium; utdela slag på en borrkrona som är placerad vid en distal ände av borrhuvu- det med en hammare driven av en vätska, varvid borrkronan inkluderar en effektiv styrgeometri som är lämplig för styrning av borrhuvudet; att periodiskt bestämma vinkel- orienteringen för borrkronan genom att använda en anord- ning för detektering av vinkelorienteringen placerad på borrhuvudet; och att styra borrhuvudet genom att trycka och rotera borrkronan upprepade gånger över en vinkel som definieras av mindre än en hel rotation av borrkronan me- dan man delar ut slag på borrkronan med hammaren, så att borrhuvudet avviker i riktningen för den effektiva styr- geometrins skärverkan.Another aspect of the invention provides a drilling head for a horizontal directional drilling apparatus comprising: a device for detecting angular orientation; a holder for the device for detecting the angle orientation, the device for detecting the angle orientation being located therein; a hammer driven by a liquid, the hammer being arranged and formed to produce impact shocks; and a rotating drill bit assembly connected to the hammer, the rotating drill bit assembly being arranged and configured to receive the impact shocks and the rotating drill bit assembly being oriented by using the angular orientation detecting device to control the drill head. Yet another aspect of the invention provides an apparatus for use in horizontal directional drilling in compressible soil, which is of the type having a drill string connected to a directional drill at a proximal end and a drill head connected to the drill string at a distal end of drilling line, comprising: a drill bit mainly adapted and designed for drilling through rock; a device for determining the angular orientation of the drill bit and for providing a generated signal corresponding to the orientation; and an offset coupling member attached at a first end to the drill string and at a second end to the drill bit, the member being offset from the longitudinal axis of the drill string, the offset portion being oriented in response to the generated signals for guiding the drill bit. Yet another aspect of the invention provides a method of drilling a heel through rock using a horizontal drilling apparatus and guiding a drill head. of the drilling apparatus comprising: pushing the drill head, the drill head being located at a front end of a drill line, through a medium; dispensing strokes on a drill bit located at a distal end of the drill head with a hammer driven by a fluid, the drill bit including an effective guide geometry suitable for guiding the drill head; periodically determining the angular orientation of the drill bit by using a device for detecting the angular orientation placed on the drill head; and guiding the drill head by pressing and rotating the drill bit repeatedly over an angle defined by less than a full rotation of the drill bit while distributing strokes on the drill bit with the hammer, so that the drill head deviates in the direction of the effective guide geometry cutting action. .

Ytterligare en annan aspekt av uppfinningen tillhan- dahàller en metod för borrning av ett hål genom ett medi- um med användning av en horisontal borrapparat och styr- ning av ett borrhuvud på borrapparaten innefattande: att trycka borrhuvudet som är placerat vid en främre ände av borrlinan genom ett medium medan man utdelar slag mot en borrkrona som är placerad vid en distal ände av borrhuvu- det med en hammare som drivs av en vätska, varvid borr- kronan inkluderar en effektiv styrgeometri som är lämplig för styrning av borrhuvudet; att periodiskt bestämma vin- kelorienteringen för borrkronan genom att använda en an- ordning för detektering av vinkelorienteringen placerad pà borrhuvudet; och styrning av borrhuvudet genom att: om borrning utförs genom en kompressibel jordmån, ändra riktning under borrningen genom att trycka borrlinan, så att borrhuvudet avviker i riktningen för en förskjuten kopplingsdel, vilken är förskjuten fràn en centrumlinje till den längsgående axeln för borrlinan utan att utdela slag på borrkronan med hammaren och utan att rotera borr- n-q- 10 15 20 25 30 35 524 375 n / linan; eller, om borrning utförs genom berg, slå pà borr- kronan med hammaren, så att borrhuvudet avviker i rikt- ningen för den effektiva styrgeometrin.Yet another aspect of the invention provides a method of drilling a hole through a medium using a horizontal drill bit and guiding a drill head on the drill set comprising: pressing the drill head located at a front end of the drill line through a medium while delivering blows to a drill bit located at a distal end of the drill head with a hammer driven by a fluid, the drill bit including an effective guide geometry suitable for guiding the drill bit; periodically determining the angular orientation of the drill bit by using a device for detecting the angular orientation placed on the drill head; and guiding the drill head by: if drilling is performed through a compressible soil, changing direction during drilling by pushing the drill line so that the drill head deviates in the direction of a displaced coupling part, which is displaced from a center line to the longitudinal axis of the drill line without dividing blow on the drill bit with the hammer and without rotating the drill nq- 10 15 20 25 30 35 524 375 n / the line; or, if drilling is carried out through rock, strike the drill bit with the hammer, so that the drill head deviates in the direction of the effective guide geometry.

En annan aspekt av uppfinningen tillhandahåller en horisontal riktningsborrapparat med en borrlina som är anpassad för att borra genom berg och kompressibel jord- mån, varvid borrapparaten har en aggressiv hammare av spolningstyp som drivs av en vätska, vilken använder en metod för drift av den aggressiva hammaren av spolnings- typ innefattande: bestämning av om man skall aktivera den aggressiva hammaren av spolningstyp; om borrning sker i berg och hammaren skall aktiveras utförs följande: minsk- ning av vätskeflödet för drivning av hammaren till ett första värde väsentligen nära noll; applicering av en tryckkraft, vilken överskrider ett förbestämt gränsvärde, mot borrlinan med hjälp av en drivdel hos borrapparaten och gör så att hammaren byter från en spolningsposition; ökning av vätskeflödet till en förbestämd nivà och fort- sätta borrning i berget med hammaren aktiverad; om borr- ning sker i komprimerbar jordmàn och hammaren inte skall aktiveras utförs följande: reducering av tryckkraften pà hammaren under ett förbestämt gränsvärde medan vätske- trycket hàlles över ett förbestämt gränsvärde, och var- igenom hammaren växlar till en spolningsposition; och fortsatt borrning i den kompressibla jordmànen utan att ha hammaren aktiverad. Ännu en annan aspekt av uppfinningen ger en hori- sontell riktningsborrapparat med en borrlina som är an- passad för att borra genom berg och kompressibel jordmàn, varvid borrapparaten har en hammare av standardtyp som drivs av en vätska, använder en metod för drift av stan- dardtyphammaren innefattande: bestämning av om man skall aktivera hammaren av standardtyp; om borrning i berg sker och hammaren skall aktiveras utförs följande: ökning av vätskeflödet till ett värde över ett förbestämt gränsvär- de; eller ökning av tryckkraften som àstadkommes av en drivdel i den horisontella borrapparaten till ett värde 10 15 20 25 30 35 524 375 1 nn- os u ~ au-> - 1 no- -ac o a 6 över ett förbestämt gränsvärde; och fortsatt borrning i berg med hammaren aktiverad; om borrning i komprimerbar jordmån sker och hammaren inte skall aktiveras utförs följande: begränsning av vätskeflödet till ett värde mindre än ett förbestämt gränsvärde, vilket erfordras för att aktivera hammaren; begränsning av tryckkraften till ett värde mindre än ett förbestämt gränsvärde som erford- ras för att aktivera hammaren; och fortsätta borrningen i den kompressibla jordmànen utan att ha hammaren aktive- rad.Another aspect of the invention provides a horizontal directional drill with a drill string adapted to drill through rock and compressible soil, the drill having a flushing type aggressive hammer driven by a liquid which uses a method of operating the aggressive hammer. flushing type comprising: determining whether to activate the flushing type aggressive hammer; if drilling takes place in rock and the hammer is to be activated, the following is performed: reduction of the liquid flow for driving the hammer to a first value substantially close to zero; applying a compressive force, which exceeds a predetermined limit value, to the drilling line by means of a drive part of the drilling apparatus and causing the hammer to change from a flushing position; increasing the liquid flow to a predetermined level and continuing drilling in the rock with the hammer activated; if drilling takes place in compressible soil and the hammer is not to be activated, the following is performed: reducing the pressure force on the hammer below a predetermined limit value while keeping the liquid pressure above a predetermined limit value, and through which the hammer switches to a flushing position; and continued drilling in the compressible soil without having the hammer activated. Yet another aspect of the invention provides a horizontal directional drilling apparatus with a drill string adapted for drilling through rock and compressible soil, the drilling apparatus having a standard hammer driven by a liquid, using a standard operation method. the standard type hammer comprising: determining whether to activate the standard type hammer; if drilling in rock takes place and the hammer is to be activated, the following is performed: increasing the liquid flow to a value above a predetermined limit value; or increasing the compressive force provided by a drive member of the horizontal drilling apparatus to a value above a predetermined limit value; and continued drilling in rock with the hammer activated; if drilling in compressible soil takes place and the hammer is not to be activated, the following is performed: limiting the liquid flow to a value less than a predetermined limit value, which is required to activate the hammer; limiting the pressure force to a value less than a predetermined limit value required to activate the hammer; and continue drilling in the compressible soil without having the hammer activated.

En annan aspekt hos uppfinningen tillhandahåller ett system för användning vid horisontell riktningsborrning i kompressibel jordmån och berg innefattande: en horisontal riktningsborrmaskin med en borrlina kopplad mot denna, varvid riktningsborrmaskinen används för att rotera och trycka borrlinan in i ett medium som skall borras, varvid riktningsborrmaskinen inkluderar en drivdel som är anpas- sad för att hopkopplas med en närliggande ände hos borr- linan och huvudsakligen utformad att applicera en tryck- kraft mot borrlinan; en tryckkälla för att åstadkomma ett arbetstryck som skall överföras genom en vätska som an- vänds för borrning; och en kontrollenhet för reglering av tryckkraften som àstadkommes av drivdelen och styrning av arbetstryckutmatningen från tryckkällan; varvid borrlinan inkluderar, vid en distal ände: en anordning för detekte- ring av vinkelorientering; en hållare till anordningen för detektering av vinkelorientering, varvid anordningen för detektering av vinkelorientering är placerad däri; en hammare som drivs av vätskan; och en borrkrona; varvid hàllaren, hammaren och borrkronan är anslutna med framän- de mot bakände längs en längsgående axel för borrlinan med hàllaren placerad vid en närliggande ände på borrhu- vudet och borrkronan placerad vid en distal ände hos borrhuvudet.Another aspect of the invention provides a system for use in horizontal directional drilling in compressible soil and rock comprising: a horizontal directional drill with a drill string coupled thereto, the directional drill being used to rotate and push the drill string into a medium to be drilled, the directional drill including a drive member adapted to be coupled to a proximal end of the drill string and substantially configured to apply a compressive force to the drill string; a source of pressure to provide a working pressure to be transmitted through a fluid used for drilling; and a control unit for regulating the pressure force provided by the drive part and controlling the working pressure output from the pressure source; wherein the drill line includes, at a distal end: a device for detecting angular orientation; a holder for the angular orientation detecting device, the angular orientation detecting device being located therein; a hammer driven by the liquid; and a drill bit; wherein the holder, hammer and drill bit are connected with the front end to the rear end along a longitudinal axis of the drill line with the holder located at an adjacent end of the drill head and the drill bit located at a distal end of the drill head.

En annan aspekt av uppfinningen tillhandahåller ett borrhuvud till en apparat för horisontell riktnings- borrning innefattande: en hammare driven av en vätska; u-uu ø.»»~. o .ua-.- 10 15 20 25 30 35 524 375 9 och en borrkrona som drivs av hammaren, varvid borrkronan har en effektiv styrgeometri.Another aspect of the invention provides a drilling head for a horizontal directional drilling apparatus comprising: a hammer driven by a liquid; u-uu ø. »» ~. o .ua -.- 10 15 20 25 30 35 524 375 9 and a drill bit driven by the hammer, the drill bit having an effective guide geometry.

En annan aspekt av uppfinningen tillhandahåller ett borrhuvud till en apparat för horisontell riktnings- borrning innefattande: en hammare driven av en vätska, varvid hammaren är anordnad och utformad för att åstad- komma slagstötar; och ett roterbart borrkroneaggregat som är anslutet till hammaren, varvid det roterbara borrkro- neaggregatet är anordnat och utformat för att uppta slag- stötarna och har en effektiv styrgeometri.Another aspect of the invention provides a drilling head for a horizontal directional drilling apparatus comprising: a hammer driven by a liquid, the hammer being arranged and formed to provide impact shocks; and a rotatable drill bit assembly connected to the hammer, the rotatable drill bit assembly being arranged and formed to receive the impact shocks and having an effective guide geometry.

Dessa aspekter av uppfinningen beskrivs ytterligare i den detaljerade beskrivningen som följer.These aspects of the invention are further described in the detailed description which follows.

Kort beskrivning av ritningarna I de bifogade ritningarna, varvid liknande beteck- ningar motsvarar liknande element, visar: Fig 1 en sidovy av en första utförandeform av ett borrhuvud enligt uppfinningen med hàrdmetalltänder bort- tagna fràn borrkronan; Fig 2 är en vy uppifrån av utförandeformen som visas i fig 1, visande sondens hàllarlucka; Fig 3 är en bakre perspektivvy av borrkronan som vi- sas i fig 1 med borrkroneaxeln borttagen; Fig 4 är en främre perspektivvy av den första alter- nativa borrkronan enligt uppfinningen med hàrdmetall- tänder pà plats och monterad pà en borrkroneaxel; Fig 5A är en sidoperspektivvy av borrkronan och borrkroneaxeln visad i fig 4; Fig SB är en tvärsnittsvy längs linjen 5B-SB i fig 5A; Fig. 6A och 6B är förstorade vyer i sektion i längd- led enligt linje 6-6 i fig 3, varvid 6A visar en främre del av anordningen och 6B en bakre; Fig. 7A och 7B visar en förstorad vy sektionerad i längdled längs linjen 7-7 i fig 3, varvid 7A visar en främre del av anordningen och 7B en bakre; 10 15 20 25 30 35 524 375 10 Fig 8 är en vy uppifrån av en andra alternativ borr- krona och borrkroneaggregat enligt uppfinningen; Fig 9 är en sidovy i perspektiv av borrkronan och borrkroneaggregatet enligt fig 8; Fig 10 är en vy framifrån av borrkronan i fig 8; Fig 11 är en sidovy av borrkronan och borrkroneag- gregatet enligt fig 8; Fig 12 är en vy uppifrån av en tredje alternativ borrkrona och ett borrkroneaggregat enligt uppfinningen; Fig 13 är en sidovy i perspektiv av borrkronan och borrkroneaggregatet enligt fig 12; Fig 14 är en vy framifrån av borrkronan i fig 12; Fig 15 är en sidovy av borrkronan och borr- kroneaggregatet enligt fig 12; Fig 16 är en sidovy av en fjärde alternativ borr- krona enligt uppfinningen med resten av verktyget bortta- get, visande styrfunktionen i berg; Fig 17 är en vy framifrån av borrkronan i fig 16; fig 18 är en vy framifrån av en femte alternativ borrkrona enligt uppfinningen; Fig 19 är en sidovy av borrkronan i fig 18; Fig 20 är en perspektivvy av borrkronan i fig 18; Fig 21 är en delvy i sektion av den bakre längsgåen- de delen till en utförandeform av en hydraulisk bergborr- maskin; Fig 22 är en delvy i sektion av den främre längs- gående delen till utförandeformen av en hydraulisk bergs- borrmaskin; Fig. 23A och 23B visar fragment av längsgående delar i de bakåtriktade och framàtriktade delarna till en för- sta utförandeform av en bergsborr med en hammare placerad i en framàtriktad position; Fig 24 är en avkortad fragmentarisk vy i sektion motsvarande de i fig. 23A och 23B med hammaren placerad i en bakåtriktad position; Fig 25 är en vy i sektion av en utförandeform till ett borrhuvud enligt den föreliggande uppfinningen; 10 15 20 25 30 35 524 575 ll Fig 25A visar en förstorad vy av en del i ett borr- huvud enligt den föreliggande uppfinningen; Fig 25B är en vy i sektion av ett borrkroneaggregat enligt den föreliggande uppfinningen; Fig 26A är en vy i sektion av en hållare för en an- ordning som detekterar vinkelorientering enligt den före- liggande uppfinningen; Fig 26B visar en vy i perspektiv av en indexerings- aggregatdel hos en hållare för detektering av vinkel- orientering enligt den föreliggande uppfinningen; Fig 26C visar en vy i sektion av en indexerings- aggregatdel hos en hållare för detektering av vinkel- orientering inkluderande en isolator enligt den förelig- gande uppfinningen; Fig 27 visar ett system inkluderande en riktnings- borrmaskin enligt den föreliggande uppfinningen; Fig 28 är ett flödesschema som visar en metod för drift av den föreliggande uppfinningen; och Fig 29 är ett flödesschema som visar en metod för drift av den föreliggande uppfinningen.Brief Description of the Drawings In the accompanying drawings, in which like numerals correspond to like elements,: Fig. 1 shows a side view of a first embodiment of a drill head according to the invention with cemented carbide teeth removed from the drill bit; Fig. 2 is a top view of the embodiment shown in Fig. 1, showing the holder cover of the probe; Fig. 3 is a rear perspective view of the drill bit shown in Fig. 1 with the drill bit shaft removed; Fig. 4 is a front perspective view of the first alternative drill bit according to the invention with cemented carbide teeth in place and mounted on a drill bit shaft; Fig. 5A is a side perspective view of the drill bit and drill bit shaft shown in Fig. 4; Fig. SB is a cross-sectional view taken along line 5B-SB of Fig. 5A; Figs. 6A and 6B are enlarged longitudinal sectional views taken along line 6-6 of Fig. 3, with 6A showing a front portion of the device and 6B a rear one; Figs. 7A and 7B show an enlarged longitudinal sectional view taken along line 7-7 of Fig. 3, 7A showing a front portion of the device and 7B a rear one; Fig. 8 is a top view of a second alternative drill bit and drill bit assembly according to the invention; Fig. 9 is a side perspective view of the drill bit and drill bit assembly of Fig. 8; Fig. 10 is a front view of the drill bit of Fig. 8; Fig. 11 is a side view of the drill bit and drill bit assembly of Fig. 8; Fig. 12 is a top view of a third alternative drill bit and a drill bit assembly according to the invention; Fig. 13 is a side perspective view of the drill bit and drill bit assembly of Fig. 12; Fig. 14 is a front view of the drill bit of Fig. 12; Fig. 15 is a side view of the drill bit and drill bit assembly of Fig. 12; Fig. 16 is a side view of a fourth alternative drill bit according to the invention with the rest of the tool removed, showing the guide function in rock; Fig. 17 is a front view of the drill bit of Fig. 16; Fig. 18 is a front view of a fifth alternative drill bit according to the invention; Fig. 19 is a side view of the drill bit of Fig. 18; Fig. 20 is a perspective view of the drill bit of Fig. 18; Fig. 21 is a partial sectional view of the rear longitudinal portion of an embodiment of a hydraulic rock drilling machine; Fig. 22 is a partial sectional view of the front longitudinal portion of the embodiment of a hydraulic rock drilling machine; Figs. 23A and 23B show fragments of longitudinal portions in the rearward and forward portions of a first embodiment of a rock drill with a hammer placed in a forward position; Fig. 24 is a truncated fragmentary sectional view corresponding to those of Figs. 23A and 23B with the hammer placed in a rearward position; Fig. 25 is a sectional view of an embodiment of a drill bit according to the present invention; Fig. 25A shows an enlarged view of a part of a drill bit according to the present invention; Fig. 25B is a sectional view of a drill bit assembly according to the present invention; Fig. 26A is a sectional view of a holder for a device that detects angular orientation according to the present invention; Fig. 26B shows a perspective view of an indexing assembly portion of a holder for detecting angular orientation according to the present invention; Fig. 26C shows a sectional view of an indexing assembly portion of a holder for detecting angular orientation including an insulator according to the present invention; Fig. 27 shows a system including a directional drill according to the present invention; Fig. 28 is a flow chart showing a method of operating the present invention; and Fig. 29 is a flow chart showing a method of operating the present invention.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Då tillverkning och användning av olika utförande- former för den föreliggande uppfinningen diskuteras i de- talj nedan bör det inses att den föreliggande uppfinning- en tillhandahåller många tillämpbara uppfinningsmässiga koncept, vilka kan förverkligas i ett stort antal speci- fika sammanhang. De specifika utförandeformerna som dis- kuteras här är enbart illustrativa för specifika sätt att tillverka och använda uppfinningen och begränsar inte uppfinningens skyddsomfång. Hänvisningar till ett numre- rat element, vilket visas i flera alternativa former be- tecknade med A,B etc, utan en sådan bokstav är avsedda att hänvisa till alla de alternativa formerna.Detailed Description of the Invention As the manufacture and use of various embodiments of the present invention are discussed in detail below, it should be understood that the present invention provides many applicable inventive concepts, which may be realized in a large number of specific contexts. The specific embodiments discussed herein are merely illustrative of specific ways of making and using the invention and do not limit the scope of the invention. References to a numbered element, which are shown in several alternative forms denoted by A, B, etc., without such a letter are intended to refer to all the alternative forms.

Med hänvisning till figurerna l-3, 6A-6B och 7A-B, inkluderar ett borrhuvud 10 enligt uppfinningen, såsom allmänna komponenter, en sondhållare 14, en pneumatisk 10 15 20 25 30 35 524 375 .Lá hammare 16 och ett borrkroneaggregat 18 som är anslutet med framände mot bakände, såsom visas. Såsom noteras ovan kan borrhuvudet 10 också inkludera en startstàng 12.Referring to Figures 1-3, 6A-6B and 7A-B, a drill head 10 according to the invention includes, as general components, a probe holder 14, a pneumatic hammer 1624 and a drill bit assembly 18 which is connected with the front end facing the rear end, as shown. As noted above, the drill head 10 may also include a starter rod 12.

Startstàngen 12 ansluter vid sin bakre ände 13 mot en konventionell borrlina som drivs av en riktningsborr- maskin och komprimerad luft matas genom borrlinan, start- stången 12 och en kanal i sondhàllaren 14 för att driva hammaren 16. Borrkroneaggregatet 18 inkluderar en borr- krona 19A med en rad skärtänder 20A och en borrkroneaxel 21A, vilken används för att montera borrkronan 19A pà den främre änden av hammaren 16. Borrkronan 19A är löstagbart monterad mot axeln 21A med hjälp av làspinnar som är in- förda genom tvärgàende häl 23. Vinklade öppningar 22A är anordnade i huvudet 18 för att mata ut komprimerad luft fràn hammaren 16 ut ur framdelen pà borrkronan 19A. Den komprimerade luften har kombinerats med en skumformande agent sà att ett smörjande borrskum bildas spontant vid utkastning/dekomprimering fràn borrkronan 19A. Detta skum används för att transportera bort jordmàn och/eller små bergbitar från borrkronans bana.The starter rod 12 connects at its rear end 13 to a conventional drill string driven by a directional drill and compressed air is fed through the drill string, the starter rod 12 and a channel in the probe holder 14 to drive the hammer 16. The drill bit assembly 18 includes a drill bit 19A with a series of cutting teeth 20A and a drill bit shaft 21A, which is used to mount the drill bit 19A on the front end of the hammer 16. The drill bit 19A is releasably mounted to the shaft 21A by means of locking pins inserted through transverse heels 23. Angled openings 22A are arranged in the head 18 for discharging compressed air from the hammer 16 out of the front part of the drill bit 19A. The compressed air has been combined with a foam-forming agent so that a lubricating drilling foam is formed spontaneously during ejection / decompression from the drill bit 19A. This foam is used to transport soil and / or small rock pieces away from the path of the drill bit.

Startstàngen 12, sondhàllaren 14 och den pneumatiska hammaren 16 kan vara av typer som redan är kända inom tekniken. Hammaren 16 kan t ex vara en Ingersoll-Rand- hammare av nedhälstyp i stället för den som visas. En splineskoppling av typen som tillhandahàlles av Earth Tool Corporation i Wisconsin under modellbeteckningen Spline-Lock kan användas för att ansluta sondhàllaren 14 vid endera ände mot hammaren 16 och Startstàngen 12. Sam- ma typ av làspinneanslutning, med uteslutning av splines, används för att montera borrkronan 19A mot axeln 21A, sä- som beskrivs ovan.The starting rod 12, the probe holder 14 and the pneumatic hammer 16 may be of types already known in the art. The hammer 16 can, for example, be an Ingersoll-Rand hammer of the down-heel type instead of the one shown. A spline coupling of the type provided by Earth Tool Corporation of Wisconsin under the model designation Spline-Lock can be used to connect the probe holder 14 at either end to the hammer 16 and the Start Rod 12. The same type of locking pin connection, excluding splines, is used to mount the drill bit 19A against the shaft 21A, as described above.

Fig 6A-6B och 7A-7B visar borrhuvudet 10 strax innan uppstart. Komprimerad fluid fràn borrlinan flödar längs en central kanal 32 i startstàngen 12 och förflyttas i sin tur in i en längsgående kanal 34 i sondhàllaren 14, vilken kanal 34 är avskild fràn sondutrymme 36. Den ej visade sonden monteras i enlighet med konventionell prax- 10 15 20 25 30 35 524 375 1: is i en förbestämd orientering relativt borrkronan, t ex genom att inpassa en av sondens ändar mot ett mindre ut- språng 38. Stötdämpare kan anordnas vid motsatta ändar av sondutrymmet för att isolera sonden från vibrationer och stötar.Figures 6A-6B and 7A-7B show the drill head 10 just before start-up. Compressed fluid from the drill line flows along a central channel 32 in the starting rod 12 and is in turn moved into a longitudinal channel 34 in the probe holder 14, which channel 34 is separated from the probe space 36. The probe (not shown) is mounted in accordance with conventional practice. 5 25 37 524 375 1: ice in a predetermined orientation relative to the drill bit, for example by fitting one of the ends of the probe towards a smaller projection 38. Shock absorbers can be arranged at opposite ends of the probe space to insulate the probe from vibrations and shocks.

Den trycksatta fluiden passerar sedan ut ur den främre änden hos kanalen 34 till en bakre öppning 40 i en ventilstàng 42 som utgör en del av hammaren 16. En bakre ringformad fläns 44 hos ventilstàngen 42 hålls på plats mellan en inåt löpande ringformad fläns 46 i ett rör- format hus 48 hos hammaren 16 och en främre ändyta på sondhuset 14. Trycksatt fluid flödar från öppningen 40 in i ett samlingsrör 50 med flera radiella öppningar 52 och sedan in i en ringformad bakre tryckkammare 54 som är formad mellan ett frontparti 56 med mindre diameter hos stången 42 och en bakre rörformad del 58 hos en slagbult 60. Trycket i denna kammare påverkar slagbulten 60 i riktning framåt mot positionen som visas, varvid en främ- re ände på slagbulten 60 utdelar ett slag mot en bakre mothållsyta 62 hos borrkroneaxeln 21A.The pressurized fluid then passes out of the front end of the channel 34 to a rear opening 40 in a valve rod 42 which forms part of the hammer 16. A rear annular flange 44 of the valve rod 42 is held in place between an inwardly extending annular flange 46 in a tubular housing 48 of the hammer 16 and a front end surface of the probe housing 14. Pressurized fluid flows from the opening 40 into a manifold 50 with several radial openings 52 and then into an annular rear pressure chamber 54 formed between a front portion 56 of smaller diameter of the rod 42 and a rear tubular portion 58 of an impact bolt 60. The pressure in this chamber acts on the impact bolt 60 in the forward direction toward the position shown, a front end of the impact bolt 60 dispensing an impact against a rear abutment surface 62 of the drill bit shaft 21A. .

Radiella öppningar 66 som är anordnade genom bakre rörformade delar 58 medger för trycksatt fluid att flöda in i en ringformad kanal 68 med en utåtriktad öppning på utsidan av den bakre delen 58. Såsom visas i fig 6A är kanal 68 i förbindelse med en radiellt inåt löpande öpp- ning 70 i slagbulten 60 med hjälp av ett längsgående spår 71. Vid denna punkt är emellertid fluidflödet blockerat eftersom öppningen 70 täcks av en främre yta 74 i delen 56 med minskad diameter när slagbulten 60 befinner sig i den visade positionen.Radial openings 66 provided by rear tubular members 58 allow pressurized fluid to flow into an annular channel 68 with an outward opening on the outside of the rear portion 58. As shown in Fig. 6A, channel 68 communicates with a radially inwardly extending opening 70 in the impact bolt 60 by means of a longitudinal groove 71. At this point, however, the fluid flow is blocked because the opening 70 is covered by a front surface 74 in the reduced diameter portion 56 when the impact bolt 60 is in the position shown.

Borrkroneaxeln 21A är huvudsakligen cylindrisk men har en serie jämnt fördelade, radiella splines 72A längs sin mittdel, vilka är avlånga i den längsgående riktning- en för axeln 21A. Splines 72 passar tätt ihop och är glidbart monterade i motsvarande spår 74 som är utformade på insidan av en hylsa 76. Hylsan 76 är löstagbart monte- rad i den främre änden av det rörformade huset 48, t ex 10 15 20 25 30 35 524 375 -w .Lä med hjälp av gängor 78, och har ett främre ändlock 80 som är stadigt fäst med bultar 81 mot denna. Splines 72 in- kluderar företrädesvis en huvudspline (se t ex 75B i fig SB) med större bredd, vilken passar in i en motsvarande huvudkanal i hylsan 76. Huvudsplinen 75 tillser att borr- kronan 19 är inriktad på rätt sätt med sonden för styr- ning och åtgärder bör också tas för att tillse att huvud- kanalen i hylsan 76 befinner i den rätta positionen. För detta syfte kan t ex hålen 79 till bultarna 81 för monte- ring av hylsan 76 mot det främre ändlocket 80 vara anord- nade så att bultarna 81 enbart kan sättas in när hålen 79 befinner sig i rätt position relativt locket 80. Locket 80 har i sin tur en serie splines 81 som är i ingrepp med spår 83 vid den främre delen av hammarhuset och kan, om så önskas, också inkludera en huvudspline och kanalkombi- nation för att garantera en korrekt inpassning. Samma spår 83, om de görs djupare i den radiella riktningen, kan också användas för att komma i ingrepp med motsvaran- de splines på hylsan 76 som ett alternativt medel att passa in hylsan 76 i den korrekta positionen.The drill bit shaft 21A is substantially cylindrical but has a series of evenly distributed radial splines 72A along its center portion which are elongate in the longitudinal direction of the shaft 21A. Splines 72 fit snugly together and are slidably mounted in corresponding grooves 74 formed on the inside of a sleeve 76. The sleeve 76 is detachably mounted in the front end of the tubular housing 48, e.g. 10 15 20 25 30 35 524 375 -w .Lay using threads 78, and have a front end cap 80 that is firmly attached with bolts 81 against it. Spline 72 preferably includes a larger width main spline (see, e.g., 75B in Fig. SB), which fits into a corresponding main channel in the sleeve 76. The main spline 75 ensures that the drill bit 19 is aligned correctly with the probe for the guide. Measures should also be taken to ensure that the main channel in the sleeve 76 is in the correct position. For this purpose, for example, the holes 79 for the bolts 81 for mounting the sleeve 76 against the front end cover 80 can be arranged so that the bolts 81 can only be inserted when the holes 79 are in the correct position relative to the cover 80. The cover 80 has in turn, a series of splines 81 which engage grooves 83 at the front of the hammer housing and may, if desired, also include a main spline and channel combination to ensure proper alignment. The same groove 83, if made deeper in the radial direction, can also be used to engage the corresponding splines on the sleeve 76 as an alternative means of fitting the sleeve 76 in the correct position.

För syftena med den föreliggande uppfinningen kan en huvudspline och ett huvudspår antingen vara större eller mindre än övriga splines, så länge den tillhandahåller en önskad kilfunktion. Splineförbindningen 85 som ansluter hammaren 16 mot sondhuset 14 har en huvudspline och ett huvudspàr. Pâ detta sätt garanterar raden av kilförband att borrkronan 19, speciellt periferiutsticket som be- skrivs nedan, kommer att bli korrekt orienterad relativt sonden.For the purposes of the present invention, a main spline and a main groove may be either larger or smaller than other splines, as long as it provides a desired wedge function. The spline connection 85 which connects the hammer 16 to the probe housing 14 has a main spline and a main groove. In this way, the row of wedge joints guarantees that the drill bit 19, especially the peripheral protrusion described below, will be correctly oriented relative to the probe.

Då borrlinan utövar tryck på borrhuvudet 10 i rikt- ning framåt, övervinner ett sådant tryck den trycksatta fluiden och börjar förflytta borrkronan 19A bakåt och minskar avståndet mellan borrkronan 19A och det främre ändlocket 80. Detta tvingar i sin tur borrkroneaxeln 21A och slagbulten 60 att förflyttas parvis bakåt. När detta sker förflyttas öppningen 70 bakåt och avtäcks när den når en i riktning utåt öppen ringformad kanal 82 i den 10 15 20 25 30 35 524 375 lb främre delen 56 med reducerad diameter tillhörande stång- en 42. Vid denna tidpunkt flödar komprimerad fluid genom kanalen 82 i riktning utåt genom en andra radiell öppning 84, som liknar öppningen 70 men förskjuten bakåt från denna, genom ett längsgående avlångt spår 86 på utsidan av slagbulten 60 till en främre tryckkammare 88. Vid den- na tidpunkt börjar slagbulten 60 att förflytta sig bakåt på grund av trycket i kammaren 88 och ett mellanrum öpp- nas mellan slagbulten 60 och den bakre mothållsytan 62 hos borrkroneaxeln 21A. Med ett stegformat plaströr 89 som är monterat i den bakre änden på borrkroneaxeln 21A och i en främre ände på ett genomgående hål 91 i slag- bulten 60 förhindras emellertid den komprimerade fluiden tillfälligt från att komma in i ett centralt genomgående hål 90 i borrkroneaxeln 21A.As the drill string exerts pressure on the drill head 10 in the forward direction, such pressure overcomes the pressurized fluid and begins to move the drill bit 19A backward, reducing the distance between the drill bit 19A and the front end cap 80. This in turn forces the drill bit shaft 21A and the impact bolt 60 to move. in pairs backwards. When this occurs, the opening 70 moves backwards and is uncovered when it reaches an outwardly open annular channel 82 in the reduced diameter 56 565 lb front portion 56 of the rod 42. At this time, compressed fluid flows through the channel 82 in the outward direction through a second radial opening 84, similar to the opening 70 but offset rearwardly therefrom, through a longitudinal elongate groove 86 on the outside of the impact bolt 60 to a front pressure chamber 88. At this time, the impact bolt 60 begins to move backward due to the pressure in the chamber 88 and a gap is opened between the impact bolt 60 and the rear abutment surface 62 of the drill bit shaft 21A. However, with a stepped plastic tube 89 mounted in the rear end of the drill bit shaft 21A and in a front end of a through hole 91 in the impact bolt 60, the compressed fluid is temporarily prevented from entering a central through hole 90 in the drill bit shaft 21A.

Medan slagbulten 60 fortsätter sitt bakåtgående slag täcks den bakre öppningen 84 av den främre delen 56 hos stången 42 och slagbulten 60 frigör den bakre änden av plasthylsan 89 och medger dekompression av den främre kammaren 88 genom utloppsöppningarna 22A. Trycksatt fluid sprutas ut genom hålet på borrkronan och omvandlas till skum. Vid denna tidpunkt blir kraften i den bakre tryck- kammaren 54 större och slagbulten saktar in och byter riktning för att påbörja sitt framåtgående slag. En kam- mare 92 vid den bakre delen av slagbulten 60 töms före- trädesvis med hjälp av små kanaler 93 i splineförbind- ningen 94 för att förhindra att onödigt tryck byggs upp i kammaren 92. Pà detta sätt drivs hammaren 16 kontinuer- ligt och startar automatiskt när ett förbestämt tryck- kraftsgränsvärde appliceras genom borrlinan.As the impact bolt 60 continues its rearward stroke, the rear opening 84 is covered by the front portion 56 of the rod 42 and the impact bolt 60 releases the rear end of the plastic sleeve 89 and allows decompression of the front chamber 88 through the outlet openings 22A. Pressurized fluid is sprayed out through the hole on the drill bit and converted to foam. At this time, the force in the rear pressure chamber 54 becomes greater and the impact bolt slows down and changes direction to begin its forward stroke. A chamber 92 at the rear of the striking bolt 60 is preferably emptied by means of small channels 93 in the spline connection 94 to prevent unnecessary pressure from building up in the chamber 92. In this way the hammer 16 is driven continuously and starts automatically when a predetermined thrust limit value is applied through the drill line.

Borrkronan 19A har ett radiellt utvidgnings- eller periferiutstick 96A som uppbär flera periferiskär 97A, vilka huvudsakligen motsvarar de andra hårdmetalltänderna eller stiften 20A. Detta visas tydligare i fig. 4, 5A och 5B, varvid borrkronan 19B liknar borrkronan 19A, och borrkroneaxeln 2lB är jämförbar med axeln 21A förutom att 10 15 20 25 30 35 524 575 16 splines 72B är uppdelade i främre och bakre sektioner, vilket visas.The drill bit 19A has a radial extension or peripheral protrusion 96A which carries several peripheral inserts 97A, which substantially correspond to the other cemented carbide teeth or pins 20A. This is more clearly shown in Figs. 4, 5A and 5B, the drill bit 19B being similar to the drill bit 19A, and the drill bit shaft 21B being comparable to the shaft 21A except that splines 72B are divided into front and rear sections, as shown .

Det finns företrädesvis åtminstone tre periferiskär 97, t ex ett vid centrum av utsticket 96 och två andra placerade på lika avstånd från detta, vilka definierar en båge, huvudsakligen beskrivande en imaginär cirkel som är större än den yttre omkretsen för borrkronan 19. Även ett enda skär 97 kan emellertid visa sig tillräckligt för vissa ändamål och sålunda behöver periferiutsticket 96 inte ha större bredd än ett enda sådant skär 97. Det fö- redras emellertid att periferiutsticket 96 definierar en vinkel A från ungefär 45” till 90° relativt den längsgå- ende axeln hos borrhuvudet 10 (se fig. 18) eller har en längd från ungefär % till % av bredden för borrkronan 19.There are preferably at least three peripheral inserts 97, for example one at the center of the protrusion 96 and two others equidistant therefrom, which define an arc, substantially describing an imaginary circle larger than the outer circumference of the drill bit 19. Also a single insert 97 may, however, prove sufficient for certain purposes and thus the peripheral protrusion 96 need not be wider than a single such insert 97. However, it is preferred that the peripheral protrusion 96 define an angle A from about 45 ° to 90 ° relative to the longitudinal the axis of the drill bit 10 (see Fig. 18) or has a length of from about% to% of the width of the drill bit 19.

Periferiskären 97, liksom tänderna 20, volframkarbidstift. är mest föredraget Periferin är en benämning som definierar diametern på hålet som åstadkommes av borrkronan 19. Den periferin är storleken som ritsas av häldelen 98 på den motsatta sidan av borrkronan 19 sett från periferiutsticket och ett eller flera periferiskär 97 om borrkronan roteras ett helt varv. Hälområdet 98 fungerar som en lageryta som tillhandahåller en reaktionskraft för denna periferi- skärverkan. En primär skäryta 99 som har stiften 20 tar bort material från hålets centrumområde på samma sätt som en klassisk icke styrbar bergslagborr gör. 4-5B och 8-20 visar flera varianter och ut- l9D, l9E, Fig. formningar av borrkronor 19C, l9F som kan an- vändas i den föreliggande uppfinningen. Såsom diskuteras härefter kan hälen 98 vara en yta (98C) med en relativt stor lutning eller ha en väldigt liten avsmalning sett bakifrån i riktning mot framsidan (se 98F), beroende på På liknande sätt kan periferiutsticket 96 sticka ut ett väsentligt avstånd (96E, 96F) eller bara något (96C), eller inte alls om borrkronan 19 har en lämplig asymmetrisk form. I fig. 12-15 tillhandahålles en vinklad fördjupning 101 för vilket sätt som verktyget skall manövreras. 10 15 20 25 30 35 524 375 17 16-20 inkluderar vidare varje ejektoröppning 22 ett grunt, hu- borttransport av jordmàn och skärmaterial. I fig. vudsakligen radiellt spàr l02E, lO2F som sträcker sig fràn öppningen 22E, 22F och transporterar skummet till den yttre periferin av borrkronan l9E, l9F. Var och en av dessa utförandeformer har visat sig vara lyckade vid borrning även om borrkronorna l9E och l9F har visat sig mest effektiva för förhållanden som involverar styrning i både jordmàn och berg.Peripheral inserts 97, as well as teeth 20, tungsten carbide pin. is most preferred The periphery is a term that defines the diameter of the hole provided by the drill bit 19. That periphery is the size drawn by the heel portion 98 on the opposite side of the drill bit 19 as seen from the peripheral protrusion and one or more peripheral inserts 97 if the drill bit is rotated one full turn. The heel area 98 acts as a bearing surface which provides a reaction force for this peripheral cutting action. A primary cutting surface 99 having the pins 20 removes material from the center area of the hole in the same manner as a classic non-steerable rock drill bit does. 4-5B and 8-20 show several variants and 19D, 19E, Figs. Configurations of drill bits 19C, 19F which can be used in the present invention. As discussed below, the heel 98 may be a surface (98C) with a relatively large slope or have a very small taper seen from the rear toward the front (see 98F), depending on Similarly, the peripheral protrusion 96 may protrude a substantial distance (96E). 96F) or only slightly (96C), or not at all if the drill bit 19 has a suitable asymmetrical shape. In Figs. 12-15, an angled recess 101 is provided for the manner in which the tool is to be operated. 10 15 20 25 30 35 524 375 17 16-20 further includes each ejector opening 22 a shallow, skin-away transport of soil and cutting material. In FIG. Each of these embodiments has been found to be successful in drilling, although drill bits 19E and 19F have been found to be most effective for conditions involving steering in both soil and rock.

Den föreliggande uppfinningen gör det möjligt för ett rör eller en kabel att placeras nedanför marknivàn i fasta bergsförhällanden vid ett önskat djup och längs en bana som kan kröka sig eller innebära riktningsändringar.The present invention enables a pipe or cable to be placed below ground level in fixed rock conditions at a desired depth and along a path which may bend or change direction.

Proceduren som beskrivs medger för operatören att starta vid ytan eller i en liten uppgrävd hålighet, borra snabbt igenom berget med hjälp av den pneumatiskt eller fluid- drivna slaghammaren 16, och utföra mjuka styrriktnings- ändringar i vilket som helst plan. Operatören kan sålunda bibehålla ett önskat djup, följa en svängande anläggning rätt väg eller manövrera mellan andra befintliga, ned- grävda anläggningar som kan korsa den önskade banan.The procedure described allows the operator to start at the surface or in a small excavated cavity, quickly drill through the rock using the pneumatically or fluid-driven impact hammer 16, and make gentle changes of direction in any plane. The operator can thus maintain a desired depth, follow a swinging facility in the right direction or maneuver between other existing, buried facilities that can cross the desired path.

En uppfinning avser specifikt samspelet mellan borr- kronans form under slagskärprocessen och borrlinans rö- relse, vilken kopplar ihop riktningsborrmaskinen med ham- maren. Rörelsen i förhållande till egenskaperna pà borr- kronan är viktig. Borrkronan l9F som visas i fig. 18-20 är inte beroende av styrplanet, lutningen eller vinkeln för att åstadkomma en riktningsändring. Riktnings- ändringen àstadkommes med hjälp av den icke symmetriska formen pà borrhälet som àstadkommes när borrkronan l9F utsätts för slag och roteras vid en konstant vinkelhas- tighet med en oföränderlig rotationsvinkel och pà ett cy- kliskt sätt runt borrlinan, varvid vinkeln är mindre än en hel rotation.One invention specifically relates to the interaction between the shape of the drill bit during the impact cutting process and the movement of the drill line, which connects the directional drill with the hammer. The movement in relation to the properties of the drill bit is important. The drill bit 19F shown in Figs. 18-20 does not depend on the guide plane, the slope or the angle to effect a change of direction. The change of direction is effected by means of the non-symmetrical shape of the drill heel which is effected when the drill bit 19F is subjected to impact and rotated at a constant angular velocity with an unchanging angle of rotation and in a cyclic manner around the drill line, the angle being less than one whole. rotation.

Rotationshastigheten mäste vara ungefär konstant för 97F att Rotationsvinkeln mäste att göra det möjligt för karbidslagskären 2OF, penetrera hela borrhälsfronten. 10 15 20 25 30 35 524 375 §g¶å= lö vara mindre än en hel rotation sä att borrhälet blir icke symmetriskt. Vinkeln som passeras i tvärled måste vara konstant för ett flertal cykler eftersom penetreringen per cykel kommer att vara begränsad, kanske 0,05 till 0,25 per cykel beroende pà bergsförhàllanden och rota- tionshastighet. Vinkeln måste vara större än noll, annars sker ingen skärning, den är vanligtvis större än 45° upp till 240° med intervallet 180° till 240° som ger de bästa resultaten. Centrumpunkten för vinkelsvepningen måste hàllas oföränderlig för att ge en riktningsändring.The rotational speed must be approximately constant for 97F, so that the angle of rotation must enable the carbide impact inserts 2OF to penetrate the entire borehole front. 10 15 20 25 30 35 524 375 §g¶å = lö be less than an entire rotation so that the drill heel is not symmetrical. The angle passed transversely must be constant for several cycles as the penetration per cycle will be limited, perhaps 0.05 to 0.25 per cycle depending on rock conditions and rotational speed. The angle must be greater than zero, otherwise no cutting takes place, it is usually greater than 45 ° up to 240 ° with the range 180 ° to 240 ° giving the best results. The center point of the angle sweep must be kept unchanged to give a change of direction.

Borrhàlet som àstadkommes kommer att vara icke- symmetriskt eftersom borrkronans form är icke-symmetrisk Efter att ha borrat ett visst avstånd med utförande av de beskrivna och den inte roteras helt runt borrlinans axel. åtgärderna och under ett flertal cykler kommer det icke- symmetriska borrhälet att medföra en gradvis riktnings- ändring (se t ex fig. 16). Borrhàlet är större än borr- huvudet 10 eller borrlinan och medger för borrhuvudaxeln och även borrkronan att vinkelmässigt lutas relativt borraxeln. Ett avstånd mellan borrhuvudet och borrhàls- väggen medger för borrhuvudet 10 att tippas eller omposi- tioneras i borrhälet genom inducerade borrkrafter. Närva- ron av borrutsticket 96 gör så att tryckcentrumet pà borrkronans frontyta förflyttas från borrhuvudets cent- rumaxel (där icke styrbara hammare har det) till någon punkt närmare periferiskären 97. Det statiska trycket och massan verkar längs borrhuvudaxeln. Reaktionskraften fràn slagskärdriften är avsevärd med maxkrafter som lätt när 50 0000 LB under en period av flera millisekunder per slag.The borehole provided will be asymmetrical because the shape of the drill bit is asymmetrical. After drilling a certain distance with execution of the described and it is not rotated completely around the axis of the drill line. the measures and over a number of cycles the asymmetrical drill heel will cause a gradual change of direction (see for example Fig. 16). The borehole is larger than the drill head 10 or the drill string and allows the drill bit shaft and also the drill bit to be inclined angularly relative to the drill shaft. A distance between the drill head and the borehole wall allows the drill head 10 to be tipped or repositioned in the borehole by induced drilling forces. The presence of the drill protrusion 96 causes the pressure center on the front surface of the drill bit to move from the center axis of the drill head (where non-steerable hammers have it) to some point closer to the peripheral inserts 97. The static pressure and mass act along the drill shaft. The reaction force from the impact cutting operation is considerable with maximum forces easily reaching 50 0000 LB for a period of several milliseconds per stroke.

Med slagreaktionskraften längs en annan axel än ham- marmassan och trycket induceras ett moment (vridmoment) som kommer att böja borrhuvudet 10 och borrlinan inom frigàngsavstàndet för borrhälet. Borrhuvudet kommer att ha en tendens att rotera bort från periferiutsticket.With the impact reaction force along an axis other than the hammer mass and the pressure, a torque (torque) is induced which will bend the drill head 10 and the drill line within the clearance distance of the drill heel. The drill head will have a tendency to rotate away from the peripheral protrusion.

Denna påverkan styr borrhuvudet i en ny riktning och gör 10 15 20 25 30 35 524 19 så att borrhålet fortskrider längs denna axel. Axeln änd- ras kontinuerligt, vilket ger en böjd borrhålsbana.This action steers the drill head in a new direction and causes the borehole to advance along this axis. The shaft changes continuously, which gives a curved borehole path.

För att undvika åstadkommandet av ett runt och sym- metriskt borrhàl under styrmanövern får borrkronan 19 inte skära under hela rotationen. För att göra detta till en cyklisk process kan operatören antingen rotera i mot- satta riktningen när vinkelbegränsningen har nåtts eller dra tillbaka iväg från frontytan och fortsätta rotationen runt till dess att startpunkten nås. Ett tredje alterna- tiv är att backa tillbaka från frontytan och rotera i den motsatta riktningen till startpunkten. Alla tre metoderna har använts med framgång men den tredje metoden kan åstadkomma svårigheter om en liten rotationsvinkel an- vänds och hålet har en stor icke-symmetri. I detta fall kan borrkronan inte roteras och kan fastna.To avoid the creation of a round and symmetrical borehole during the steering operation, the drill bit 19 must not cut during the entire rotation. To make this a cyclic process, the operator can either rotate in the opposite direction when the angular limit has been reached or pull back away from the front surface and continue the rotation around until the starting point is reached. A third alternative is to back away from the front surface and rotate in the opposite direction to the starting point. All three methods have been used successfully, but the third method can cause difficulties if a small angle of rotation is used and the hole has a large asymmetry. In this case, the drill bit can not be rotated and can get stuck.

Den dominerande egenskapen i alla visade borrkronor 19 som varit framgångsrika är existensen av periferiskär 97 som är monterade på ett periferiutstick 96. Oberoende av om borrkronan har en utformad vinklad häl eller kil 98 eller inte måste periferiutsticket finnas i borrhuvudet 10 för att framgångsrikt styra i fast berg. Borrhuvudet 10 kommer att styra i kornigt, löst material, såsom jord- mån, utan ett periferiutstick men med en kil. Det kommer också att styra i kornig jordmån utan en kil men med ett periferiutstick. Det styr fortast i jordmån med båda egenskaperna.The predominant feature of all successful drill bits 19 shown is the existence of peripheral inserts 97 mounted on a peripheral protrusion 96. Regardless of whether the drill bit has a shaped angled heel or wedge 98 or not, the peripheral protrusion must be in the drill head 10 to successfully steer in fixed Mountain. The drill head 10 will steer in grainy, loose material, such as soil, without a peripheral protrusion but with a wedge. It will also steer in grainy soil without a wedge but with a peripheral protrusion. It rules first in soil with both properties.

Placeringen av massan i hammar-/sondhusaggregatet är viktig. Det vore fördärvligt att placera masscentrumet i riktning mot periferiutstickssidan hos hammaraxeln. Det är acceptabelt att placera det i centrum. Det är fördel- aktigt att placera det från periferiutsticket. Reaktionen från den icke centrerade massan kommer att öka den önska- de avvikelsen för hammaren och därigenom öka den maximala styrhastigheten som kan uppnås. Eftersom hammaren 16 är huvudsakligen symmetrisk i sin massfördelning kan mass- centrumet för borrhuvudet 10 med lätthet ändras genom att förskjuta sondhuset 14 och som ett alternativ startstång- -u u; v u u, v v» v u n. 1 1- n» u .| . u» n n n o: na n. .nu 1 u: v vn n v n=v . o u v : n n o ~ 4 f | u n.. 10 15 20 25 30 35 524 575 ¿U en 12 iväg från periferiutsticket för att förskjuta mass- centrumet för borrhuvudet 10 i en föredragen riktning.The placement of the mass in the hammer / probe housing assembly is important. It would be detrimental to place the center of mass in the direction of the peripheral protrusion side of the hammer shaft. It is acceptable to place it in the center. It is advantageous to place it from the peripheral protrusion. The reaction from the non-centered mass will increase the desired deviation of the hammer and thereby increase the maximum control speed that can be achieved. Since the hammer 16 is substantially symmetrical in its mass distribution, the center of mass of the drill head 10 can be easily changed by displacing the probe housing 14 and as an alternative starting rod- u u; v u u, v v »v u n. 1 1- n» u. | . u »n n n o: na n. .nu 1 u: v vn n v n = v. o u v: n n o ~ 4 f | u n .. 10 15 20 25 30 35 524 575 ¿U a 12 away from the peripheral protrusion to displace the center of mass of the drill head 10 in a preferred direction.

Rotationsvinkeln påverkar styrhastigheten. Mindre rotationsvinkel åstadkommer en mer excentrisk borrhàls- form och ökar styrhastigheten. Små rotationsvinklar ska- par emellertid också mindre borrhål jämfört med stora ro- tationsvinklar och kan göra det svårt att dra hammaren bakåt ut ur borrhålet.The angle of rotation affects the steering speed. Smaller rotation angles create a more eccentric borehole shape and increase the steering speed. However, small rotation angles also create smaller boreholes compared to large rotation angles and can make it difficult to pull the hammer back out of the borehole.

Vanligtvis kommer mer excentriska borrkron- utformningar att styra fortare än mindre excentriska ut- formningar. Begränsningen av excentriciteten är utmaning- en som àstadkommes genom att överföra böjmomentet från den förskjutningsbara borrkroneaxeln till hammarkroppen.Usually, more eccentric drill bit designs will steer faster than smaller eccentric designs. The limitation of eccentricity is the challenge that is achieved by transferring the bending moment from the displaceable drill bit shaft to the hammer body.

En mer excentrisk borrkrona har ett större moment och en ökad tendens att orsaka ”kladdning” på glidleden. Exi- stensen av detta moment resulterar i inkorporering av en bred lageryta på borrkroneaxelns splines liksom en sekun- där lagring bakom dessa splines.A more eccentric drill bit has a larger torque and an increased tendency to cause "clutter" on the slide. The existence of this element results in the incorporation of a wide bearing surface on the splines of the drill bit shaft as well as a secondary bearing behind these splines.

Borrhuvudet enligt uppfinningen är unikt genom att operatören kan göra så att borrhàlsbanan avviker efter behag (eller går rakt) oberoende av de svårigheter som fast berg ger jämfört med kompressibelt material, såsom jordmån. En kombination av rörelser ger antingen styrning eller rak borrning. Driftkaraktäristiken hos hammaren kombinerad med huvudets geometri används tillsammans med varierande rotationsrörelser för att rikta hammaren.The drill head according to the invention is unique in that the operator can make the borehole path deviate at will (or go straight) regardless of the difficulties that solid rock presents compared to compressible material, such as soil. A combination of movements provides either steering or straight drilling. The operating characteristics of the hammer combined with the geometry of the head are used together with varying rotational movements to direct the hammer.

Att borra rakt är den enklaste riktningen att upp- nå. Med komprimerad luft som tillförs genom borrlinan i intervallet 80-350 psi appliceras en tryckkraft på hamma- ren. Tryckkraften verkar mot frontytan på hammaren och motverkar den pneumatiska kraften som har förlängt det fram- och återgående huvudet. Hammaren och borrlinan mås- te förflytta sig framåt och komprimera borrhuvudet unge- fär %" till 1" i riktning mot hammaren. Denna positions- ändring för huvudet relativt hammaren växlar de inre ven- tilerna och startar verktygets slagverkan. Vanligtvis ap- man v 10 15 20 25 30 35 . .... . _. . H _ ..... ..... . H.Drilling straight is the easiest direction to achieve. With compressed air supplied through the drill line in the range of 80-350 psi, a compressive force is applied to the hammer. The compressive force acts on the front surface of the hammer and counteracts the pneumatic force that has extended the reciprocating head. The hammer and drill string must move forward and compress the drill head approximately% "to 1" in the direction of the hammer. This change of position of the head relative to the hammer switches the internal valves and starts the impact action of the tool. Usually ap- man v 10 15 20 25 30 35. ..... _. . HRS _ ..... ..... . HRS.

H.... ...""...." . . ..... . .. . . .. . . . .. . 21 pliceras nàgot högre tryck mot hammaren än vad som behövs för att starta den.H .... ... "" .... ".. ...... ............. .

För att borra rakt roterar operatören borren konti- nuerligt runt borrlinans axel. Hastigheten är vanligtvis ungefär 5 till 200 RPM. Maximal produktivitet är en funk- tion av hammarhastigheten, vanligtvis från 500 till 1200 slag/min liksom rotationshastigheten. Den ideala hastig- heten är den som ser till att volframkarbidstiften se- kventiellt slàr med ungefär % av deras diameter (vanlig stiftdiameter är %") fràn det tidiga- iväg (tangentiellt) re slaget. I detta exempel bör ett borrhàl med en diame- ter pà 6" som àstadkommes med en hammare vid 700 slag/min roteras i enlighet med beräkningarna som visas: stiftdia- meter = 0,50", X stiftdiameter = 0,25", omkrets = 6,0"*n = 18,84", rotation per slag = 0,25"/l8,84*36O gra- der = 4,78 grader, grader*700 slag/min. = 3346 gra- der/min., 3346/360 = 9,3 RPM. Hastigheten är oftast högre än denna. När stiftmönstercentrumet är excentriskt i för- hållande till borrhuvudets centrum bearbetas ett runt hàl runt den teoretiska skäraxeln. Denna axel är placerad mitt emellan det yttersta periferiskäret och botten av (häl).To drill straight, the operator rotates the drill continuously around the axis of the drill line. The speed is usually around 5 to 200 RPM. Maximum productivity is a function of the hammer speed, usually from 500 to 1200 beats / min as well as the rotational speed. The ideal speed is that which ensures that the tungsten carbide pins strike sequentially with approximately% of their diameter (normal pin diameter is% ") from the early-off (tangential) stroke. In this example, a borehole with a diameter 6 "which is achieved with a hammer at 700 beats / min is rotated according to the calculations shown: pin diameter = 0.50", X pin diameter = 0.25 ", circumference = 6.0" * n = 18, 84 ", rotation per stroke = 0.25" / l8.84 * 36O degrees = 4.78 degrees, degrees * 700 beats / min. = 3346 degrees / min., 3346/360 = 9.3 RPM When the pin pattern center is eccentric in relation to the center of the drill head, a round hole is machined around the theoretical cutting axis, this axis being placed midway between the outermost peripheral insert and the bottom of (heel).

Borrning av en båge styrplanet (styrning) erfordrar en mer so- fistikerad rörelse än att gå rakt. Denna förklaring antar en styrning uppåt fràn en nominellt horisontell borrhàls- axel. Vilken som helst riktning kan àtadkommas genom att omorientera mittpunkten pà styrningsrörelsen. För att styra uppåt mäste periferiskären vara orienterade vid toppen och styrplanet eller hälen vara placerad vid bot- ten. Genom att tänka sig frontytorna som en klocka place- rad pà borrhàlets frontyta börjar operatören med perife- ristiften vid klockan 8. Borrlinan trycks in i borrhàls- frontytan och påverkar därigenom hammaren. Väl i drift roteras borrlinan medurs med en hastighet som företrädes- vis överensstämmer med den ideala hastigheten för rak borrning. Denna rotation fortsätter under 8 timmar enligt klockans urtavla till dess att periferistiften när klock- 10 15 20 25 30 35 524 575 ajg « | n e :r ¿¿ an 4. Vid denna punkt dras hammaren tillbaka tillräckligt långt för att dra ut stiften från borrhålets frontyta och därigenom stoppas hammaren. Borrlinan roteras moturs till klockan 8 och processen upprepas, eller kan en av de and- ra metoderna för att returnera till startpunkten som be- skrivs ovan användas.Drilling an arc of the guide plane (steering) requires a more sophisticated movement than going straight. This explanation assumes an upward steering from a nominal horizontal borehole axis. Any direction can be accessed by reorienting the center of the steering movement. To steer upwards, the peripheral inserts must be oriented at the top and the guide plane or heel must be placed at the bottom. By thinking of the front surfaces as a bell placed on the front surface of the borehole, the operator starts with the peripheral pins at 8 o'clock. Once in operation, the drill line is rotated clockwise at a speed that preferably corresponds to the ideal speed for straight drilling. This rotation continues for 8 hours according to the clock dial until the peripheral pins reach the clock 10 15 20 25 30 35 524 575 ajg n e: r ¿¿an 4. At this point, the hammer is retracted far enough to pull the pins out of the front surface of the borehole, thereby stopping the hammer. The drill line is rotated counterclockwise to 8 o'clock and the process is repeated, or one of the other methods for returning to the starting point described above can be used.

Denna metod, känd som sluttning (eng. ”shelving”), kommer att skära en form som är ungefär cirkulär men med en strimla berg kvar pà botten. Denna strimla är slutt- ningen ”shelving”). (eng. Arbetsproceduren upprepas många gånger, framàtskridandet per 4 timmars klockcykel kan vara 0,20". Med en cykelhastighet pà 30 ggr/min skulle framåtskridandet vara 6"/min. Borrprofilen med den delvis cirkulära frontytan fortsätter att skära rakt till dess att styrplanet (kona) kommer i kontakt med sluttningen.This method, known as "shelving", will cut a shape that is approximately circular but with a strip of rock left at the bottom. This strip is the slope “shelving”). The working procedure is repeated many times, the forward speed per 4-hour clock cycle can be 0.20 ". With a cycle speed of 30 times / min, the forward speed would be 6" / min. The drilling profile with the partially circular front surface continues to cut straight until the guide plane (wife) comes in contact with the slope.

Denna sluttnings-strimla tvingar profilen att höjas medan Strimlan som visas i ett 6" borrhàl har en höjd på 0,12". vinkelgrader från axeln, ytterligare framåtskridande göres.This slope strip forces the profile to be raised while the strip shown in a 6 "borehole has a height of 0.12". angular degrees from the axis, further advancing is made.

Styrplanet, vid 12 åker över denna strimla eller sluttning uppåt 0,12" under ungefär 0,57" av framåtgående förflyttning. Borrkronan skär återigen rakt med sin del- vis cirkulära profil under ett avstånd av ungefär 2,5" till dess att styrplanet återigen kommer i kontakt med sluttningen.The guide plane, at 12, travels over this strip or slope upwards 0.12 "during approximately 0.57" of forward movement. The drill bit again cuts straight with its partially circular profile at a distance of approximately 2.5 "until the guide plane comes into contact with the slope again.

Denna arbetsprocedur är en trappstegsoperation med avsmalnande upphöjningar och raka steg av typen som visas i fig. 16. Sluttningens påverkan ändrar inte bara eleva- tionen för borrhuvudet utan hjälper också till att ändra vinkelns lutning. Den bakre delen av borrlinan (ungefär 30" mot baksidan av frontytan) fungerar som en stödje- punkt eller pivotpunkt. Upphöjning av framsidan på hamma- ren utan att höja bakänden gör så att den tippar upp. Med tillräcklig riktningsändring kan operatören nu borra rakt efter utförande av styrkorrektionen. Borrhuvudet ändrar riktning med 3 grader under en förflyttning pà bara 32", en siffra som skulle vara acceptabel även i kompressibla medium. 10 15 20 25 30 35 524 375 45 Den föregående styrmetoden är mest effektiv i berg men kan också användas i jordmån eller andra lösa medium.This working procedure is a step operation with tapered elevations and straight steps of the type shown in Fig. 16. The effect of the slope not only changes the elevation of the drill head but also helps to change the slope of the angle. The rear part of the drill line (approximately 30 "towards the back of the front surface) acts as a support point or pivot point. Raising the front of the hammer without raising the rear end causes it to tip up. With sufficient change of direction, the operator can now drill straight after The drill head changes direction by 3 degrees during a displacement of only 32 ", a figure that would be acceptable even in compressible media. 10 15 20 25 30 35 524 375 45 The previous control method is most effective in rock but can also be used in soil or other loose medium.

Styrning i jordmån kan dessutom uppnås genom att använda tekniken att stoppa borrkronans rotation och förlita sig på att hälområdet på sidan av borrkronan åstadkommer av- vikelser i den önskade riktningen. Såsom noterats ovan är det mest effektivt att fortsätta driva hammaren när man styr på detta sätt.Ground control can also be achieved by using the technique of stopping the rotation of the drill bit and relying on the heel area on the side of the drill bit to cause deviations in the desired direction. As noted above, it is most effective to continue driving the hammer when steering in this manner.

Eftersom störningen som åstadkommes av proceduren enligt uppfinningen är minimal är kostnaden som uppstår för återställande av arbetsplatsen ofta minimal. Ett borrhàl kan åstadkommas under en i flera filer uppdelad motorväg medan vägen används även om solitt berg råkas på under borrningen. Ingen störning sker eller trafik- styrning behövs eftersom utrustningen kan monteras från kanten av motorvägen, inga sprängämnen används, borrhuvu- dets position spåras konstant under borrningen och ingen tung utrustning behöver passera över till den motsatta sidan av vägen. Borren kan startas vid ytan och kan av- slutas genom att komma ut ur bergytan vid målpunkten. Om det dessutom är nödvändigt att förflytta sig genom sand eller jordmån för att nå bergformationen medger borrhuvu- det enligt uppfinningen styrning under sådana förhållan- den.Since the disturbance caused by the procedure according to the invention is minimal, the cost that arises for the restoration of the workplace is often minimal. A borehole can be created under a motorway divided into several lanes while the road is used even if solid rock is encountered during drilling. No disturbance or traffic control is needed as the equipment can be mounted from the edge of the motorway, no explosives are used, the position of the drill head is constantly tracked during drilling and no heavy equipment needs to pass over to the opposite side of the road. The drill can be started at the surface and can be terminated by coming out of the rock surface at the target point. In addition, if it is necessary to move through sand or soil to reach the rock formation, the drilling head according to the invention allows control under such conditions.

Alternativ utförandeform I en alternativ utförandeform kan slaghammaren en- ligt den föreliggande uppfinningen manövreras med ett vätskemedium för effektöverföring till den aktiva delen av borren. Vätskemediet kan innefatta vattenbaserade och icke vattenbaserade fluider (t ex borrfluidlösningar, dispersioner eller slam) fluid (t ex luft). används för att driva vätskedrivna hammare kan inkludera i stället för en kompressibel Sådana hydrauliska arbetsfluider som vattenbaserade och icke vattenbaserade vätskor, vilka kan blandas samman med tillsatser för ett antal användbara egenskaper. Vid borrning eller borrningsoperationer som 10 15 20 25 30 35 524 575 ¿'-.k redan inkluderar en tillförsel av borrvätska (vanligtvis känd som borrslam) för att hjälpa till vid borrningen el- ler borrningsoperationen föredras att använda en sådan borrvätska som överför arbetstrycket för att driva en vätskedriven hammare. Hydraularbetsfluider som leds sepa- rat kan emellertid också användas för att driva den väts- kedrivna hammaren.Alternative embodiment In an alternative embodiment, the percussion hammer according to the present invention can be operated with a liquid medium for power transfer to the active part of the drill. The liquid medium may comprise aqueous and non-aqueous fluids (eg drilling fluid solutions, dispersions or sludge) fluid (eg air). used to drive fluid driven hammers may include instead of a compressible such hydraulic working fluids as aqueous and non-aqueous fluids, which may be mixed with additives for a number of useful properties. In drilling or drilling operations which already include a supply of drilling fluid (commonly known as drilling mud) to assist in drilling or drilling operation, it is preferred to use such drilling fluid which transmits the working pressure for drilling. to drive a liquid-powered hammer. However, hydraulically operated fluid fluids can also be used to drive the fluid driven hammer.

Vattenbaserade vätskor som är lämpliga att driva en vätskedriven hammare inkluderar vattenlösningar eller dispersioner med vissa typer av material, såsom ett syn- tetiskt polymermaterial eller en naturlig eller syntetisk lera, vilka är kända för att ha expansions- och smörj- egenskaper, t ex en bentonitlera. Andra vattenbaserade vätskor som kan användas för att driva den vätskedrivande hammaren inkluderar vattenbaserade borrvätskor innehål- lande CaO, CaCO3, kalk och kaliumföreningar och liknande oorganiska material. Fluider kan innehålla små mängder polymermaterial inkluderande föredragna icke modifierade polymertillsatser och svavelbaserade polymerer såsom sty- ren-malein-anhydriska sampolymerer och åtminstone en vat- tenlöslig polymer som framställs av akrylsyra, akrylamid eller deras derivat. Även andra vattenbaserade borrflui- der inkluderar vatten kombinerat med gelningsmedel, anti- skummedel och glyceriner som är valda från gruppen bestå- ende av glycerin, polyglycerin och blandningar av dessa.Aqueous liquids suitable for driving a liquid hammer include aqueous solutions or dispersions with certain types of materials, such as a synthetic polymeric material or a natural or synthetic clay, which are known to have expansion and lubricating properties, such as a bentonite clay. . Other aqueous fluids that can be used to drive the fluid hammer include aqueous drilling fluids containing CaO, CaCO 3, lime and potassium compounds and similar inorganic materials. Fluids may contain small amounts of polymeric materials including preferred unmodified polymeric additives and sulfur-based polymers such as styrene-maleic anhydride copolymers and at least one water-soluble polymer made from acrylic acid, acrylamide or their derivatives. Other aqueous drilling fluids also include water combined with gelling agents, antifoams and glycerins selected from the group consisting of glycerin, polyglycerin and mixtures thereof.

Andra inkluderar inverterade emulsionsborrfluider. Poly- merbaserade fluider kan blandas med organiska eller kol- hydratbaserade förtjockningsmedel inkluderande, t ex: cellulosablandningar, polyakrylamider, naturliga galakto- mannaner och olika andra polysackarider.Others include invert emulsion drilling fluids. Polymer-based fluids can be mixed with organic or carbohydrate-based thickeners including, for example: cellulose mixtures, polyacrylamides, natural galactomannans and various other polysaccharides.

Icke vattenbaserade vätskor som är lämpliga för att driva den vätskedrivna hammaren 216 inkluderar syntetiska fluider inkluderande polyglykoler, syntetiska kolväte- fluider, organiska estrar, fosfatestrar och silikoner.Non-aqueous liquids suitable for driving the liquid hammer 216 include synthetic fluids including polyglycols, synthetic hydrocarbon fluids, organic esters, phosphate esters and silicones.

Det bör inses att vattenbaserade och icke vatten- baserade vätskor för drift av den vätskedrivna hammaren emellertid inte är begränsade till de som nämns ovan. lO 15 20 25 30 35 524 375 25 Fackmannen inser att andra vätskor kan användas som borr- fluider och till drift av en pistonghammare utan att av- vika från skyddsomfànget för uppfinningen.It should be understood, however, that water-based and non-water-based liquids for operating the liquid-powered hammer are not limited to those mentioned above. Those skilled in the art will recognize that other fluids may be used as drilling fluids and for operating a piston hammer without departing from the scope of the invention.

En slaghammare som drivs med vätska tillhandahåller flera ytterligare egenskaper och fördelar jämfört med en pneumatisk slaghammare. En vätskedriven hammare kan t ex drivas med arbetstryck pà ungefär 800 till 2000 psi i stället för det vanliga intervallet pá 80-350 psi som hu- vudsakligen används i pneumatiska hammare som drivs med komprimerad luft. Förmågan att driva de vätskedrivna ham- marna vid högre arbetstryck ger högre energikapacitet för slaghammaren och ger därför en ökning i arbetsenergin som är tillgänglig för borrning.A hammer-operated impact hammer provides several additional features and advantages over a pneumatic impact hammer. A liquid-powered hammer can, for example, be operated with a working pressure of about 800 to 2000 psi instead of the usual range of 80-350 psi which is mainly used in pneumatic hammers which are operated with compressed air. The ability to operate the liquid-powered hammers at higher working pressures provides higher energy capacity for the impact hammer and therefore provides an increase in the working energy available for drilling.

Såsom noteras ovan är de maximala arbetstrycken som konventionellt används för att driva pneumatiska hammare begränsade till ungefär 300 till 500 psi. Denna begräns- ning i relativt låga arbetstryck hos de pneumatiska ham- marna är ett resultat, delvis, av den potentiella säker- hetsrisken som är överhängande vid användning av kompres- sibla fluider. Drift med arbetstryck pà flera hundra psi (och högre) medför t ex risken att en explosion sker pà grund av ett tryckledningsfall. För att övervinna dessa potentiella säkerhetsproblemen är de pneumatiska hammarna därför vanligtvis begränsade till ett maximalt arbets- tryck pà ungefär 300 till 500 psi.As noted above, the maximum working pressures conventionally used to drive pneumatic hammers are limited to about 300 to 500 psi. This limitation in the relatively low working pressures of the pneumatic hammers is a result, in part, of the potential safety risk that is imminent when using compressible fluids. Operation with a working pressure of several hundred psi (and higher) entails, for example, the risk of an explosion due to a fall in a pressure line. To overcome these potential safety problems, the pneumatic hammers are therefore usually limited to a maximum working pressure of approximately 300 to 500 psi.

Vidare, eftersom energin hos en pneumatiskt driven hammare är proportionell mot kvadraten av dess hastighet och hastigheten är proportionell mot arbetstrycket är energin som är tillgänglig för borrning proportionell mot kvadraten av arbetstrycket. I överensstämmelse med detta sä resulterar nágondera begränsning av arbetstrycket för den pneumatiskt drivna hammaren direkt i en begränsning av den tillgängliga arbetsenergin för borrning.Furthermore, since the energy of a pneumatically driven hammer is proportional to the square of its velocity and the velocity is proportional to the working pressure, the energy available for drilling is proportional to the square of the working pressure. Accordingly, any limitation of the working pressure of the pneumatically driven hammer directly results in a limitation of the available working energy for drilling.

En annan egenskap hos den vätskedrivna hammaren är en relativt hög energiöverföringsverkningsgrad jämfört med den pneumatiskt drivna hammaren. Eftersom kompressi- biliteten för vätskor i princip är noll och kan bortses 10 15 20 25 30 35 524 575 ¿3gq;;¿,;f 26 från i de flesta praktiska tillämpningar är t ex energi- förlusten i en vätskedriven hammare beroende på värmeom- vandling som ett resultat av kompressibiliteten i prakti- ken noll. Detta skiljer sig dock fràn de pneumatiskt drivna hammarna, vilka förlorar energiverkningsgrad bero- ende pà kompressibiliteten hos fluiden som används för att driva hammarna. Som ett exempel, när den pneumatiska fluiden värms upp under kompression, avleds denna värme senare till omgivningen och reducerar sålunda den pneuma- tiska hammarens energiverkningsgrad.Another feature of the liquid-powered hammer is a relatively high energy transfer efficiency compared to the pneumatically driven hammer. Since the compressibility of liquids is in principle zero and can be disregarded from in most practical applications, for example, the energy loss in a liquid-powered hammer is due to the heat conversion. transformation as a result of the practicability of zero. However, this differs from the pneumatically driven hammers, which lose energy efficiency due to the compressibility of the fluid used to drive the hammers. As an example, when the pneumatic fluid is heated under compression, this heat is later dissipated to the environment and thus reduces the energy efficiency of the pneumatic hammer.

Vidare, under borrning förlorar inte vätskefluiden som används för att manövrera den vätskedrivna hammaren tryck eftersom kanalerna för att leda vätskan till hamma- ren hålls fyllda. Detta är inte fallet med pneumatiska hammare där den pneumatiska fluidledningen vanligtvis ut- sätts för en trycksänkning när varje nytt pipsegment tillfogas en borrlina. Därför måste volymen i den pneuma- tiska fluidledningen åter trycksättas innan man fortsät- ter en borrningsoperation. Det kommer att inses att beho- vet att åter trycksätta ledningen blir mer besvärligt allt eftersom antalet borrstänger i borrlinan ökar. Ännu en annan egenskap hos den vätskedrivna hammaren är förmågan att transportera bort borrspån som åstadkom- mes av borroperationen från den främre delen av borrlinan runt borrkronan. Använd vätskefluid som träder ut fràn borrkronan genom kanaler anordnade därpå för ett sådant syfte tillhandahåller ett effektivt sätt att transportera bort borrspánen från främre delen av borrhuvudet. Den an- vända luften som används i pneumatiskt drivna hammare till skillnad mot vätskedrivna hammare transporterar inte bort borrspån lika effektivt som den använda vätskan.Furthermore, during drilling, the fluid fluid used to operate the fluid driven hammer does not lose pressure because the channels for guiding the fluid to the hammer are kept filled. This is not the case with pneumatic hammers where the pneumatic fluid line is usually subjected to a pressure drop when each new pipe segment is added to a drill line. Therefore, the volume of the pneumatic fluid line must be pressurized again before continuing a drilling operation. It will be appreciated that the need to re-pressurize the line becomes more troublesome as the number of drill rods in the drill line increases. Yet another feature of the liquid-powered hammer is the ability to transport away drill cuttings produced by the drilling operation from the front of the drill string around the drill bit. Use fluid fluid exiting the drill bit through channels provided thereon for such a purpose provides an efficient way to transport the drill cuttings away from the front of the drill head. The air used in pneumatically driven hammers, unlike liquid-powered hammers, does not transport drill cuttings away as efficiently as the liquid used.

Det kommer att inses av fackmännen att den vätske- drivna hammaren 216 (se fig 22) vanligtvis manövreras med samma arbetssätt som diskuteras ovan med hänvisning till den pneumatiska hammaren 16. Varje hammartyp har dessut- om, såsom diskuteras ovan, beroende på om den är pneuma- tiskt eller vätskedriven, klara fördelar som är unika för 10 15 20 25 30 35 524 2/ det medium som används för att driva hammaren (t ex kom- pressiva fluider kontra vätskor). I en utförandeform av uppfinningen kan därmed den pneumatiska hammaren 16 bytas 21 och 22), 25). 400 och 216 kan t ex drivas med ut mot en vätskedriven hammare 100 400 23 Och 24) kedrivna hammaren 100, (se fig. (se fig. eller 216 (se fig. Den väts- borrvätska eller vilken annan hydraulisk arbetsfluid som helst, vilken vanligtvis är välkänd av fackmännen utan att avvika fràn uppfinningens skyddsomfàng.It will be appreciated by those skilled in the art that the liquid driven hammer 216 (see Fig. 22) is usually operated in the same manner as discussed above with reference to the pneumatic hammer 16. In addition, each type of hammer has, as discussed above, depending on whether it is pneumatic or liquid driven, clear advantages unique to the medium used to drive the hammer (eg compressive fluids versus liquids). In an embodiment of the invention, the pneumatic hammer 16 can thus be replaced 21 and 22), 25). 400 and 216 can, for example, be driven with a hammer-driven hammer 100, out of a liquid-driven hammer 100 400 23 and 24, (see fig. (See fig. Or 216) (see fig. is usually well known to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Fackmännen inom området kommer att inse att en väts- kedriven hammare enligt den föreliggande uppfinningen kan vara av en typ som redan är känd inom området. En vätske- driven hammare kan t ex vara av den typ som beskrivs av US-5 715 897, US-5 785 995, US-5 107 944 Och/eller US-5 014 796, vilka härigenom inkorporeras i sin helhet genom hänvisning. Fackmännen inom omrâdet kommer emellertid att inse att hammaren/hammarna som beskrivs i de föregående referenserna inte var styrbara, inte inkluderade en sond och inte användes i en horisontell borrningstillämpning.Those skilled in the art will recognize that a liquid-powered hammer of the present invention may be of a type already known in the art. A liquid-powered hammer may, for example, be of the type described by US-5,715,897, US-5,785,995, US-5,107,944 and / or US-5,014,796, which are hereby incorporated by reference in their entirety. However, those skilled in the art will recognize that the hammer (s) described in the foregoing references were not steerable, did not include a probe, and were not used in a horizontal drilling application.

I allmänhet erfordrar vätskedrivna hammare, liksom andra fluidhammare, vissa nivåer pà arbetstryck och flöde för att aktivera hammaren. Dessutom erfordrar de vätske- drivna hammarna en kraft (t ex en tryckkraft som genere- ras av en drivdel hos en horisontell riktningsborrmaskin) mot en borrkrona som verkar mot en pistong hos hammaren.In general, hydraulic hammers, like other fluid hammers, require certain levels of working pressure and flow to activate the hammer. In addition, the fluid-driven hammers require a force (eg, a compressive force generated by a drive member of a horizontal directional drill) against a drill bit acting against a piston of the hammer.

Om denna kraft saknas kommer hammaren inte att aktiveras, oberoende av trycket eller flödet som används till hamma- ren.If this force is missing, the hammer will not be activated, regardless of the pressure or flow applied to the hammer.

Utformningen av en vätskedriven hammare kan modifie- ras för att ändra förhållandet mellan dessa parametrar (t ex tryckkraft och arbetstryck). En vätskedriven hamma- re kan därmed utformas för att medge att arbetstryck överförs genom en vätska som appliceras mot hammaren om någon tryckkraft mot borrkronan saknas och som en följd möjliggöra för den vätskedrivna hammaren att aktiveras som svar pà en efterföljande applicering av en nominell kraft mot borrkronan. Denna utformning kommer i det föl- . 'ß v _ '_ :vv : I u.- " u u o. - . ._ x- 'I '. v o. . f. a.. n. _ _ . _ f u . 1. . ., ., _ v enn-n n--nn n u -. _ : : u; - . . u . , . , f » u u" n - ~ ...n-.n 10 15 20 25 30 35 524 575 28 jande att hänvisas till som en vätskedriven hammare av (NIN)-typ.The design of a liquid-powered hammer can be modified to change the relationship between these parameters (eg compressive force and working pressure). A liquid-driven hammer can thus be designed to allow working pressure to be transmitted through a liquid applied to the hammer if no compressive force against the drill bit is lacking and as a result enable the liquid-driven hammer to be activated in response to a subsequent application of a nominal force to the drill bit. . This design comes in the following. 'ß v _' _: vv: I u.- "uu o. -. ._ x- 'I'. v o.. fa. n. _ _. _ fu. 1...,., _ v enn-n n - nn nu -. _:: u; -.. u.,., f »uu" n - ~ ... n-.n 10 15 20 25 30 35 524 575 28 jande to be referred to as a liquid (NIN) type hammer.

Ett exempel pà en vätskedriven hammare av standard standard NIN-typ tillverkas av G-drill AB i Sverige, vilken är kommersiellt tillgänglig under benämningen ”Water Powered ITH Hammer", WASSARA WlOO OCh WlOOS. hammaren av standard NIN-typ som hänvisas till häri är Den våtskedrivna vanligtvis utformad för att manövreras med relativt rent vatten som arbetsvätska. Det kommer att inses att när man använder borrvätska för att driva hammaren kan den väts- kedrivna hammaren av standard NIN-typ modifieras. De in- terna spelen och materialen som används för att konstrue- ra NIN-hammaren kan t ex modifieras sà att hammaren drivs pà rätt sätt med den relativt högre viskositeten och de relativt högre nivåerna av föroreningar som vanligtvis hittas i borrvätskor.An example of a liquid-powered hammer of standard NIN type is manufactured by G-drill AB in Sweden, which is commercially available under the name "Water Powered ITH Hammer", WASSARA WlOO AND WlOOS. The hydraulic hammer is usually designed to be operated with relatively clean water as the working fluid.It will be appreciated that when drilling fluid is used to drive the hammer, the liquid NIN type liquid hammer may be modified. to design the NIN hammer can, for example, be modified so that the hammer is driven in the right way with the relatively higher viscosity and the relatively higher levels of contaminants that are usually found in drilling fluids.

Fig 21 och 22 visar ett exempel pà en vätskedriven hammare av standard NIN-typ, allmänt betecknad med 100.Figures 21 and 22 show an example of a liquid-driven hammer of standard NIN type, generally designated 100.

En kort summering av hammaren 100 kommer att presenteras häri. För en mer detaljerad beskrivning av hammaren refe- reras emellertid till US-5 715 897.A brief summary of the hammer 100 will be presented herein. For a more detailed description of the hammer, however, reference is made to US-5,715,897.

Vid drift av den hydrauliska anslagsmotorn i utfö- randeformen som visas i fig. 21 och 22 innebär tryck- sättning av den bakre drivkammaren 126 att pistong- hammaren 124 förflyttas i sitt framàtgàende slag via trycksättning av pistongomràdet 137. Trycksänkning i den bakre drivkammaren 126 gör att pistonghammaren 124 för- flyttar sig i sitt returslag. Returslaget àstadkommes av den kontinuerligt trycksatta, främre drivkammaren 134 som verkar pà stàngomrädet 136.When operating the hydraulic stop motor in the embodiment shown in Figs. 21 and 22, pressurizing the rear drive chamber 126 means that the piston hammer 124 is moved in its forward stroke via pressurization of the piston area 137. Pressure lowering in the rear drive chamber 126 makes that the piston hammer 124 moves in its return stroke. The return stroke is effected by the continuously pressurized front drive chamber 134 which acts on the rod area 136.

Trycksättningen och trycksänkningen hos den bakre drivkammaren 126 regleras av positionen för spolventilen 140. Spolventilen 140 har tvà driftpositioner. Den första driftpositionen visas i fig 21, och trycksätter den bakre drivkammaren 126. I den andra icke visade driftpositionen är spolventilen 140 förskjuten bakåt mot det bakre stödet 138. Denna position innebär att den bakre drivkammaren 10 15 20 25 30 35 524 375 28 126 och styrytorna A1 och A2 utsätts för en tryck- sänkning. Beroende på det kontinuerligt verkande trycket på styrytan A3 hålls spolventilen 140 kvar i den andra driftspositionen oberoende av trycksänkningen hos styr- ytorna A1 och A2.The pressurization and depressurization of the rear drive chamber 126 are controlled by the position of the flush valve 140. The flush valve 140 has two operating positions. The first operating position is shown in Fig. 21, and pressurizes the rear drive chamber 126. In the second operating position (not shown), the spool valve 140 is displaced rearwardly towards the rear support 138. This position means that the rear drive chamber 10 524 375 28 126 and the guide surfaces A1 and A2 are subjected to a pressure drop. Depending on the continuously acting pressure on the guide surface A3, the purge valve 140 is kept in the second operating position independently of the pressure drop of the guide surfaces A1 and A2.

Den cykliska rörelsen för spolventilen 140 från den första driftpositionen till den andra driftpositionen re- gleras av positionen för pistonghammaren 124. När pi- stonghammaren 124 har förflyttat sig framåt för att slå mot borrkronan 114 trycksätts styrytan A2 för att för- flytta spolventilen 140 till dess andra driftsposition och sänker trycket hos styrytan A2. När pistonghammaren 124 har nått gränsen för sitt returslag trycksätts styr- ytan Al för att förflytta spolventilen 140 till sin för- sta driftsposition.The cyclic movement of the spool valve 140 from the first operating position to the second operating position is controlled by the position of the piston hammer 124. When the piston hammer 124 has moved forward to strike the drill bit 114, the guide surface A2 is pressurized to move the spool valve 140 to its position. second operating position and lowers the pressure of the guide surface A2. When the piston hammer 124 has reached the limit of its return stroke, the guide surface A1 is pressurized to move the spool valve 140 to its first operating position.

Vid uppstartning antas att maskinen befinner sig i ett initialt trycksänkt tillstànd. Trycksatt vatten trä- der in i maskinen via ett bakre stöd 122 och trycksätter det ringformade utrymmet 158, såsom beskrivs ovan. Ett antal parallella kanaler 157 leder axiellt genom ventil- huset 120 och kopplar ihop den främre drivkammaren 134 med utrymmet 158. Följaktligen trycksätts den främre drivkammaren 134 huvudsakligen omedelbart vid uppstart.At start-up, it is assumed that the machine is in an initial depressurized state. Pressurized water enters the machine via a rear support 122 and pressurizes the annular space 158, as described above. A number of parallel channels 157 lead axially through the valve housing 120 and connect the front drive chamber 134 to the space 158. Consequently, the front drive chamber 134 is pressurized substantially immediately at start-up.

På liknande sätt ansluter ett antal kanaler en rad öpp- ningar 162 som går in i den ringformade kammaren 147 med det trycksatta utrymmet 158 för att huvudsakligen omedel- bart trycksätta kammaren 147 vid uppstarten.Similarly, a plurality of channels connect a series of openings 162 entering the annular chamber 147 with the pressurized space 158 to substantially immediately pressurize the chamber 147 at start-up.

Vid uppstart kan det inte antas att spolventilen 140 eller pistonghammaren 124 befinner sig i någon speciell konfiguration. Därför kommer olika konfigurations- tillstånd att analyseras, varvid det i vart och ett antas att maskinen nu har en trycksatt främre drivkammare 134 och en trycksatt ringformad kammare 147, såsom beskrivs i det föregående stycket.At start-up, it cannot be assumed that the flush valve 140 or the piston hammer 124 are in any particular configuration. Therefore, different configuration states will be analyzed, each assuming that the machine now has a pressurized front drive chamber 134 and a pressurized annular chamber 147, as described in the previous paragraph.

Vidare kan företrädesvis de begränsande axiella po- sitionerna för pistonghammaren 124 definieras. Bakåt- gående förflyttning för pistonghammaren 124 kan begränsas 10 15 20 25 30 35 524 375 50 genom interferens med röret 123 och begränsa, så att öpp- ningen 160 företrädesvis kvarstår i öppet läge. Bakåt- gående förflyttning för pistonghammaren 124 kan alterna- tivt begränsas genom interferens mellan ventilhuset 120 och ytan A5, eller bakátgàende förflyttning för pistong- hammaren 124 kan begränsas av interferens mellan ventil- huset 120 och ytan 137, vilket stänger den bakre drivkam- maren 126 och stängningsöppningen 160 fullständigt. Läck- age av hydraulfluid från öppningen 160 in i den bakre drivkammaren 126 kan sedan trycksätta pistongomràdet 137, om så behövs.Furthermore, preferably the limiting axial positions of the piston hammer 124 can be defined. Backward movement of the piston hammer 124 can be limited by interfering with the tube 123 and restricting, so that the opening 160 preferably remains in the open position. Backward movement of the piston hammer 124 may alternatively be limited by interference between the valve housing 120 and the surface A5, or backward movement of the piston hammer 124 may be limited by interference between the valve housing 120 and the surface 137, which closes the rear drive chamber 126 and the closing opening 160 completely. Leakage of hydraulic fluid from the opening 160 into the rear drive chamber 126 can then pressurize the piston area 137, if necessary.

Framåtgående förflyttning för pistonghammaren 124 kan begränsas genom anslag mot målet, d v s borrkronan 114 (såsom visas i fig. 22). Vid denna främre begränsning kan en spalt existera mellan ytan A6 och styrlagringen 118 och pistongutrymmet för ytan A6, vilket tillser att pistongutrymmet hos ytan A6 kan trycksättas vid uppstart.Forward movement of the piston hammer 124 can be limited by abutment against the target, i.e. the drill bit 114 (as shown in Fig. 22). With this front limitation, a gap may exist between the surface A6 and the guide bearing 118 and the piston space for the surface A6, which ensures that the piston space of the surface A6 can be pressurized at start-up.

Antag först att spolventilen 140 vid uppstarten be- finner sig i den främre positionen som visas i fig. 22.First, assume that the flush valve 140 at start-up is in the forward position shown in Fig. 22.

Den ringformade kammaren 147 är i förbindelse med den ringformiga kammaren 148 och via öppningen 162, kanalen 159, och öppningen 160 kommer den bakre drivkammaren 126 att trycksättas.The annular chamber 147 communicates with the annular chamber 148 and via the opening 162, the channel 159, and the opening 160, the rear drive chamber 126 will be pressurized.

Om pistonghammaren 124 befinner sig vid sitt icke visade bakre förflyttningsstopp skulle öppningarna 153 och 155 vara stängda. Öppningen 156 skulle vara öppen.If the piston hammer 124 is at its rear travel stop (not shown), the openings 153 and 155 would be closed. The opening 156 would be open.

Den fria öppningen 156 är i förbindelse med den främre drivkammaren 134 och skulle trycksätta pistongomràdet A1 via kanalen 154 och den ringformiga kammaren 145 samt kvarhålla spolventilen 140 i dess främre position. Tryck- sättning av den bakre drivkammaren 126 kommer att låta pistonghammaren 124 börja sitt framåtgående slag och starta arbetscykeln.The free opening 156 is in communication with the front drive chamber 134 and would pressurize the piston area A1 via the channel 154 and the annular chamber 145 and keep the spool valve 140 in its front position. Pressurizing the rear drive chamber 126 will cause the piston hammer 124 to begin its forward stroke and start the duty cycle.

Om pistonghammaren 124 befinner sig i en mellan- liggande axiell position (med öppningen 153 stängd) kan öppningarna 155 och 156 vara öppna eller stängda vid upp- starten. Om endera öppningen 155 eller 156 är öppen då 10 15 20 25 30 35 524 375 ål skulle pistongomràdet A1 trycksättas, endera av den främ- re drivkammaren 134 via öppningen 156 eller av den bakre drivkammaren 126 via öppningen 155. Spolventilen 140 skulle därigenom hàllas i sin främre position och pi- stonghammaren 124 kommer att avsluta sitt framàtgàende slag och påbörja arbetscykeln.If the piston hammer 124 is in an intermediate axial position (with the opening 153 closed), the openings 155 and 156 may be open or closed at the start-up. If either the opening 155 or 156 is open then the piston area A1 would be pressurized, either by the front drive chamber 134 via the opening 156 or by the rear drive chamber 126 via the opening 155. The flush valve 140 would thereby be kept in its forward position and the piston hammer 124 will complete its forward stroke and begin the work cycle.

Om öppningarna 155 och 156 är stängda vid uppstart kommer trycksättning av den bakre drivkammaren 126 att påbörja rörelsen framåt för pistonghammaren 124. Öppning- en 155 skulle därefter öppna under det initiala framåtgà- ende slaget och trycksätta pistongomràdet A1, sàsom i den vanliga arbetscykeln.If the openings 155 and 156 are closed at start-up, pressurization of the rear drive chamber 126 will begin the forward movement of the piston hammer 124. The opening 155 would then open during the initial forward stroke and pressurize the piston area A1, as in the normal operating cycle.

Om pistonghammaren befinner sig vid eller nära sin främre förflyttningsbegränsning skulle öppningarna 153 och 155 vara öppna vid uppstarten. Trycksättning av den bakre tryckkammaren 126 skulle trycksätta pistongomràdet A1 (via öppning 155) 153). Spolventilen 140 skulle förskjutas till sin bakre position och sänka trycket i den bakre drivkammaren 126 och pistongomràdet A2 (via öppningen och medge för pistonghammaren 124 att påbörja ett bakät- gàende slag genom trycksättning av pistongomràdet 136.If the piston hammer is at or near its front displacement limit, the openings 153 and 155 would be open at start-up. Pressurization of the rear pressure chamber 126 would pressurize the piston area A1 (via opening 155) 153). The spool valve 140 would be displaced to its rear position and lower the pressure in the rear drive chamber 126 and the piston area A2 (via the opening and allow the piston hammer 124 to initiate a reverse stroke by pressurizing the piston area 136.

Antag sedan att spolventilen 140 befinner sig vid en mellanliggande position mellan sina främre och bakre fas- ta positioner. Om spolventilen 140 befinner sig tillräck- ligt làngt fram sä att den ringformade kammaren 147 och ringformade kammaren 148 förblir i förbindelse kommer uppstartningsprocessen att vara identisk med den som be- skrivs för spolventilen 140 när den befinner sig i det främsta läget, såsom beskrivits tidigare ovan.Then assume that the flush valve 140 is at an intermediate position between its front and rear fixed positions. If the flush valve 140 is sufficiently far forward that the annular chamber 147 and the annular chamber 148 remain in communication, the start-up process will be identical to that described for the flush valve 140 when it is in the prime position, as described previously above .

Om spolventilen 140 befinner sig vid eller nåra den bakre fasta positionen förhindrar sedan ansatsen 149 kom- munikation mellan den ringformade kammaren 147 och den ringformade kammaren 148. Den bakre drivkammaren 126 kom- mer därmed inte att trycksättas omedelbart vid uppstart.If the flush valve 140 is at or near the rear fixed position, then the shoulder 149 prevents communication between the annular chamber 147 and the annular chamber 148. The rear drive chamber 126 will thus not be pressurized immediately at start-up.

Om pistonghammaren 124 befinner sig vid sin ej visa- de bakersta förflyttningsbegränsning kommer öppningarna 153 och 155 att vara stängda. Öppning 156 skulle vara öp- 10 15 20 25 30 35 524 375 "H'É2 pen. Den öppna öppningen 156 kommunicerar med den främre drivkammaren 134 och skulle trycksätta pistongomràdet A1 via kanalen 154 och den ringformade kammaren 145 samt driva spolventilen 140 till sin främre fasta position.If the piston hammer 124 is at its rearmost displacement limit (not shown), the openings 153 and 155 will be closed. Opening 156 would be open 10 15 20 25 30 35 524 375 "H'É2 pen. The open opening 156 communicates with the front drive chamber 134 and would pressurize the piston area A1 via the channel 154 and the annular chamber 145 and drive the spool valve 140 to its front fixed position.

Den ringformade kammaren 148 skulle nu kommunicera med den ringformade kammaren 147 och trycksätta den bakre drivkammaren 126. Trycksättning av den bakre drivkammaren 126 kommer att låta pistonghammaren 124 starta sitt fram- åtgående slag och påbörja arbetscykeln.The annular chamber 148 would now communicate with the annular chamber 147 and pressurize the rear drive chamber 126. Pressurizing the rear drive chamber 126 will cause the piston hammer 124 to start its forward stroke and begin the duty cycle.

Om pistonghammaren 124 befinner sig i en mellan- liggande axiell position (med öppningen 153 stängd) kan öppningarna 155 och 156 vara öppna eller stängda vid upp- starten. Om endera öppningen 155 eller 156 är öppen då kommer pistongomràdet A1 att trycksättas, endera av den främre drivkammaren 134 via öppningen 156 eller av den bakre drivkammaren 126 via öppningen 155. Spolventilen 140 skulle därigenom drivas till sin främre fasta posi- tion och pistonghammaren 124 skulle slutföra sitt framåt- gående slag och påbörja arbetscykeln.If the piston hammer 124 is in an intermediate axial position (with the opening 153 closed), the openings 155 and 156 may be open or closed at the start-up. If either the opening 155 or 156 is open then the piston area A1 will be pressurized, either by the front drive chamber 134 via the opening 156 or by the rear drive chamber 126 via the opening 155. The flush valve 140 would thereby be driven to its front fixed position and the piston hammer 124 would complete its forward stroke and begin the work cycle.

Om öppningarna 155 och 156 är stängda vid uppstart kommer trycksättning av den främre drivkammaren 134 att starta den bakåtgående rörelsen för pistonghammaren 124 för att påbörja arbetscykeln (den bakre drivkammaren 126 trycksätts inte ännu). Öppningen 156 skulle därefter öpp- na under det initiala bakåtgående slaget och trycksätta pistongomràdet A1 som i den vanliga arbetscykeln.If the openings 155 and 156 are closed at start-up, pressurization of the front drive chamber 134 will initiate the backward movement of the piston hammer 124 to begin the duty cycle (the rear drive chamber 126 is not yet pressurized). The opening 156 would then open during the initial reverse stroke and pressurize the piston area A1 as in the normal operating cycle.

Om pistonghammaren 124 befinner sig vid eller nära sin främre förflyttningsbegränsning skulle öppningarna 153 och 155 vara öppna vid uppstarten. Den bakre driv- kammaren 126 skulle emellertid inte trycksättas, så att trycksättning av den främre drivkammaren 134 kommer att påbörja den bakåtgående rörelsen för pistonghammaren 124 för att starta arbetscykeln.If the piston hammer 124 is at or near its front displacement limit, the openings 153 and 155 would be open at start-up. However, the rear drive chamber 126 would not be pressurized, so that pressurization of the front drive chamber 134 will initiate the backward movement of the piston hammer 124 to start the duty cycle.

Det kommer att inses att hammaren av standard NIN- typ som beskrivits ovan tillverkas under benämningen ”Wa- ter Powered ITH Hammer", WASSARA modell nr W100/W1OOS.It will be appreciated that the hammer of standard NIN type described above is manufactured under the name “Water Powered ITH Hammer”, WASSARA model no. W100 / W1OOS.

Denna hammare har egenskapen att när ingen kraft verkar lO 15 20 25 30 35 524 375 33 pà borrkronan 114 och tryck appliceras pà pistonghammaren 124 spolas den trycksatta vätskan ut ur kanalen genom pi- stonghammaren 124.This hammer has the property that when no force acts on the drill bit 114 and pressure is applied to the piston hammer 124, the pressurized liquid is flushed out of the channel through the piston hammer 124.

Ett exempel pà driftsbegränsning för den vätske- drivna hammaren av standard NIN-typ, t ex ”Water Powered ITH Hammer", WASSARA modell nr. W100/W100S beskriven ovan, belyses i följande tabell 1.An example of an operating limitation for the liquid-powered hammer of standard NIN type, eg "Water Powered ITH Hammer", WASSARA model no. W100 / W100S described above, is illustrated in the following table 1.

Tabell 1 Med en kraft pà minst 300-500 lbs. applicerad mot borrkronan kommer vätskeflödet som erfordras för att ak- tivera hammaren att vara 15 till 20 gallons/min (gpm): 1) om det är önskvärt att INTE AKTIVERA hammaren kommer vätskeflödet att begränsas av: a)att när kraften som verkar pä borrkronan ligger inom ungefär O till 500 lbs. måste flödet be- stämmas till ungefär 10 till 15 gpm: b)att när kraften som verkar pà borrkronan är större än ungefär 500 lbs. bör det maximala flödet bestämmas till ett maximalt flöde (gpm) = 0,03 * kraft (lbs.): 2) om det är önskvärt att AKTIVERA hammaren bör vätskeflödet bestämmas till ett minimumflöde pà: a) minimumflöde (gpm) = 0,03 * kraft (lbs.) Det kommer att inses som ett alternativ att det är möjligt att utforma en vätskedriven hammare sä att hamma- ren inte arbetar när det saknas någon kraft som verkar pà borrkronan. Detta hänvisas allmänt till som ett spol- ningsläge/-position. När hammaren befinner sig i spol- ningspositionen kommer därmed appliceringen av en kraft mot borrkronan som är inom ett normalt arbetsintervall inte att aktivera hammaren. Denna utformning kommer här- efter att hänvisas till som en aggressiv spolutformning av GIN-typ, vilken som ett exempel beskrivs i US-5 014 796.Table 1 With a force of at least 300-500 lbs. applied to the drill bit, the fluid flow required to activate the hammer will be 15 to 20 gallons / min (gpm): 1) if it is desired NOT to ACTIVATE the hammer, the fluid flow will be limited by: a) that when the force acting on the drill bit is within about 0 to 500 lbs. the flow must be determined to be about 10 to 15 gpm: b) that when the force acting on the drill bit is greater than about 500 lbs. the maximum flow should be determined to a maximum flow (gpm) = 0.03 * force (lbs.): 2) if it is desired to ACTIVATE the hammer, the liquid flow should be determined to a minimum flow of: a) minimum flow (gpm) = 0.03 * force (lbs.) It will be appreciated as an alternative that it is possible to design a liquid-powered hammer so that the hammer does not work when there is no force acting on the drill bit. This is generally referred to as a flushing position / position. When the hammer is in the flushing position, the application of a force against the drill bit which is within a normal working interval will thus not activate the hammer. This design will hereinafter be referred to as an aggressive GIN type coil design, which is described as an example in US-5,014,796.

En aggressiv vätskedriven spolhammare av GIN-typ tillverkas av G-Drill AB i Sverige, och är kommersiellt 10 15 20 25 30 35 n. u _ u. m, | o u u. n nu .u ' s: .u u a. u u u u» oc-»v u» f, nu n.. g of» en o. nu 1- . a. uno-e; nun:- u p nu o u I . u u n I c o - u u u: o a v u a . v: q u.- v» o . 34 tillgänglig under modellbeteckningen GIN WlO0/W10OS "G2".An aggressive liquid-driven coil hammer of the GIN type is manufactured by G-Drill AB in Sweden, and is commercially 10 15 20 25 30 35 n. U _ u. M, | o u u. n nu .u's: .u u a. u u u u »oc-» v u »f, nu n .. g of» en o. nu 1-. a. uno-e; nun: - u p nu o u I. u u n I c o - u u u: o a v u a. v: q u.- v »o. 34 available under the model designation GIN WlO0 / W10OS "G2".

Säsom diskuterats ovan med hänvisning till den vätske- drivna hammaren av standard NIN-typ är den aggressiva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ som hänvisas till häri vanligtvis också utformad för att manövreras med re- lativt rent vatten som drivvätska. Det kommer att inses att när man använder borrvätska för att driva hammaren kan den vätskedrivna hammaren av standard GIN-typ modifi- eras. De interna spelen och materialen som används för att konstruera GIN-hammaren kan t ex modifieras så att hammaren arbetar pà rätt sätt vid den relativt högre vis- kositeten och de relativt höga nivåerna av föroreningar som vanligtvis finns i borrvätska.As discussed above with reference to the standard NIN-type liquid-powered hammer, the aggressive GIN-type liquid-powered flush hammer referred to herein is usually also designed to be operated with relatively clean water as the propellant. It will be appreciated that when drilling fluid is used to drive the hammer, the standard GIN type fluid driven hammer may be modified. The internal clearances and materials used to construct the GIN hammer can, for example, be modified so that the hammer works properly at the relatively higher viscosity and the relatively high levels of contaminants that are usually found in drilling fluid.

Fig. 23a, 23b och 24 visar en aggressiv vätskedriven spolhammare av GIN-typ som allmänt betecknas med 400. Ef- tersom en kort beskrivning av hammaren 400 kommer att presenteras häri kan en ytterligare beskrivning av hamma- ren 400 hittas i US-5 014 796. Med hänvisning nu till fig. 23a och 23b visas där ett hölje 418 till en bergs- borr 410 som består av ett förlängt cylindriskt rör med vanligtvis relativt jämn tjocklek, vilken har en inre ringformad stödjepunkt 413. En cylinder 411, som är före- trädesvis integrerad med ventilhuset 412, upptas i höljet 418 och stöds av radiellt delade ringstrukturer 414 och 415 som vilar mot stödjepunkten 413. Cylindern 411 är fixerad axiellt i höljet 418 av ett rörformat cylinderfo- der 416 som sträcker sig mellan den bakre frontytan pà ventilhuset 412 och ett ej visat bakre stöd. Cylinderfod- ret 416 är stadigt gängat mot en bakre del av höljet 418 och anpassat för att överföra rotation till höljet 418 pà ett konventionellt sätt.Figs. 23a, 23b and 24 show an aggressive liquid-driven coil hammer of the GIN type generally designated 400. Since a brief description of the hammer 400 will be presented herein, a further description of the hammer 400 can be found in US-5,014 Referring now to Figs. 23a and 23b, there is shown a housing 418 for a rock drill 410 consisting of an elongated cylindrical tube of generally relatively uniform thickness, which has an inner annular support point 413. A cylinder 411, which is preceded by stepwise integrated with the valve housing 412, is received in the housing 418 and is supported by radially divided ring structures 414 and 415 resting against the support point 413. The cylinder 411 is fixed axially in the housing 418 by a tubular cylinder liner 416 extending between the rear front surface of the valve housing 412 and a rear support (not shown). The cylinder liner 416 is firmly threaded against a rear portion of the housing 418 and adapted to transmit rotation to the housing 418 in a conventional manner.

Insidan av cylinderfodret 418 formar en öppning 417, som vanligtvis är anordnat med vanliga borrör som använ- der en vätska med högt tryck, företrädesvis vatten. Vatt- net tillförs via det bakre stödet och öppningen och an- vänds för att driva borren som skall gà ner i hàlet. 10 15 20 25 30 35 I.. n. u n »a n n. n n u . v n. .n o o. 1 n q n. o.. .. q ~ nu ~. -. |.o u o.. v. v., » n. v. . -. ann.. ...u- . . n. . 1 u . .u o . . f - . 1 n nu .The inside of the cylinder liner 418 forms an opening 417, which is usually provided with ordinary drill pipes which use a high pressure liquid, preferably water. The water is supplied via the rear support and the opening and is used to drive the drill that is to go down into the hole. 10 15 20 25 30 35 I .. n. U n »a n n. N n u. v n. .n o o. 1 n q n. o .. .. q ~ nu ~. -. | .o u o .. v. v., »n. v.. -. ann .. ... u-. . n. 1 h. .u o. . f -. 1 n nu.

L - - u - g . u - u” n a , 35 I fig. 23b visas fragmentariskt en borrkrona 420 som är förskjutningsbart upptagen och kvarhållen i en hylsa 421 som är gängad mot den främre änden av höljet 418. Ett mothàll 419 hos borrkronan 420 sticker in i ett ring- format spår 422 hos hylsan 421. I riktning bakåt från spåret 422 är anordnad en styrlagring 423 i hylsan 421.L - - u - g. Fig. 23b fragmentarily shows a drill bit 420 which is slidably received and retained in a sleeve 421 which is threaded towards the front end of the housing 418. An abutment 419 of the drill bit 420 protrudes into an annular shape. groove 422 of the sleeve 421. In the rearward direction from the groove 422, a guide bearing 423 is arranged in the sleeve 421.

Borrkronan 420 har den vanliga genomspolningskanalen 424 däri som leder till dess arbetsände och den vanliga ej visade förbindningen med splines är anordnad mellan hyl- san 421 och borrkronan 420, varigenom rotation överförs till denna från höljet 418.The drill bit 420 has the usual flushing channel 424 therein which leads to its working end and the usual connection (not shown) with splines is arranged between the sleeve 421 and the drill bit 420, whereby rotation is transmitted to it from the housing 418.

En avlàng kammare 425 formas av höljet 418 och sträcker sig mellan styrlagret 423 hos borrkronehylsan 421 och de uppdelade ringstrukturerna 414 och 415 hos cy- lindern 411. Kammaren 425 hålls ständigt vid ett lägre vätsketryck, d v s avlastar trycket tack vare en eller flera avlastningskanaler 426 som ansluter kammaren 425 med det ringformade spåret 422 som kommunicerar med spol- ningskanalen 424 i borrkronan 420.An elongate chamber 425 is formed by the housing 418 and extends between the guide bearing 423 of the drill bit sleeve 421 and the divided annular structures 414 and 415 of the cylinder 411. The chamber 425 is constantly maintained at a lower fluid pressure, i.e. relieves the pressure due to one or more relief channels. connects the chamber 425 with the annular groove 422 which communicates with the flushing channel 424 in the drill bit 420.

En hammare 428 kan röra sig fram och tillbaka i höl- jet 418 för att upprepade gånger leverera slag mot mot- hållet 419 hos borrkronan 420. På den bakre delen och fö- reträdesvis i den bakre änden av hammaren 420 är anordnat en drivpistong 429. Den stötande främre änden hos hamma- ren 428 är utformad som en axeltapp 430 som är glidbart upptagen i styrlagret 423 hos hylsan 421. En cylindrisk, förstorad hammardel 432 är anordnad så att den kan röra sig fram och tillbaka i kammaren 425. Den diametrala för- storingen 432 har som funktion att öka slagenergin för hammaren 428 och har en tillräcklig spalt inuti kammaren 425 för att medge huvudsakligen ohindrad rörelse för lágtrycksvätska mellan ändarna i kammaren 425 när hamma- ren 428 rör sig fram och tillbaka.A hammer 428 can reciprocate in the housing 418 to repeatedly deliver blows to the retainer 419 of the drill bit 420. A drive piston 429 is provided on the rear portion and preferably in the rear end of the hammer 420. The abutting front end of the hammer 428 is formed as a shaft pin 430 which is slidably received in the guide bearing 423 of the sleeve 421. A cylindrical, enlarged hammer part 432 is arranged so that it can move back and forth in the chamber 425. The diametrical for the function 432 has the function of increasing the impact energy of the hammer 428 and has a sufficient gap inside the chamber 425 to allow substantially unobstructed movement of low pressure liquid between the ends of the chamber 425 when the hammer 428 moves back and forth.

En reducerad halsdel 431 är anordnad mellan pistong- en 429 och den förstorade hammardelen 422 och har före- trädesvis en diameter som är lika med diametern hos axel- tappen 430. Halsdelen 431 omslutes tätande av de radiellt 10 15 20 25 30 35 524 avs .JO uppdelade ringstrukturerna 414, 415 och kan röra sig fritt fram och tillbaka däri.A reduced neck portion 431 is disposed between the piston 429 and the enlarged hammer portion 422 and preferably has a diameter equal to the diameter of the shaft pin 430. The neck portion 431 is sealingly enclosed by the radially 524 sections. JO divided the ring structures 414, 415 and can move freely back and forth therein.

En axiell spolningskanal 434 sträcker sig centralt genom hammaren 428 och har vid sin bakre del ett försto- rat borrhàl 435 inuti pistongen 429, vilket är tätande förskjutningsbart i en central làgtrycks- eller avlast- ningskanal 438, vilken koaxiellt bildar del av eller är pàmonterad cylindern 411. Kanalen 438 är i öppen förbin- delse med den centrala pistongkanalen 434 och med insidan av ventilhuset 412.An axial flushing channel 434 extends centrally through the hammer 428 and has at its rear part an enlarged bore 435 inside the piston 429, which is sealingly displaceable in a central low pressure or relief channel 438, which coaxially forms part of or is mounted on the cylinder. 411. The channel 438 is in open communication with the central piston channel 434 and with the inside of the valve housing 412.

Pistongen 429 är glidbart och tätande upptagen i cy- lindern 411 och formar en drivkammare 439 däri som vetter mot den bakre ändytan 440 hos pistongen 429, vilken kam- mare 439 används för att driva hammaren 428 framåt i sitt arbetsslag.The piston 429 is slidably and sealingly received in the cylinder 411 and forms a drive chamber 439 therein facing the rear end surface 440 of the piston 429, which chamber 439 is used to propel the hammer 428 forward in its working stroke.

Runt den reducerade halsdelen 431 är anordnat en motsatt cylinderkammare 441 som vetter mot en ringformad motsatt drivyta 442, vilken är mindre än drivytan 440 och är anpassad för att tvinga pistongen 429 i riktning bakåt för att utföra ett returslag för hammaren 428.Arranged around the reduced neck portion 431 is an opposite cylinder chamber 441 facing an annular opposite drive surface 442, which is smaller than the drive surface 440 and is adapted to force the piston 429 in the rearward direction to perform a return stroke of the hammer 428.

Ventilhuset 412 har ett axiellt borrhàl 445 i vilket en rörformad reglerventil 446 (företrädesvis en spol- ventil) är rörlig fram och àter. Insidan av regler- ventilen 446 är permanent öppen mot kanalen 438 och hålls sålunda kvar vid det lägre vätsketrycket i spolkanalerna 434 och 424. Reglerventilen 446 har en differential- pistong 447 som är tätande och glidbart upptagen i det axiella borrhàlet 445, vilket förslutes av ett lock 448 som är gängat mot huset 412. Locket 448 upptar glidbart och tätande däri en övre kant 449 hos reglerventilen 446.The valve housing 412 has an axial bore 445 in which a tubular control valve 446 (preferably a flush valve) is reciprocable. The inside of the control valve 446 is permanently open to the channel 438 and is thus retained at the lower liquid pressure in the flushing channels 434 and 424. The control valve 446 has a differential piston 447 which is sealing and slidably received in the axial bore 445, which is closed by a lid 448 which is threaded against the housing 412. The lid 448 slidably and sealingly receives therein an upper edge 449 of the control valve 446.

Den motsatta änden till reglerventilen utgör en nedre kant 451. En reducerad midja 452 är anordnad mellan den nedre kanten 451 och differentialpistongen 447. Den yttre diametern pá den nedre kanten 451 är nàgot större än den yttre diametern pá den övre kanten 449 och nàgot mindre än diametern för borrhàlet 445. Borrhàlet 445 avslutas av en mellanliggande krage 450. Utstickande styrflikar 454 10 15 20 25 30 35 524 575 ïfïsïšf 3/ (se fig. 24) är anordnade pà den axiella frontytan för den nedre kanten 451 och fungerar som styrningar när re- glerventilen 446 rör sig fram och tillbaka mellan posi- tionen i fig. 23a, i vilken den nedre kanten 451 tätar mot den nedre kragen 453, och positionen i fig. 24, i vilken den nedre kanten 451 tätar mot den mellanliggande kragen 450.The opposite end of the control valve is a lower edge 451. A reduced waist 452 is disposed between the lower edge 451 and the differential piston 447. The outer diameter of the lower edge 451 is slightly larger than the outer diameter of the upper edge 449 and slightly smaller than the diameter of the bore 445. The bore 445 is terminated by an intermediate collar 450. Protruding guide tabs 454 10 15 20 25 30 35 524 575 ïfïsïšf 3 / (see Fig. 24) are arranged on the axial front surface of the lower edge 451 and act as guides when the control valve 446 reciprocates between the position in Fig. 23a, in which the lower edge 451 seals against the lower collar 453, and the position in Fig. 24, in which the lower edge 451 seals against the intermediate collar 450 .

Vätskekanaler 458 ansluter högtrycksöppningen 417 via grenkanaler 459 med ventilhàlet 445 för att ge ett konstant tryck pà undersidan av differentialventil- pistongen 447, varigenom reglerventilen 446 trycks i riktning mot den bakre positionen som visas i fig. 24.Fluid channels 458 connect the high pressure port 417 via manifolds 459 with the valve hole 445 to provide a constant pressure on the underside of the differential valve piston 447, thereby pushing the control valve 446 toward the rear position shown in Fig. 24.

Vätskekanalen 460 ansluter den övre delen av driv- cylinderkammaren 439 med det ringformade interna spåret 455 i ventilhuset 412.The fluid passage 460 connects the upper portion of the drive cylinder chamber 439 to the annular internal groove 455 in the valve housing 412.

Under drift anpassas reglerventilen 446 till att röra sig fram och tillbaka som svar pà rörelsen för ham- maren 428, och, mer specifikt, som svar pá positionen för reglerspàret 433 pà pistongen 429. Mot denna ände sträck- er sig reglerkanaler 461, såsom visas i fig. 23a och 24, för att ansluta en reglerkammare 480 som är placerad vid den övre änden av ventilhàlet 445 med cylinderväggen mel- lan kamrarna 439 och 441. Dessa kamrar är i linje med pi- stongens reglerspàr 433, vilket, såsom visas i positionen i fig. 23a, ansluter reglerkanalerna 461 till vätskekana- lerna 462 som leder till làgtryckskammaren 425. Vid av- lastning av den övre änden av ventilhàlet 445 bringar den ovan nämnda uppàtriktade ventilförspänningen reglerventi- len 446 upp till dess position i fig. 24, varvid den ned- re ventilkanten 451 tätar mot den mellanliggande kanten 450.During operation, the control valve 446 is adapted to reciprocate in response to the movement of the hammer 428, and, more specifically, in response to the position of the control groove 433 on the piston 429. Towards this end, control channels 461 extend, as shown in Figs. 23a and 24, to connect a control chamber 480 located at the upper end of the valve hole 445 with the cylinder wall between the chambers 439 and 441. These chambers are aligned with the piston control groove 433, which, as shown in position in Fig. 23a, the control channels 461 connect to the fluid channels 462 leading to the low pressure chamber 425. Upon unloading the upper end of the valve hole 445, the above-mentioned upwardly directed valve bias brings the control valve 446 up to its position in Fig. 24, wherein the lower valve edge 451 seals against the intermediate edge 450.

När hammaren 428 i fig. 23b sålunda träffar mot- hållet 419 och den övre änden av ventilhàlet 445 avlastas då bringar det högre trycket, som överförs fràn öppningen 417 via kanaler 458 och 459 till den nedre änden av ven- tilhàlet 445, reglerventilen 446 till positionen i fig. 24. I detta ögonblick och till dess att hammaren 428 un- 10 15 20 25 30 35 38 der sin uppåtgående förspänning har förflyttats till po- sitionen i fig. 24 kommer drivkammaren 439 att tömmas ut till kanalen 438 via kanalerna 460 och den öppna nedre kanten 453. Den utströmmande vätskan leds genom kanalerna 434 och 424 för att spola ur hålet som borras i berget av borrkronan 420.Thus, when the hammer 428 of Fig. 23b strikes the stop 419 and the upper end of the valve hole 445 is relieved, the higher pressure transmitted from the opening 417 via channels 458 and 459 to the lower end of the valve cavity 445 brings the control valve 446 to the position in Fig. 24. At this moment and until the hammer 428 under its upward bias has been moved to the position in Fig. 24, the drive chamber 439 will be discharged to the channel 438 via the channels 460 and the open lower edge 453. The effluent is passed through the channels 434 and 424 to flush out the hole drilled in the rock by the drill bit 420.

När reglerkanalen 433 hos pistongen 429 når den bak- re positionen i fig. 24 ansluter den grenkanalerna 463, vilka leder från högtryckskanalerna 458, med kanalerna 461. Detta trycksätter änden av ventilhålet 445. Beroende på skillnaden i diameter mellan ventilkanterna 459 och 451 är den bakre ytan hos differentialventilpistongen 447 större än den motsatta nätytan som ger den konstanta bak- åtriktade förspänningen på ventilpistongen 447, och som en följd bringas reglerventilen bakåt mot positionen i fig. 23a. Den mellanliggande ventilkanten 450 öppnas här- vid och drivcylinderkammaren 439 ansluts till högt väts- ketryck via kanalerna 458 och 459, ventilmidjan 452 och kanalerna 460. Som en följd tvingas hammaren 428 att ut- föra sitt arbetsslag för att slå på mothàllet 419 hos borrkronan, se fig. 23b. Den ovan beskrivna operationen upprepas sedan.When the control channel 433 of the piston 429 reaches the rear position in Fig. 24, it connects the branch channels 463, which lead from the high pressure channels 458, to the channels 461. This pressurizes the end of the valve hole 445. Depending on the difference in diameter between the valve edges 459 and 451, the rear surface of the differential valve piston 447 is larger than the opposite mesh surface which provides the constant rearward bias of the valve piston 447, and as a result the control valve is brought back towards the position in Fig. 23a. The intermediate valve edge 450 is hereby opened and the drive cylinder chamber 439 is connected to high fluid pressure via the channels 458 and 459, the valve waist 452 and the channels 460. As a result, the hammer 428 is forced to perform its work stroke to strike the abutment 419 of the drill bit, see Fig. 23b. The operation described above is then repeated.

I en upphöjd position för bergsborren kommer borr- kronan 420 att sjunka i riktning framåt något fràn posi- tionen som visas i fig 23b. Den förstorade delen 432 hos hammaren 428 grips vid ett sådant ögonblick och hammaren stoppas och nedsänkes till ett främre hål 466 i kammaren 425. Samtidigt öppnas högtrycksgrenkanalerna 463 för att driva kammaren 439. Kammaren 439 avlastas för kraftig vätskespolning via hàl 467 (anordnade i väggkanalen 438) in i kanalen 438 med syfte att ändra anslagsenergin hos den utsatta bergsborren.In a raised position of the rock drill, the drill bit 420 will sink in the forward direction slightly from the position shown in Fig. 23b. The enlarged portion 432 of the hammer 428 is gripped at such a moment and the hammer is stopped and lowered to a front hole 466 in the chamber 425. At the same time, the high pressure manifolds 463 are opened to drive the chamber 439. The chamber 439 is relieved of vigorous liquid flushing through the hole 467 ) into the channel 438 for the purpose of changing the impact energy of the exposed rock drill.

Kammaren 425 kan kombineras med hammare som har för- storade delar 432 med varierande längd. En sådan möjlig- het indikeras av fantomlinjer för en hammare 468 i fig. 23b. 10 15 20 25 30 35 524 375 39 Vatten kan tillföras öppningen 417 vid ungefär 180 bar (18 MPa). fram- och ätergàende rörelse utjämnas normalt sett genom Varierande vätskebehov under hammarens kompression och äterexpansion av vattenpelaren i rören som tillför bergsborren 410 vätska, varigenom användning- en av gasfyllda nedhàlsackumulatorer undvikes.The chamber 425 can be combined with hammers which have enlarged parts 432 of varying length. Such a possibility is indicated by phantom lines for a hammer 468 in Fig. 23b. Water can be supplied to the opening 417 at approximately 180 bar (18 MPa). reciprocating motion is normally equalized by varying fluid requirements during hammer compression and re-expansion of the water column in the pipes supplying the drill 410 fluid, thereby avoiding the use of gas-filled downhole accumulators.

Med ett vattentryck pà 180 bar (18 MPa) och en borr- höljesdiameter pà t ex 96 mm medger den nya ventil- utformningen en anslagsenergi pâ ungefär 25-30 kW och en utblàsningsfrekvens nära 60 Hertz. Vattenförbrukningen pà ungefär 150-200 l/min ger en spolningsvattenhastighet pà mer än 0,6 m/sek, vilken vid en uppnàdd hàldiameter av 116 mm är tillräcklig för att effektivt ta bort skräp vid vertikal borrning.With a water pressure of 180 bar (18 MPa) and a drill casing diameter of eg 96 mm, the new valve design allows an impact energy of approximately 25-30 kW and a blow-out frequency close to 60 Hertz. The water consumption of approximately 150-200 l / min gives a flushing water speed of more than 0.6 m / sec, which at an achieved holding diameter of 116 mm is sufficient to effectively remove debris during vertical drilling.

Det kommer att inses att hammaren av standard GIN- typ som beskrivs ovan inkluderar egenskapen att när ingen kraft verkar pà borrkronan 420 och tryck appliceras mot pistonghammaren 428 spolas den trycksatta vätskan ut ur kanalen genom pistonghammaren 428.It will be appreciated that the standard GIN type hammer described above includes the property that when no force acts on the drill bit 420 and pressure is applied to the piston hammer 428, the pressurized liquid is flushed out of the channel through the piston hammer 428.

Ett exempel pà arbetsbegränsningar för en vätskedri- ven hammare av standard GIN-typ, t ex modellen med nr.An example of work restrictions for a liquid-powered hammer of standard GIN type, eg the model with no.

GIN W100/WlOOS ”G2” som beskrivs ovan, beskrivs i följande tabell 2.GIN W100 / WlOOS “G2” as described above is described in the following Table 2.

Tabell 2 1) Om det är önskvärt att INTE AKTIVERA hammaren, utförs följande sekvens: a) Reducering av kraften till ungefär noll; b) Användning av ett vätskeflöde i en storlek av 15 gpm till vätskehammaren, vilket resul- terar i att hammaren växlar till spolnings- positionen; c) Reglering av vätskeflödet och tryckkraften som verkar pà borrkronan sà att: minimumflödet (gpm)=0,025 x kraft (lbs.); eller maximala kraften (lbs.)=40 x flödet (gpm). lO 15 20 25 30 35 524 575 40 2) Om det är önskvärt att AKTIVERA hammaren utförs följande sekvens: a) Reducering av vätskeflödet till hammaren till ungefär noll; b) Användning av en kraft på minst 500 lbs. c) Användning av ett vätskeflöde pà minst 15 Qpm; d) och sedan reglera så att; minimumkraften (lbs.)=4O x flödet (9Pm); eller maximala flödet (lbs.).Table 2 1) If it is desirable NOT to ACTIVATE the hammer, perform the following sequence: a) Reduce the force to approximately zero; b) Use of a liquid flow in a size of 15 gpm to the liquid hammer, which results in the hammer switching to the flushing position; c) Regulation of the fluid flow and the compressive force acting on the drill bit so that: the minimum flow (gpm) = 0.025 x force (lbs.); or maximum force (lbs.) = 40 x the flow (gpm). 10 15 20 25 30 35 524 575 40 2) If it is desired to ACTIVATE the hammer, perform the following sequence: a) Reduce the liquid flow to the hammer to approximately zero; b) Use of a force of at least 500 lbs. c) Use of a liquid flow of at least 15 Qpm; d) and then regulate so that; minimum force (lbs.) = 4O x the flow (9Pm); or maximum flow (lbs.).

Med hänvisning nu till fig. 25, i en utförandeform, (gpm)= 0,025 x kraften inkluderar ett borrhuvud 210, vilket är konstruerat i en- lighet med principerna för den föreliggande uppfinningen, som huvudsakliga komponenter, ett sondhàllar/hus 214, en vätskedriven hammare 216 och ett borrkroneaggregat 218 som är anslutet med framände mot bakände, såsom visas.Referring now to Fig. 25, in one embodiment, (gpm) = 0.025 x the force includes a drill bit 210, which is constructed in accordance with the principles of the present invention, as main components, a probe holder / housing 214, a fluid driven hammer 216 and a drill bit assembly 218 connected with front end to rear end, as shown.

Borrhuvudet 210 kan också inkludera en startstàng 212.The drill head 210 may also include a starter rod 212.

Startstángen 212 ansluter vid en bakre del 213 till en konventionell borrlina som drivs av en riktningsborrma- skin. I en utförandeform matas borrvätska genom borrli- nan, startstàngen 212 och genom en kanal i sondhàllaren 214. Vätskan används också för driva den vätskedrivna hammaren 216.The starting rod 212 connects at a rear part 213 to a conventional drilling line driven by a directional drilling machine. In one embodiment, drilling fluid is fed through the drilling line, the starting rod 212 and through a channel in the probe holder 214. The fluid is also used to drive the fluid driven hammer 216.

Borrkroneaggregatet 218 inkluderar en borrkrona 219A med en rad skärtänder 22OA och en borrkroneaxel 221A (se fig. 25B), vilken används för att montera borrkronan 219A mot den främre änden av den vätskedrivna hammaren 216.The drill bit assembly 218 includes a drill bit 219A with a row of cutting teeth 22OA and a drill bit shaft 221A (see Fig. 25B), which is used to mount the drill bit 219A toward the front end of the fluid driven hammer 216.

Borrkronan 219A är löstagbart monterad mot axeln 221A med hjälp av làspinnar som är införda genom tvärgàende häl 223. I en utförandeform av uppfinningen är vinklade öpp- ningar 222A (se fig. 25B) anordnade i borrkroneaggregatet 218 för att spruta ut använd vätska fràn den vätskedrivna hammaren 216 ut ur den främre delen av borrkronan 219A.The drill bit 219A is releasably mounted to the shaft 221A by means of locking pins inserted through transverse heels 223. In one embodiment of the invention, angled openings 222A (see Fig. 25B) are provided in the drill bit assembly 218 to eject used fluid from the fluid driven the hammer 216 out of the front portion of the drill bit 219A.

Borrvätskan som kommer ut ur de vinklade öppningarna 222A 10 15 20 25 30 35 tfl NJ 4> LN \J LH 41 används för att transportera bort borrspàn som består av jordmån och/eller bergspån från borrkronans bana.The drilling fluid coming out of the angled openings 222A 10 15 20 25 30 35 t fl NJ 4> LN \ J LH 41 is used to transport drilling chips consisting of soil and / or rock chips from the path of the drill bit.

I en utförandeform anordnas ett borrhuvud 210 som har en sondhållare 214, varvid sondhàllaren 214 inklude- rar en kopplingsdel. I en utförandeform av uppfinningen är kopplingsdelen en gängad del 250, vilken är anpassad för att ansluta mot en gängad ände hos den vätskedrivna hammaren 216. Det kommer att inses, såsom diskuterats ovan, att en splinesförbindning kan användas för att an- sluta sondhållaren 214 mot endera änden av den vätske- drivna hammaren 216 och startstången 212. Samma typ av låspinneförbindning, utan splines, kan användas för att montera borrkronan 219A mot axeln 221A.In one embodiment, a drill head 210 is provided which has a probe holder 214, the probe holder 214 including a coupling part. In one embodiment of the invention, the coupling member is a threaded member 250 which is adapted to connect to a threaded end of the liquid driven hammer 216. It will be appreciated, as discussed above, that a spline connection may be used to connect the probe holder 214 to either end of the fluid driven hammer 216 and the starter rod 212. The same type of locking pin connection, without splines, can be used to mount the drill bit 219A to the shaft 221A.

Med fortsatt hänvisning till fig. 25 och 25A är den gängade änden 250 anordnad så att en centrumlinje eller längsgående axel ”l” hos den gängade änden 250 (den böjda axeln) definierar en vinkel 6 med den längsgående axeln ”L” hos borrlinan. Vinkeln 9 kan variera från ungefär O,5° till ungefär 2° och är vanligtvis runt 1,5°. Det kommer emellertid att inses att vinkeln 6 begränsas av det faktum att borrhuvudet 210 kan användas för borrning genom både fast berg och kompressibla jordmåner. Med and- ra ord, när man borrar i fast berg kan vinkeln för den böjda axeln inte överstiga ett förutbestämt värde så att borrhuvudet 210 inte fastnar i borrhålet. Det kommer ock- så att förstås att den längsgående medel-/genomsnitts- axeln L till borrlinan vanligtvis kan bestämmas nära el- ler vid sondhàllaren 214 och startstången 212.With further reference to Figs. 25 and 25A, the threaded end 250 is arranged so that a centerline or longitudinal axis "1" of the threaded end 250 (the curved axis) defines an angle med with the longitudinal axis "L" of the drill line. The angle kan can vary from about 0.5 ° to about 2 ° and is usually around 1.5 °. It will be appreciated, however, that the angle. Is limited by the fact that the drill head 210 may be used for drilling through both solid rock and compressible soils. In other words, when drilling in solid rock, the angle of the curved shaft cannot exceed a predetermined value so that the drill head 210 does not get stuck in the borehole. It will also be appreciated that the longitudinal mean / average axis L of the drill string can usually be determined close to or at the probe holder 214 and the starting rod 212.

Den vätskedrivna hammaren 216 kopplas till sondhàl- laren 214 så att längden på den vätskedrivna hammaren 216 bildar en vinkel 9 med den längsgående axeln ”L” till borrlinan. Vinkeln 9 ger en förskjutning (eller böjd axel) för styrning av borrhuvudet 210. Fackmännen inom området kommer enkelt att inse att den pneumatiska hamma- ren 216 också kan anslutas till den gängade änden 250 hos sondhàllaren 214 på ett liknande sätt. 10 15 20 25 30 35 524 375 ¿..:,..:¿ m; a .v nu; v 42 Vid borrning i kompressibelt material, såsom jord- män, kan operatören böja av eller styra borrhuvudet 210 iväg från en rak bana i en önskad avvikelseriktning genom att använda den böjda axeln som bildas av sondhàllaren 210 och den vätskedrivna hammaren 216. Det kan, om man borrar i jordmàn längs en huvudsakligen horisontell rikt- ning, t ex vara önskvärt att leda om borrhuvudet 210 i en huvudsakligen uppátriktad riktning. Detta kan uppnås ge- nom att först rotera hela borrlinan sà att delen hos den vätskedrivna hammaren 216, vilken sträcker sig längst bort fràn den längsgående axeln ”L” hos borrlinan, riktas mot den önskade avvikelseriktningen. Vid placering av borrhuvudet 210 i den rätta avvikelseorienteringen förs borrhuvudet 210 framåt genom att inducera borrkrafter från riktningsborrmaskinen. I överensstämmelse med detta avviker banan för borrhuvudet 210 enligt orienteringen för den vätskedrivna hammaren 216. Denna styroperation liknar den som används när borrhuvudet är utrustat med en böjd del för avlänkning eller styrning av borrlinan.The liquid-driven hammer 216 is coupled to the probe holder 214 so that the length of the liquid-driven hammer 216 forms an angle med with the longitudinal axis "L" of the drill line. The angle ger provides a displacement (or curved axis) for guiding the drill head 210. Those skilled in the art will readily appreciate that the pneumatic hammer 216 may also be connected to the threaded end 250 of the probe holder 214 in a similar manner. 10 15 20 25 30 35 524 375 ¿..:, ..: ¿m; a .v nu; When drilling in compressible material, such as earthworks, the operator can bend or steer the drill head 210 away from a straight path in a desired deviation direction using the bent shaft formed by the probe holder 210 and the liquid driven hammer 216. It may, if drilling in soil along a substantially horizontal direction, for example it may be desirable to redirect the drill head 210 in a substantially upward direction. This can be achieved by first rotating the entire drill line so that the part of the liquid-driven hammer 216, which extends furthest from the longitudinal axis "L" of the drill line, is directed towards the desired deviation direction. When placing the drill head 210 in the correct deviation orientation, the drill head 210 is advanced by inducing drilling forces from the directional drill. Accordingly, the path of the drill bit 210 deviates according to the orientation of the fluid driven hammer 216. This control operation is similar to that used when the drill head is equipped with a curved portion for deflecting or guiding the drill line.

Det kommer att inses av fackmännen inom omràdet att borrhuvudet 210 kan avlänkas eller styras i den önskade riktningen genom att använda varierande tekniker som beror pà egenskaperna hos mediumet som borras. För att t ex vika av eller styra borrhuvudet 210 när man borrar genom kompressibel jordmàn roteras borrhuvudet 210 van- ligtvis inte och den vätskedrivna hammaren 216 kan eller behöver inte manövreras. Andra jordmànstyper har emeller- tid egenskaper som innebär att för att kunna böja av borrhuvudet 210 i den lämpliga riktningen kan eventuellt enbart tryckkraften (t ex trycket) från borrlinan inte vara tillräckligt för att böja av borrhuvudet 210. Därför skulle det, i vissa typer av jordmàner, vara önskvärt att utdela slag mot borrkronan 219A genom att använda den vätskedrivna hammaren 216 medan man ändrar riktning i jordmànen. Å andra sidan, vid borrning i fast berggrund, rote- ras borrhuvudet 210 vanligtvis inte och avvikelsen eller 10 15 20 25 30 35 524 375 45 styrningen av borrhuvudet 210 uppnås genom att slå på borrkronan 2l9A med den vätskedrivna hammaren 216. Borr- huvudet 210 ändrar sedan riktning i den fasta berggrunden genom att använda huvudsakligen samma sluttningsmetod (eng. ”shelving method”) som beskrivs ovan genom att an- vända den pneumatiska hammaren 16. Till exempel genom att bearbeta en form som är nästan cirkulär men lämna en strimla eller remsa berg kvar på botten och upprepa pro- cessen många gånger. Sluttningsmetoden som beskrivs ovan ger en trappstegsform med avsmalnande upphöjningar och raka steg av typen som visas i fig. 16. Påverkan från remsan ändrar lutningen på borrhuvudet, såsom beskrivs ovan, och hjälper till att ändra vinkelinklinationen.It will be appreciated by those skilled in the art that the drill head 210 may be deflected or guided in the desired direction using various techniques depending on the properties of the medium being drilled. For example, to unfold or guide the drill head 210 when drilling through compressible soil, the drill head 210 is usually not rotated and the liquid hammer 216 may or may not need to be operated. Other types of soil, however, have properties which mean that in order to be able to bend the drill head 210 in the appropriate direction, the pressure force (eg the pressure) from the drill line alone may not be sufficient to bend the drill head 210. Therefore, in some types of soils, it may be desirable to apply blows to the drill bit 219A by using the liquid hammer 216 while changing the direction of the soils. On the other hand, when drilling in solid bedrock, the drill head 210 is usually not rotated and the deviation or control of the drill head 210 is achieved by striking the drill bit 219A with the liquid driven hammer 216. The drill head 210 then changes direction in the solid bedrock by using essentially the same shelving method as described above by using the pneumatic hammer 16. For example, by machining a shape that is almost circular but leaving a strip or strip rocks left on the bottom and repeat the process many times. The slope method described above provides a stepped shape with tapered elevations and straight steps of the type shown in Fig. 16. The action of the strip changes the inclination of the drill head, as described above, and helps to change the angular inclination.

Det kan också finnas andra typer av jordmåner med egenskaper så att borrhuvudet 210 kan roteras runt en båge som är mindre än 360 grader (och/eller bibehàllas stationär) medan det samtidigt utdelas slag på borrkronan 2l9A med den vätskedrivna hammaren 216 för att ändra riktning i jordmånen. Återigen kan denna procedur uppnås genom att använda huvudsakligen samma sluttningsmetod som beskrivs ovan vid användning av den pneumatiska hammaren 16. Under vissa förhållanden, medan borrsträngen kan ro- teras under avböjningen eller styrproceduren, behövs emellertid inte slagen från den vätskedrivna hammaren 216.There may also be other types of soils with properties so that the drill head 210 can be rotated about an arc less than 360 degrees (and / or maintained stationary) while simultaneously delivering blows on the drill bit 219A with the liquid driven hammer 216 to change direction in the soil. Again, this procedure can be achieved by using substantially the same slope method as described above when using the pneumatic hammer 16. Under certain conditions, while the drill string can be rotated during the deflection or control procedure, however, the blows from the liquid driven hammer 216 are not required.

Med hänvisning till figur 25B visas en vy i sektion av borrkroneaggregatet 218. I en utförandeform av uppfinningen placeras borrkroneaggregatet 218 i en hylsa 217 som har en inre yta 221 anpassad för att uppta borr- kroneaggregatet 218 och en yttre yta 223 som är anpassad att upptas av den distala änden hos den vätskedrivna ham- maren 216. Det kommer att inses att den inre ytan hos hylsan 217 kan förses med olika egenskaper för att uppta en borrstång 221A, såsom splines som liknar splinsen 72B hos borrstången 21A, såsom diskuteras ovan. Vidare kan den yttre ytan 223 på hylsan 217 anordnas med gängor för 10 15 20 25 30 35 524 375 44 att ansluta borrkroneaggregatet 218 till den distala än- den hos den vätskedrivna hammaren 216 som har ett matchande set gängor anordnade däri.Referring to Figure 25B, a sectional view of the drill bit assembly 218. In one embodiment of the invention, the drill bit assembly 218 is placed in a sleeve 217 having an inner surface 221 adapted to receive the drill bit assembly 218 and an outer surface 223 adapted to receive of the distal end of the fluid driven hammer 216. It will be appreciated that the inner surface of the sleeve 217 may be provided with various properties to receive a drill rod 221A, such as splines similar to the spline 72B of the drill rod 21A, as discussed above. Furthermore, the outer surface 223 of the sleeve 217 may be provided with threads for connecting the drill bit assembly 218 to the distal end of the fluid driven hammer 216 having a matching set of threads disposed therein.

Det kommer att inses att ett antal borrkroneaggregat kan användas och bytas ut mot borrkroneaggretet 218 utan att avvika från tanken och skyddsomfànget hos den före- liggande uppfinningen. Till exempel kan borrkrone- aggregatet 218 bytas ut mot borrkronor av typen som be- skrivs i WO 99/19596 och/eller US-5 778 991 och andra do- kument. Fackmännen kommer att inse att valet av en borr- krona beror av utformningsvalet, vilket är bekant för den utbildade mekanikern.It will be appreciated that a number of drill bit assemblies may be used and replaced with the drill bit assembly 218 without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the drill bit assembly 218 can be replaced with drill bits of the type described in WO 99/19596 and / or US-5,778,991 and other documents. Those skilled in the art will appreciate that the choice of a drill bit depends on the design choice, which is familiar to the trained mechanic.

Med hänvisning till fig. 25 kommer det att inses att i en utförandeform av uppfinningen bör den effektiva styrgeometrin hos borrkronan 219A (t ex ett periferiut- stick som är anordnat i borrkroneaggregaten 18 och 218 eller andra borrkronor, vilka är ”obalanserade” - t ex borrkronor med en asymmetrisk form och/eller anordnade och utformade för att skära pà ett osymmetriskt sätt) in- riktas i linje så att den effektiva styrgeometrin place- ras vid en yttersta punkt från den längsgående axeln ”L” hos borrlinan. Vidare bör den effektiva styrgeometrin hos borrkronan 219A riktas in i linje längs axeln ”l” hos den vätskedrivna hammaren 216. Därmed bör orienteringen för sonden 246 (se fig. 22A) innan användning överensstämma med orienteringen för den vätskedrivna hammaren 216 och den effektiva styrgeometrin hos borrkronan 219A.With reference to Fig. 25, it will be appreciated that in one embodiment of the invention, the effective guide geometry of the drill bit 219A (e.g., a peripheral protrusion provided in the drill bit assemblies 18 and 218 or other drill bits which are "unbalanced" - e.g. drill bits with an asymmetrical shape and / or arranged and designed to cut in an asymmetrical manner) are aligned so that the effective guide geometry is placed at an extreme point from the longitudinal axis “L” of the drill line. Furthermore, the effective guide geometry of the drill bit 219A should be aligned along the axis "1" of the liquid driven hammer 216. Thus, the orientation of the probe 246 (see Fig. 22A) before use should correspond to the orientation of the liquid driven hammer 216 and the effective guide geometry of drill bit 219A.

Med hänvisning nu till figur 26A placeras sonden 246 inuti sondhàllaren 214 mellan stötdämpare 255A-B. Ett sondindexeringsaggregat 251 är anbringat mellan sonden 246 och stötdämparen 255B.Referring now to Figure 26A, the probe 246 is placed inside the probe holder 214 between the shock absorbers 255A-B. A probe indexing assembly 251 is disposed between the probe 246 and the shock absorber 255B.

Den yttersta delen sett från den längsgående axeln ”L” hos den effektiva styrgeometrin till borrkronan 219A och den yttersta punkten fràn den längsgående axeln ”l” hos den vätskedrivna hammaren 216 mäste överensstämma med orienteringen för sonden 246. Därför justeras den 10 l5 20 25 30 35 4: yttersta delen sett fràn den längsgående axeln ”L” hos den effektiva styrgeometrin till borrkronan 219A och den yttersta delen fràn den längsgående axeln ”l” hos den vätskedrivna hammaren 216 sä att de är i linje. Sondin- dexeringsaggregatet 251 anordnas för att utföra de slut- liga orienteringsjusteringarna mellan den vätskedrivna hammaren 216 och borrkronan 219A samt sonden 246.The outermost part seen from the longitudinal axis "L" of the effective guide geometry to the drill bit 219A and the outermost point from the longitudinal axis "1" of the liquid-driven hammer 216 must correspond to the orientation of the probe 246. Therefore, it is adjusted. 4: the outermost part seen from the longitudinal axis "L" of the effective guide geometry to the drill bit 219A and the outermost part from the longitudinal axis "1" of the liquid driven hammer 216 so that they are in line. The probe indexing assembly 251 is arranged to perform the final orientation adjustments between the fluid driven hammer 216 and the drill bit 219A and the probe 246.

Med hänvisning nu till figurerna 26B-C, inkluderar sondindexeringsaggregatet 251 ett omslutande sondlock 239 med en indexeringsyta 242 och en indexeringstunga, vilken inkluderar ett utspráng 241. Ett indexeringslock 240 är anordnat, vilket är anslutet till det omslutande sond- locket 239. Indexeringslocket 240 inkluderar en indexe- rande yta 253, vilken passar mot den indexerande ytan 242 hos det omslutande sondlocket 239. Indexeringstung- utsprànget 241 är anpassat för att anslutas mot en mot- svarande slits som är formad i stötdämparen 255B.Referring now to Figures 26B-C, the probe indexing assembly 251 includes an enclosing probe cap 239 having an indexing surface 242 and an indexing tongue which includes a protrusion 241. An indexing cap 240 is provided which is connected to the enclosing probe cap 239. The indexing cap 240 includes an indexing surface 253 which mates with the indexing surface 242 of the enclosing probe cover 239. The indexing tongue projection 241 is adapted to be connected to a corresponding slot formed in the shock absorber 255B.

Det omslutande sondlocket 239 hos sondindexeringsag- gregatet 251 inkluderar ett litet utspráng 238. Det omslutande indexeringslocket 239 är anslutet till indexe- ringslocket 240 med hjälp av en kvarhàllningsbult 243.The enclosing probe cover 239 of the probe indexing assembly 251 includes a small protrusion 238. The enclosing indexing cover 239 is connected to the indexing cover 240 by means of a retaining bolt 243.

Kvarhàllningsbulten 243 inkluderar en kvarhàllningsmutter 244 och en kvarhállningsfjäder 245. Det omslutande sond- locket 239 förspänns mot indexeringslocket 240 med hjälp av kraften hos kvarhällningsfjädern 245. Kvarhàllnings- kraften är justerbar genom att justera kvarhällningsbul- ten 244.The retaining bolt 243 includes a retaining nut 244 and a retaining spring 245. The enclosing probe cover 239 is biased against the indexing cover 240 by the force of the retaining spring 245. The retaining force is adjustable by adjusting the retaining bolt 244.

Vid användning, när orienteringen mellan den effek- tiva styrgeometrin hos borrkronan 2l0A och den vätske- drivna hammarn 216 väl är fixerad, slutförs den slutliga justeringen genom indexering (t ex rotation) av sond- indexeringsaggregatet 251 och sonden 246 samtidigt, för att bringa alla tre elementen (t ex sonden 246, den vätskedrivna hammaren 216 och den effektiva styrgeometrin hos borrkronan 219A) i deras rätta inriktning. När de tre elementen väl är justerade kan orienteringen hos sonden 246 användas för att bestämma avvikelseriktningen för 10 15 20 25 30 35 borrlinan antingen operatören av riktningsborrmaskinen använder den böjda axeln hos vätskehammaren 216 för att böja av borrningsbanan i kompressibla jordmåner eller operatören använder borrkronan 2l9A för att böja av borr- banan genom fast bergrund. Fackmännen inom området kommer självklart att inse att indexering av de tre elementen kan uppnås genom att använda andra tekniker och konstruk- tioner utan att avvika från skyddsomfånget för den före- liggande uppfinningen.In use, once the orientation between the effective guide geometry of the drill bit 210A and the fluid driven hammer 216 is well fixed, the final adjustment is completed by indexing (e.g., rotating) the probe indexing assembly 251 and the probe 246 simultaneously, to bring all the three elements (e.g., the probe 246, the fluid driven hammer 216, and the effective guide geometry of the drill bit 219A) in their proper direction. Once the three elements are adjusted, the orientation of the probe 246 can be used to determine the direction of deviation of the drill line. to bend off the drill track through solid bedrock. Those skilled in the art will of course appreciate that indexing of the three elements can be achieved by using other techniques and constructions without departing from the scope of the present invention.

Med hänvisning nu till figur 27 visas ett system 300 för borrning av ett hål inkluderande en riktningsborrma- skin 302. Riktningsborrmaskinen 302 inkluderar en ram 304 med en drivdel 306 för frammatning och hopgängning av rör. Riktningsborrmaskinen 302 används för att trycka en borrlina 308 med rör in i marken för att borra ett hål.Referring now to Figure 27, there is shown a system 300 for drilling a hole including a directional drill 302. The directional drill 302 includes a frame 304 having a drive member 306 for feeding and threading tubes. The directional drill 302 is used to push a drill string 308 with tubing into the ground to drill a hole.

Därmed àstadkommes en tryckkraft längs borrlinans axel av riktningsborrmaskinen 302 med hjälp av drivdel 306 för att trycka borrlinan 308 in i marken.Thus, a compressive force is provided along the axis of the drill line by the directional drilling machine 302 by means of drive part 306 to push the drill line 308 into the ground.

Riktningsborrmaskinen 302 är också utrustad med en tryckkälla 320 som används för att åstadkomma arbetstryck som skall överföras av vätskan för drift av vätskedrivna hammare av de typer som beskrivs ovan (t ex en vätske- driven hammare av standard NIN-typ och/eller en aggressiv vätskedriven spolhammare av GIN-typ).The directional drill 302 is also equipped with a pressure source 320 which is used to provide working pressure to be transmitted by the liquid for operation of liquid driven hammers of the types described above (e.g. a liquid driven hammer of standard NIN type and / or an aggressive liquid driven spool hammer of GIN type).

Systemet 300 för borrning av ett hål kan också in- kludera en kontrollenhet 322 för övervakning och regler- ing av tryckkraften som àstadkommes av drivdelen 306.The hole drilling system 300 may also include a control unit 322 for monitoring and regulating the thrust provided by the drive member 306.

Kontrollenheten 322 kan också anpassas för övervakning och reglering av tryckkällan 320.The control unit 322 can also be adapted for monitoring and regulating the pressure source 320.

Det kommer att förstås att kontrollenheten 322 kan vara en datoriserad kontrollbox som inkluderar en eller flera mikroprocessorer och olika andra kontrollkretsar.It will be appreciated that the control unit 322 may be a computerized control box which includes one or more microprocessors and various other control circuits.

Exempel på elektronikkontrollmoduler för utförande av dessa funktioner beskrivs i amerikanska patentansökningen med serienummer 09/405,889, ”REAL-TIME CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN UNDERGROUND BORING MACHINE” som registrerades 1999-09-24, och US-5 944 121, vilka båda 10 15 20 25 30 35 härigenom inkorporeras i sin helhet genom hänvisning.Examples of electronics control modules for performing these functions are described in U.S. Patent Application Serial No. 09 / 405,889, "REAL-TIME CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN UNDERGROUND BORING MACHINE" filed September 24, 1999, and U.S. Patent 5,944,121, both of which 10 15 20 25 30 35 is hereby incorporated in its entirety by reference.

Fackmännen inom området kommer självklart att förstå att en operatör 324 av riktningsborrmaskinen 302 också har förmågan att reglera tryckkraften och trycket manuellt genom att manövrera reglerventiler och observera parame- termätare, vilka visar mätvärden på tryck och tryckkraft.Those skilled in the art will, of course, appreciate that an operator 324 of the directional drill 302 also has the ability to manually control the pressure force and pressure by operating control valves and observing parameter gauges which display pressure and pressure force measurements.

Borrsystemet inkluderar också ett borrhuvud 310 vid “ en distal änden av borrlinan 308. Borrhuvudet 310 inklu- derar en sondhållare 314 med en sond 346, en slag- eller stöthammare 316 och en borrkrona 319. En startstàng kan också inkluderas i borrhuvudet 310. En positionerare 326 ovan mark bestämmer positionen för sonden 346.The drilling system also includes a drill head 310 at a distal end of the drill string 308. The drill head 310 includes a probe holder 314 with a probe 346, a percussion hammer 316 and a drill bit 319. A starting rod may also be included in the drill head 310. A positioner 326 above ground determines the position of the probe 346.

Vid användning tillförs den trycksatta vätskan i ka- naler som är anordnade genom borrlinan 308 för att manöv- rera den vätskedrivna hammaren 316. Såsom beskrivs ovan, utdelar den vätskedrivna hammaren 316 stötar mot borrhu- vudet 319 för att borra i olika typer av jordmån. Slag- driften hos den vätskedrivna hammaren 316 är dock ibland önskvärd och ibland inte. Den föreliggande uppfin- ningen tillhandahåller därmed också en metod för att re- glera TILL/FRÅN-tillstànden hos slaghammaren 316.In use, the pressurized fluid is supplied in channels provided through the drill string 308 to operate the fluid hammer 316. As described above, the fluid hammer 316 dispenses shocks to the drill head 319 to drill in various types of soil. However, the percussion operation of the liquid hammer 316 is sometimes desirable and sometimes not. The present invention thus also provides a method for controlling the ON / OFF states of the percussion hammer 316.

Med hänvisning nu till figurerna 28 och 29 visas me- toder för TILL/FRÅN-reglering av slaghammarna (t ex pneu- matiska eller vätskedrivna hammare). Figur 28 visar en utförandeform för TILL/FRÅN-reglering av en vätskedriven hammare av standard NIN-typ och figur 29 visar en utfö- randeform för TILL/FRÅN-reglering av en aggressiv vätske- driven spolhammare av GIN-typ. Det kommer att förstås att dessa grundläggande arbetssätt kan tillämpas för pneumatiska hammare, liknande den pneumatiska hammaren 16 som beskrivs ovan, under förutsättning att gränsvärdes- trycken är rätt injusterade för drift av den pneumatiska hammaren med en kompressibel fluid.Referring now to Figures 28 and 29, methods for ON / OFF control of the impact hammers (eg pneumatic or hydraulic hammers) are shown. Figure 28 shows an embodiment for ON / OFF control of a liquid-driven hammer of standard NIN type and Figure 29 shows an embodiment for ON / OFF control of an aggressive liquid-driven coil hammer of GIN type. It will be appreciated that these basic modes of operation may be applied to pneumatic hammers, similar to the pneumatic hammer 16 described above, provided that the limit pressures are properly adjusted for operation of the pneumatic hammer with a compressible fluid.

Fackmännen inom området kommer att förstå att de följande metoderna kan utföras av operatören till rikt- ningsborrmaskinen eller av en elektronisk regleringsmodul (benämns kontrollenhet härefter) till riktningsborr- 10 15 20 25 30 35 ñ,- F .".". .... ... .....Those skilled in the art will appreciate that the following methods may be performed by the operator of the directional drill or of an electronic control module (hereinafter referred to as the control unit) for the directional drill 10 15 20 25 30 35 ñ, - F. ".". .... ... .....

. H H . .. ... ....". ..... . .. ..... ".... .. . .... . ... . . . ... . .. . , .. _ 48 maskinen. Ett exempel pà en elektronisk kontrollmodul för att utföra dessa funktioner beskrivs i den amerikanska patentansökningen med serienummer 09/405,889, ”REAL-TIME CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN UNDERGROUND BORING MACHINE” registrerad 1999-09-24, vilken härvid in- korporeras i sin helhet genom hänvisning.. H H. .. ... .... ". ...... .. ....." .... ... ..... .... . . .... ... , .. _ 48 machine. An example of an electronic control module for performing these functions is described in U.S. Pat. in its entirety by reference.

Figur 28 visar ett flödesschema 258 över en utföran- deform av en metod för TILL/FRÅN-reglering av en vätske- driven hammare av standard NIN-typ. Fackmännen inom omrä- det kommer att förstà att dessa grundläggande arbetssätt är tillämpbara för en pneumatisk hammare, som liknar den pneumatiska hammaren 16 som beskrivs ovan, under förut- sättning att gränsvärdestrycken är lämpligt injusterade för manövrering av en pneumatisk hammare med en kompressibel fluid.Figure 28 shows a flow chart 258 of an embodiment of a method for ON / OFF control of a liquid-driven hammer of standard NIN type. Those skilled in the art will appreciate that these basic working methods are applicable to a pneumatic hammer, similar to the pneumatic hammer 16 described above, provided that the limit pressure is suitably adjusted for operating a pneumatic hammer with a compressible fluid.

Ett exempel pà arbetsbegränsningarna för en vätske- driven hammare av standard NIN-typ är följande: med en kraft pà minst 300-500 lbs.som appliceras mot borrkronan kommer det erfordrade vätskeflödet för aktivering av hammaren att vara 15 till 20 gallons per (gpm). l) Om det är önskvärt att INTE AKTIVERA hammaren, kom- mer vätskeflödet att begränsas av att: minut a) när kraften som verkar pà borrkronan är inom ungefär 0 till 500 lbs mäste flödet ställas in till ungefär 15 gpm; b) när kraften som verkar pà borrkronan är större än ungefär 500 lbs bör det maximala flödet ställas in till ett maximalt flöde (gpm)=0,03 x kraft (lbs.); 2) Om det är önskvärt att AKTIVERA hammaren bör väts- keflödet ställas in till ett minimumflöde pà: a) minimumflödet (gpm)= 0,03 x kraft (lbs.).An example of the operating limitations of a standard NIN type liquid-powered hammer is the following: with a force of at least 300-500 lbs. Applied to the drill bit, the liquid flow required to activate the hammer will be 15 to 20 gallons per (gpm) . l) If it is desirable NOT to ACTIVATE the hammer, the fluid flow will be limited by: minute a) when the force acting on the drill bit is within about 0 to 500 lbs the maximum flow must be set to approximately 15 gpm; b) when the force acting on the drill bit is greater than approximately 500 lbs, the maximum flow should be set to a maximum flow (gpm) = 0.03 x force (lbs.); 2) If it is desirable to ACTIVATE the hammer, the liquid flow should be set to a minimum flow of: a) the minimum flow (gpm) = 0.03 x force (lbs.).

Enligt detta väljer operatören eller kontrollenhe- ten, vid ruta 260, om man skall använda slagfunktionen hos hammaren. Om slagfunktionen inte väljs, vid ruta 262, 10 15 20 25 30 35 CH ßà 4> 1 ~J LH 49 begränsar operatören eller kontrollenheten vätskeflödet vid riktningsborrmaskinen till en nivå under ett gräns- värde som erfordras för att aktivera den vätskedrivna hammaren av standard NIN-typ.According to this, the operator or control unit, at box 260, chooses whether to use the stroke function of the hammer. If the percussion function is not selected, at box 262, 10 15 20 25 30 35 CH ßà 4> 1 ~ J LH 49, the operator or control unit restricts the fluid flow at the directional drill to a level below a limit required to activate the standard NIN liquid-powered hammer -type.

Sedan, vid ruta 264, medan man bibehåller vätskeflö- det under gränsvärdet som erfordras för att aktivera den vätskedrivna hammaren av standard NIN-typ justeras tryck- kraften från riktningsborrmaskinen till en nivå under en gränsvärdesnivå som erfordras för att aktivera den väts- kedrivna hammaren av standard NIN-typ. Eftersom det finns ett förhållande mellan tryckkraften och flödet, om flödet överstiger en förbestämd storlek, kan tryckkraften sedan hållas under en viss nivå för att garantera att hammaren inte aktiveras. Ett exempel på en sekvens inkluderar in- ställning av ett flöde till en önskad nivå och sedan ap- plicering av en tryckkraft. Alternativt kan en tryckkraft först appliceras till en önskad nivå och sedan sker in- ställning av flödet. Flödeshastigheten kan t ex initialt ställas in på 15 gpm utan att någon tryckkraft applice- ras. När tryckkraften väl når t ex 500 lbs kan sedan flö- det (gpm) ökas till ett förhållande på 0.03 x kraft (lbs).Then, at box 264, while maintaining the fluid flow below the limit value required to activate the standard NIN-type liquid hammer, the pressure force from the directional drill is adjusted to a level below a limit level required to activate the liquid hammer of standard NIN type. Since there is a relationship between the pressure force and the flow, if the flow exceeds a predetermined magnitude, the pressure force can then be kept below a certain level to ensure that the hammer is not activated. An example of a sequence includes setting a flow to a desired level and then applying a compressive force. Alternatively, a compressive force can first be applied to a desired level and then the flow is adjusted. The flow rate can, for example, initially be set to 15 gpm without any compressive force being applied. Once the compressive force reaches, for example, 500 lbs, the flow (gpm) can then be increased to a ratio of 0.03 x force (lbs).

Vid ruta 266 behålls tryckkraften vid en nivå under vilken vätskehammaren inte kommer att aktiveras. Vidare, om rotation av borrlinan erfordras under borrningsproces- sen, begränsas tryckkraften till en nivå under gränsvär- det som erfordras för att aktivera den vätskedrivna ham- maren av standard NIN-typ.At box 266, the compressive force is maintained at a level below which the liquid hammer will not be activated. Furthermore, if rotation of the drill line is required during the drilling process, the compressive force is limited to a level below the limit value required to activate the standard NIN-type liquid-powered hammer.

Om operatören eller kontrollenheten vid ruta 260 väljer att använda slagfunktionen hos hammaren övergår proceduren till ruta 270. Vid ruta 270 ökas vätskeflödet till en nivå över gränsvärdet som erfordras för att akti- vera vätskehammaren. Alternativt ökas tryckkraften som ges av riktningsborrmaskinen till en nivå över gränsvär- desnivån som erfordras för att aktivera vätskehammaren.If the operator or control unit at box 260 chooses to use the impact function of the hammer, the procedure proceeds to box 270. At box 270, the liquid flow is increased to a level above the limit value required to activate the liquid hammer. Alternatively, the compressive force provided by the directional drill is increased to a level above the limit value required to activate the liquid hammer.

Figur 29 visar ett flödesschema 278 för en utföran- deform till en metod för TILL/FRÅN-reglering av en ag- 10 15 20 25 30 35 524 375 nu gressiv vätskedriven spolhammare av GIN-typ. Fackmännen inom omràdet kommer att inse att dessa grundläggande ar- betssätt är tillämpbara för en pneumatisk hammare, som liknar den pneumatiska hammaren 16 som beskrivs ovan, under förutsättning att gränsvärdestrycken är lämpligt injusterade för drift av en pneumatisk hammare med en kompressibel fluid.Figure 29 shows a flow chart 278 for an embodiment of a ON / OFF control method of a now grinding liquid-driven GIN-type spool hammer. Those skilled in the art will recognize that these basic modes of operation are applicable to a pneumatic hammer, similar to the pneumatic hammer 16 described above, provided that the limit pressure is suitably adjusted for operation of a pneumatic hammer with a compressible fluid.

Såsom diskuteras ovan är ett exempel pá arbets- begränsningar för en aggressiv vätskedriven spolhammare av GIN-typ som följer: 1) Om det är önskvärt att INTE AKTIVERA hamma- ren utförs följande sekvens: a) minskning av kraften till ungefär noll; b) användning av vätskeflöde i en storlek av 15 gpm till vätskehammaren, vilket resulterar i att hammaren växlar till spolningspositionen; c) därefter regleras vätskeflödet och tryckkraf- ten som verkar på borrkronan så att: (gpm)=0,025 x kraft (lbs); (1bs)=4O x flödet (gpm). 2) Om det är önskvärt att AKTIVERA hammaren, utförs följande sekvens: minimumflödet eller maximumkraften a) Reducering av vätskeflödet till hammaren till ungefär noll; b) Användning av en kraft pà minst 500 lbs. c) Användning av ett vätskeflöde pà minst 15 gpm; d) och därefter reglera så att: minimumkraften (lbs)= 40 x flödet (gpm) ; eller maximala flödet (gpm)=0,025 x kraften (lbs) Vid ruta 280 väljer operatören eller kontrollenheten om man skall använda slagfunktionen hos hammaren. Om slagfunktionen är vald, vid ruta 282, minskar operatören eller kontrollenheten tryckkraften som àstadkommes av riktningsborrmaskinen medan man samtidigt bibehåller borrvätsketrycket i borrlinan. Kombinationen av att mins- 10 15 20 25 30 35 U1 ßâ $> 04 *J CH bl ka tryckkraften och bibehålla borrvätsketrycket tvingar borrkronan att förflyttas framåt i borriktningen och där- igenom växlar den aggressiva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ till sin spolposition. I spolpositionen rör sig inte den drivna hammaren 316 fram och tillbaka och borr- vätskan uttråder bara genom öppningarna 222A.As discussed above, an example of operating constraints for an aggressive liquid GIN type flushing hammer is as follows: 1) If it is desired NOT to ACTIVATE the hammer, perform the following sequence: a) reduce the force to approximately zero; b) using liquid flow in a size of 15 gpm to the liquid hammer, which results in the hammer switching to the flushing position; c) then the fluid flow and the compressive force acting on the drill bit are regulated so that: (gpm) = 0.025 x force (lbs); (1bs) = 40 x the flow (gpm). 2) If it is desired to ACTIVATE the hammer, the following sequence is performed: the minimum flow or maximum force a) Reduction of the liquid flow to the hammer to approximately zero; b) Use of a force of at least 500 lbs. c) Use of a liquid flow of at least 15 gpm; d) and then regulate so that: the minimum force (lbs) = 40 x the flow (gpm); or maximum flow (gpm) = 0.025 x the force (lbs) At box 280, the operator or control unit selects whether to use the impact function of the hammer. If the percussion function is selected, at box 282, the operator or control unit reduces the compressive force provided by the directional drill while maintaining the drilling fluid pressure in the drill line. The combination of reducing the compressive force and maintaining the drilling fluid pressure forces the drill bit to move forward in the drilling direction and thereby switches the aggressive liquid-driven spool hammer of the GIN type to its spooling position. In the flushing position, the driven hammer 316 does not move back and forth and the drilling fluid exits only through the openings 222A.

Vid ruta 284 fortskrider nu borrprocessen pà ett konventionellt sätt utan hjälp av slagverkan från den aggressiva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ. Det kom- mer att förstås att tryckkraften inte kan appliceras när ”mud flow”) inuti borrlinan eftersom appliceringen av en tryckkraft det saknas borrvätska (t ex slamflöde, eng. utan att ha borrvätsketryck skulle göra att borrkronan 2l9A åker bakåt i riktningen för riktningsborrmaskinen.At box 284, the drilling process now proceeds in a conventional manner without the aid of the impact action of the aggressive liquid-driven coil hammer of the GIN type. It will be understood that the compressive force cannot be applied when “mud flow”) inside the drilling line because the application of a compressive force lacks drilling fluid (eg sludge flow, without having drilling fluid pressure would cause the drill bit 2l9A to move backwards in the direction of the directional drill.

Vidare bör borrvätskeflödet, trycket eller flödes- storleken regleras inom vissa förutbestämda gränser, vil- ka kommer att variera som en funktion av tryckkraften.Furthermore, the drilling fluid flow, pressure or flow size should be regulated within certain predetermined limits, which will vary as a function of the compressive force.

Det kommer att förstås att begränsningarna kan regleras automatiskt av kontrollenheten.It will be appreciated that the constraints may be controlled automatically by the control unit.

Vid ruta 286 övervakas den vätskedrivna hammaren för att avgöra om den har aktiverats av misstag. Om inte, fortsätter den slaglösa borrningen. I annat fall fortsätter proceduren vid block 282 tills driften av den drivna hammaren 316 upphör.At box 286, the liquid hammer is monitored to determine if it has been inadvertently activated. If not, the effortless drilling continues. Otherwise, the procedure continues at block 282 until the operation of the driven hammer 316 ceases.

Om operatören eller kontrollenheten väljer slagfunk- tionen hos hammaren vid ruta 280 byter proceduren till ruta 288 där borrvätskeflödet sedan minskas avsevärt till ungefär noll. Såsom indikeras i ruta 290 appliceras sedan en tryckkraft mot borrlinan av riktningsborrningsmaskinen så att borrkronan 2l9A tvingas att förflytta sig bakåt mot riktningsborrmaskinen och därigenom byter den aggres- siva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ från sin spol- ningsposition.If the operator or control unit selects the percussion function of the hammer at box 280, the procedure switches to box 288 where the drilling fluid flow is then significantly reduced to approximately zero. As indicated in box 290, a compressive force is then applied to the drill line by the directional drilling machine so that the drill bit 219A is forced to move backwards towards the directional drilling machine, thereby shifting the aggressive liquid-driven GIN-type spool hammer from its spooling position.

Vid ruta 292 ökar sedan operatören eller kontrollen- heten borrvätskeflödet tills den aggressiva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ påbörjar slagproceduren och borr- processen fortsätter. Operatören eller kontrollenheten 10 15 c_\'} T! v . .- . . . 524 3 DA reglerar sedan borrvätskeflödet som en funktion av tryck- kraften så att om borrtryckkraften är liten reduceras borrvätskeflödet för att undvika att den aggressiva väts- kedrivna spolhammaren av GIN-typ av misstag byter till spolningspositionen.At box 292, the operator or control unit then increases the drilling fluid flow until the aggressive liquid-driven flush hammer of the GIN type begins the striking procedure and the drilling process continues. The operator or control unit 10 15 c_ \ '} T! v. .-. . . 524 3 DA then regulates the drilling fluid flow as a function of the pressure force so that if the drilling pressure force is small, the drilling fluid flow is reduced to avoid the aggressive liquid-driven flush hammer of the GIN type accidentally switching to the flushing position.

Vid ruta 296 övervakas den aggressiva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ för att avgöra om den har slagits ifrån av misstag. Om inte, fortsätter slagborrningen. I annat fall fortsätter processen vid ruta 288 tills slag- driften för den aggressiva vätskedrivna spolhammaren av GIN-typ börjar.At box 296, the aggressive GIN-type flush hammer is monitored to determine if it has been accidentally turned off. If not, the percussion drilling continues. Otherwise, the process continues at box 288 until the percussion operation of the aggressive liquid-powered GIN-type spool hammer begins.

Medan vissa utförandeformer av uppfinningen har vi- sats avsedda för denna beskrivning kan mànga ändringar i metoden och av apparaten enligt uppfinningen som presen- teras häri utföras av fackmän inom området, varvid sådana ändringar kan förverkligas inom skyddsomfånget och tanken med den föreliggande uppfinningen, såsom definieras i de bifogade kraven.While certain embodiments of the invention have been shown intended for this description, many changes in the method and apparatus of the invention presented herein may be made by those skilled in the art, such changes being realized within the scope and spirit of the present invention, as defined. in the appended claims.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 . . » . n. 53 NYA KRAV10 15 20 25 30 35. . ». n. 53 NEW REQUIREMENTS 1. Metod för drift av en hammare (100, (300) som är anpassad för att borra genom berg och 216, 400) i 216, 400) i en horisontal riktningsborrapparat med en borrlina (308) kompressibel jordmàn, varvid hammaren (100, (300) drivs av en vätska och metoden för (100, 216, 400) (a) reglering av tryckkraften fràn en drivdel (308), tryckkraften regleras till en förbestämd kraftnivá; och borrapparaten drift av hammaren innefattar: (306) varvid hos borrapparaten (300) mot borrlinan (b) reglering av vätskeflödet (320) för att driva hammaren (100, 216, 400), varvid vätskeflödet regleras till en förbestämd flödesnivà som motsvarar den för- bestämda kraftnivàn sà att den förbestämda flödesnivàn och den förbestämda kraftnivàn samverkar för att aktivera och desaktivera hammaren (100, 216, 400).A method of operating a hammer (100, (300) adapted for drilling through rock and 216, 400) in 216, 400) in a horizontal directional drilling apparatus with a drill line (308) of compressible soil, the hammer (100, (300) is driven by a liquid and the method of (100, 216, 400) (a) regulating the thrust from a drive member (308), regulating the thrust to a predetermined level of force, and the drilling apparatus operating the hammer comprises: (306) wherein the drilling apparatus (300) against the drill line (b) regulating the liquid flow (320) to drive the hammer (100, 216, 400), the liquid flow being regulated to a predetermined flow level corresponding to the predetermined power level so that the predetermined flow level and the predetermined power level to activate and deactivate the hammer (100, 216, 400). 2. Metod enligt krav 1, varvid hammaren (100, 216, 400) är en aggressiv spolningstyphammare (400) och borrning utförs i berggrund, varvid metoden att manövrera den aggressiva spoltyphammaren (400) vidare innefattar; (a) beslut om att aktivera den aggressiva spoltyp- (400); (b) minskning av vätskeflödet för att driva hammaren hammaren (400) förbestämda flödesnivàn är väldigt nära noll; och till den förbestämda flödesnivàn, varvid den (c) applicering av den förbestämda kraftnivàn för tryckkraften, varvid den förbestämda kraftnivàn över- stiger ett förbestämt kraftgränsvàrde för drivdelen (306) (300) (308) att den aggressiva spoltyphammaren (400) hos borrapparaten mot borrlinan och gör sà byter fràn en spolningsposition; och (d) ökning av vätskeflödet fràn den förbestämda flödesnivàn och fortsättning av borrningen i berget med den aktiverade aggressiva spoltyphammaren (400).The method of claim 1, wherein the hammer (100, 216, 400) is an aggressive flush type hammer (400) and drilling is performed in bedrock, the method of operating the aggressive flush type hammer (400) further comprising; (a) decision to activate the aggressive coil type (400); (b) reducing the flow of liquid to drive the hammer the pre-determined flow level of the hammer (400) is very close to zero; and to the predetermined flow level, wherein (c) applying the predetermined force level of the compressive force, the predetermined force level exceeding a predetermined force limit value for the drive member (306) (300) (308), the aggressive coil type hammer (400) of the drilling apparatus against drill line and do so switch from a flushing position; and (d) increasing the fluid flow from the predetermined flow level and continuing the drilling in the rock with the activated aggressive coil type hammer (400). 3. Metod enligt krav 1, varvid hammaren (100, (100) 216, 400) är en standardtyphammare och borrningen utförs 10 15 20 25 30 35 524 375 » « = . I» 'SH i berg, varvid metoden för drift av standardtyphammaren (100) vidare innefattar: (a) bestämning att aktivera standardtyphammaren (lOO); (b) ökning av vätskeflödet för drift av hammaren (100) till den förbestämda flödesnivàn, varvid den förbestämda flödesnivàn har ett värde som är större än det förbestämda flödesgränsvärdet; (c) applicering av den förbestämda kraftnivàn för tryckkraften, varvid den förbestämda kraftnivàn överstiger ett förbestämt kraftgränsvärde för drivdelen (306) hos borrapparaten (300) mot borrlinan (308); och (d) fortsättning av borrningen i berggrunden med standardtyphammaren (100) aktiverad.A method according to claim 1, wherein the hammer (100, (100) 216, 400) is a standard type hammer and the drilling is performed 10 15 20 25 30 35 524 375 »« =. I '' SH in rock, wherein the method of operating the standard type hammer (100) further comprises: (a) determining to activate the standard type hammer (100); (b) increasing the liquid flow for operating the hammer (100) to the predetermined flow level, the predetermined flow level having a value greater than the predetermined flow limit value; (c) applying the predetermined force level of the compressive force, the predetermined force level exceeding a predetermined force limit value for the drive member (306) of the drilling apparatus (300) against the drill string (308); and (d) continuing drilling in the bedrock with the standard type hammer (100) activated. 4. Metod enligt krav 1, varvid hammaren (100, 216, 400) är en aggressiv spoltyphammare (400) och borrningen utförs i kompressibel jordmàn, varvid metoden att driva den aggressiva spoltyphammaren (400) vidare innefattar: (a) bestämning att desaktivera den aggressiva spol- (400): (b) minskning av tryckkraften till den förbestämda typhammaren kraftnivàn, varvid den förbestämda kraftnivàn är lägre än ett förbestämt kraftgränsvärde för drivdelen (306) hos (300) (308); (c) bibehàllning av vätskeflödet för att driva (400) aggressiva spoltyphammaren (400) byter till en spol- borrapparaten mot borrlinan hammaren vid den förbestämda flödesnivàn så att den position; och (d) fortsättning av borrningen i kompressibel jord- män utan att ha den aggressiva spoltyphammaren (400) aktiverad.The method of claim 1, wherein the hammer (100, 216, 400) is an aggressive coil type hammer (400) and the drilling is performed in compressible soil, the method of driving the aggressive coil type hammer (400) further comprising: (a) determining to deactivate it aggressive coil (400): (b) reducing the compressive force to the predetermined type hammer force level, the predetermined force level being lower than a predetermined force limit value for the drive member (306) of (300) (308); (c) maintaining the fluid flow to drive (400) the aggressive coil type hammer (400) switches to a coil drilling apparatus against the drill line hammer at the predetermined flow level so that the position; and (d) continuing drilling in compressible soils without having the aggressive coil type hammer (400) activated. 5. Metod enligt krav 1, varvid hammaren (100, 216, 400) i kompressibel jordmàn, varvid metoden att manövrera är en standardtyphammare (100) och borrningen utförs standardtyphammaren (100) vidare innefattar: (a) bestämning att desaktivera standardtyphammaren (lOO); lO 15 20 25 30 35 524 375 'S5 Q ; < . .o (b) minskning av vätskeflödet för att driva hammaren (100) till den förbestämda flödesniván, varvid den för- bestämda flödesnivàn är lägre än ett förbestämt flödes- gränsvärde som erfordras för att aktivera hammaren (100); (c) minskning av tryckkraften till den förbestämda kraftnivàn, varvid den förbestämda kraftnivàn har ett värde som är lägre än ett förbestämt kraftgränsvärde som (100): (d) fortsättning av borrningen i kompressibel jord- erfordras för att aktivera hammaren och mån utan att ha standardtyphammaren (100) aktiverad.The method of claim 1, wherein the hammer (100, 216, 400) in compressible soil, the method of maneuvering being a standard type hammer (100) and the drilling performed, the standard type hammer (100) further comprising: (a) determining to deactivate the standard type hammer (100) ; 10 15 20 25 30 35 524 375 'S5 Q; <. .o (b) reducing the liquid flow to drive the hammer (100) to the predetermined flow level, the predetermined flow level being lower than a predetermined flow limit value required to activate the hammer (100); (c) reducing the compressive force to the predetermined force level, the predetermined force level having a value lower than a predetermined force limit value which (100): (d) continuing the drilling in compressible soil is required to activate the hammer and without the standard type hammer (100) activated. 6. Metod för drift av en aggressiv spoltyphammare (400) i en horisontal riktningsborrapparat (300) med en borrlina (308) som är anpassad för att borra genom berg och kompressibel jordmàn, varvid den aggressiva spoltyp- (400> (300) och metoden för att driva den aggressiva spoltyphammaren (400) hammaren i borrapparaten drivs av en vätska, innefattar: bestämning av om man ska aktivera den aggressiva (400); (a) om borrning sker i berg och hammaren (400) spoltyphammaren ska aktiveras: minskning av vätskeflödet för drift av hammaren (400) till ett första värde som är väldigt nära noll; applicering av en tryckkraft som överstiger ett för- (306) sä att hammaren bestämt gränsvärde med hjälp av en drivdel hos (300) (308) (400) byter fràn en spolposition; och borrapparaten mot borrlinan ökning av vätskeflödet till ett förbestämt gräns- värde och fortsättning av borrningen i berget med hammaren (400) aktiverad; (b) om borrning utförs i kompressibel jordmàn och hammaren (400) inte ska aktiveras: minskning av tryckkraften under ett förbestämt gränsvärde medan vätsketrycket behàlles över ett förbestämt gränsvärde pà hammaren (400), varigenom hammaren (400) byter till spolpositionen; och l0 15 20 25 30 35 524 375 56 fortsättning av borrningen i kompressibel jordmàn (400)A method of operating an aggressive coil type hammer (400) in a horizontal directional drilling apparatus (300) with a drill line (308) adapted to drill through rock and compressible soil, the aggressive coil type (400> (300) and the method to drive the aggressive coil type hammer (400) the hammer in the drilling apparatus is driven by a liquid, comprises: determining whether to activate the aggressive (400); (a) whether drilling takes place in rock and the hammer (400) coil type hammer is to be activated: reducing the fluid flow for operating the hammer (400) to a first value very close to zero; applying a compressive force exceeding a pre- (306) so that the hammer determines the limit value by means of a drive part of (300) (308) (400) changes from a flushing position; and the drilling device against the drilling line increases the liquid flow to a predetermined limit value and continues drilling in the rock with the hammer (400) activated; (b) if drilling is carried out in compressible soil and the hammer (400) is not to be activated: mi reducing the pressure force below a predetermined limit value while maintaining the liquid pressure above a predetermined limit value on the hammer (400), whereby the hammer (400) changes to the coil position; and l0 15 20 25 30 35 524 375 56 continuation of drilling in compressible soil (400) 7. Metod enligt krav 6, varvid, utan att hammaren är aktiverad. om hammaren (400) är aktiverad: vätskeflödet regleras som en funktion av tryck- kraften, varvid, om tryckkraften är lägre än ett för- bestämt gränsvärde, vätskeflödet reduceras till en nivà lägre än ett förbestämt gränsvärde för att hindra att hammaren (400) växlar till spolningspostionen.A method according to claim 6, wherein, without the hammer being activated. if the hammer (400) is activated: the liquid flow is regulated as a function of the pressure force, whereby, if the pressure force is lower than a predetermined limit value, the liquid flow is reduced to a level lower than a predetermined limit value to prevent the hammer (400) from shifting to the flush position. 8. Metod enligt krav 6, varvid, om hammaren (400) inte är aktiverad: drivdelen (306) hos borrapparaten (300) regleras så att en tryckkraft inte appliceras när vätskeflöde saknas. (100) i med en borrlinaA method according to claim 6, wherein, if the hammer (400) is not activated: the drive part (306) of the drilling apparatus (300) is regulated so that a compressive force is not applied when liquid flow is lacking. (100) in with a drill line 9. Metod för drift av en standardtyphammare (300) (308) som är anpassad för att borra genom berg och kom- en horisontal riktningsborrapparat pressibel jordmàn, varvid standardtyphammaren (100) i (300) driva standardtyphammaren drivs av en vätska och metoden att (100) bestämning av om man ska aktivera standardtyp- (l00); (a) om borrning utförs i berg och hammaren (100) borrapparaten innefattar: hammaren ska aktiveras: ökning av vätskeflödet till ett värde över ett för- bestämt gränsvärde; ökning av tryckkraften som àstadkommes av en drivdel (306) till ett värde över ett förbestämt gränsvärde; och i den horisontala borrapparaten (300) fortsättning av borrningen i berget med hammaren (100) aktiverad; (b) om borrning sker i kompressibel jordmàn och hammaren (l00) inte ska aktiveras; begränsning av vätskeflödet till ett värde lägre än ett förbestämt gränsvärde som erfordras för att aktivera hammaren (l00); 5 u nu begränsning av tryckkraften till ett värde lägre än ett förbestämt gränsvärde som erfordras för att aktivera hammaren (lOO); och fortsättning av borrningen i den kompressibla jordmànen utan att ha hammaren (100) aktiverad.A method of operating a standard type hammer (300) (308) adapted to drill through rock and get a horizontal directional drill pressable soil, the standard type hammer (100) in (300) driving the standard type hammer driven by a liquid and the method of ( 100) determining whether to activate the default type (l00); (a) if drilling is carried out in rock and the hammer (100) the drilling apparatus comprises: the hammer shall be activated: increasing the liquid flow to a value above a predetermined limit value; increasing the compressive force provided by a drive member (306) to a value above a predetermined limit value; and in the horizontal drilling apparatus (300) continuing the drilling in the rock with the hammer (100) activated; (b) if drilling takes place in compressible soil and the hammer (l00) is not to be activated; limiting the fluid flow to a value lower than a predetermined limit value required to activate the hammer (100); U now limiting the compressive force to a value lower than a predetermined limit value required to activate the hammer (100); and continuing drilling in the compressible soil without having the hammer (100) activated.
SE0202592A 2000-03-03 2002-09-03 Method for operating a hammer in a horizontal directional drill SE524375C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/518,419 US6454025B1 (en) 1999-03-03 2000-03-03 Apparatus for directional boring under mixed conditions
PCT/US2001/006894 WO2001066900A2 (en) 2000-03-03 2001-03-02 Method and apparatus for directional boring under mixed conditions

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0202592D0 SE0202592D0 (en) 2002-09-03
SE0202592L SE0202592L (en) 2002-11-04
SE524375C2 true SE524375C2 (en) 2004-08-03

Family

ID=24063848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0202592A SE524375C2 (en) 2000-03-03 2002-09-03 Method for operating a hammer in a horizontal directional drill

Country Status (5)

Country Link
CN (2) CN101363307B (en)
AU (1) AU2001241969A1 (en)
DE (1) DE10195854T1 (en)
SE (1) SE524375C2 (en)
WO (1) WO2001066900A2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7389833B2 (en) * 2005-06-10 2008-06-24 Keystone Drill Services, Inc. Multi-sectional percussive drill bit assembly
US20100163308A1 (en) * 2008-12-29 2010-07-01 Precision Energy Services, Inc. Directional drilling control using periodic perturbation of the drill bit
GB0811016D0 (en) 2008-06-17 2008-07-23 Smart Stabilizer Systems Ltd Steering component and steering assembly
DE202008015240U1 (en) * 2008-08-07 2009-05-20 Tracto-Technik Gmbh & Co. Kg Device and drill head for introducing a hole in the ground
US8939237B2 (en) * 2010-11-12 2015-01-27 Vermeer Manufacturing Company Underground drilling apparatus
DE102011012362A1 (en) 2011-02-24 2012-08-30 Igor D. Shaposhnikov Cone drill rod has rod portion that is shaped in form of truncated cone with change in cross-sectional area along an axis according to law of straight or reverse cone
JP2016529423A (en) * 2013-08-05 2016-09-23 ジオネックス オイ Method of maneuvering the direction of a drilling rig that drills a hole in the ground
CN105003241B (en) * 2015-07-17 2017-12-19 天地科技股份有限公司 The generation method in crack is oriented in hard difficult caving roof
JP6794900B2 (en) 2017-03-30 2020-12-02 株式会社デンソー Manufacturing method of fluid passage device and fluid passage device
CN107401375B (en) * 2017-08-21 2023-04-07 福建亿钻机械有限公司 Directional drilling machine capable of detecting installation condition of drill rod and drilling method
CN108286410B (en) * 2018-03-13 2024-03-08 苏州科艺油气工程设备服务有限公司 Guide drilling tool of horizontal directional pneumatic rock drilling machine
CN109458134B (en) * 2018-12-10 2024-06-04 徐梓辰 Directional drilling device
CN110909432A (en) * 2019-12-10 2020-03-24 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 Drill bit design method based on artificial intelligence control theory
CN114382406A (en) * 2022-02-22 2022-04-22 山西开源益通矿业设备制造有限公司 Directional impact rock-hole construction equipment
CN114849124B (en) * 2022-05-30 2023-01-06 浙江中辰城市应急服务管理有限公司 Multifunctional fire-fighting forcible entry device

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE865954A (en) * 1978-04-13 1978-07-31 Foraky IMPROVEMENTS TO DRILLING FACILITIES
US4694913A (en) 1986-05-16 1987-09-22 Gas Research Institute Guided earth boring tool
US4697775A (en) 1986-08-29 1987-10-06 Wille Mark E Boat gunwale attachment apparatus
US4867255A (en) * 1988-05-20 1989-09-19 Flowmole Corporation Technique for steering a downhole hammer
US5242026A (en) 1991-10-21 1993-09-07 The Charles Machine Works, Inc. Method of and apparatus for drilling a horizontal controlled borehole in the earth
NL8802697A (en) 1988-11-03 1990-06-01 Stork Amsterdam DEVICE FOR KEEPING A PRODUCT MIX, consisting of a LIQUID, WITH SOLID PARTS INCLUDED THEREIN, AT A PARTICULAR TEMPERATURE.
JP2636410B2 (en) 1989-03-27 1997-07-30 トヨタ自動車株式会社 Fuel supply pump control device for internal combustion engine
US4945999A (en) 1989-04-06 1990-08-07 The Charles Machine Works, Inc. Directional rod pusher
EP0467642A3 (en) * 1990-07-17 1993-03-10 Camco Drilling Group Limited Earth drilling system and method for controlling the direction of a borehole
US5337002A (en) 1991-03-01 1994-08-09 Mercer John E Locator device for continuously locating a dipole magnetic field transmitter and its method of operation
DE4432710C1 (en) * 1994-09-14 1996-04-11 Klemm Bohrtech Underground horizon boring tool with directional control
FI103430B1 (en) * 1994-10-05 1999-06-30 Valto Ilomaeki Drilling unit and method for drilling a hole in several different soils
DE19607365C5 (en) * 1996-02-27 2004-07-08 Tracto-Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen Method for steering an earth drilling device and a steerable device for producing an earth drilling
BR9612567A (en) 1996-03-04 1999-07-20 Vermeer Mfg Co Directional drilling machine
DE19612902C2 (en) * 1996-03-30 2000-05-11 Tracto Technik Direction drilling method and apparatus for performing the method
DE19618298A1 (en) * 1996-05-07 1997-11-13 Geisert Engineering Gmbh Drilling device for impact drilling
US5899283A (en) 1997-02-05 1999-05-04 Railhead Underground Products, L.L.C. Drill bit for horizontal directional drilling of rock formations
US5950743A (en) 1997-02-05 1999-09-14 Cox; David M. Method for horizontal directional drilling of rock formations
US6148935A (en) * 1998-08-24 2000-11-21 Earth Tool Company, L.L.C. Joint for use in a directional boring apparatus
AU3719300A (en) * 1999-03-03 2000-10-04 Earth Tool Company, Llc Method and apparatus for directional boring
US6371223B2 (en) * 1999-03-03 2002-04-16 Earth Tool Company, L.L.C. Drill head for directional boring

Also Published As

Publication number Publication date
DE10195854T1 (en) 2003-03-13
WO2001066900A2 (en) 2001-09-13
AU2001241969A1 (en) 2001-09-17
CN101363307A (en) 2009-02-11
SE0202592D0 (en) 2002-09-03
CN101363307B (en) 2017-05-31
CN1416497A (en) 2003-05-07
WO2001066900A3 (en) 2002-05-23
SE0202592L (en) 2002-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6454025B1 (en) Apparatus for directional boring under mixed conditions
SE524375C2 (en) Method for operating a hammer in a horizontal directional drill
EP1926881B1 (en) A percussion hammer for enlarging drilled holes
US4660658A (en) Hydraulic down-the-hole rock drill
JP3458247B2 (en) Multi-blade inclined boring head
EP0429254A2 (en) Drilling a bore hole in the earth
US7096980B2 (en) Rotary impact well drilling system and method
US6464023B2 (en) Hydraulic in-the-hole percussion rock drill
US6371223B2 (en) Drill head for directional boring
AU671028B2 (en) Fluid driven down-the-hole drilling machine
US7159674B2 (en) Method and device for directional down-hole drilling
CN201024895Y (en) High-pressure gas jet driller with adjustable drilling direction
US3540536A (en) Hole drilling in mountain ranges covered by earth or loose rocks
JP2616933B2 (en) Land drilling tools and drilling methods
RU2459063C2 (en) Drilling unit, method for drilling grooves and device for grooving
IES84417Y1 (en) A percussion hammer for enlarging drilled holes
IE20050621U1 (en) A percussion hammer for enlarging drilled holes

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed