SK283483B6 - Spôsob vŕtania a zariadenie na vykonávanie spôsobu - Google Patents

Abstract

Spôsob vŕtania, najmä nárazového alebo rotačne nárazového vŕtania, obkladania dier a/alebo zasadzovania kotiev do dier v zemine alebo hornine, pri ktorom sa vŕtacou korunkou (1) uloženou na vrtnom sútyčí (9) nárazovým a/alebo rotačným pohybom vytvára vrtný otvor (13) a povlakovou rúrkou (5) sa vytvára obloženie, pričom po ukončení vŕtacieho procesu sa aspoň časť vŕtacej korunky (1) vyberie spoločne s vrtným sútyčím (9) z povlakovej rúrky (5). Raziacim pohybom pri vŕtaní sa iba ťahom zavádza vŕtacou korunkou (1) axiálnym smerom do vrtného otvoru (13) aspoň jedna tenkostenná povlaková rúrka, ktorá je s vŕtacou korunkou (1), ktorá je v radiálnom smere vytvorená ako delená, spojená na konci odvrátenom od spracovávanej plochy. Po odstránení vrtného sútyčia a vŕtacej korunky sa do povlakovej rúrky (5) umiestni kotva (15) a/alebo sa zaplní vytvrditeľným materiálom. ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu vŕtania, najmä nárazového vŕtania alebo rotačné nárazového vŕtania a obkladania otvorov v zemine alebo hornine, pri ktorom sa vriacou korunkou, uloženou na vrtnom sútyčí nárazovým a/alebo rotačným pohybom tvorí vrtný otvor a povlakovou rúrkou sa tvorí obklad. Ďalej sa vynález týka zariadenia na vŕtanie, najmä na nárazové alebo rotačné vŕtanie a obkladanie otvorov v zemine alebo hornine, pričom vŕtacia korunka, uložená na vrtnom sútyčí, vytvára vrtný otvor nárazovým a/alebo rotačným pohybom.

Doterajší stav techniky

Také spôsoby a zariadenia na vŕtanie, najmä na nárazové a nárazovo-rotačné vŕtanie a následné obkladanie dier v materiáli zeminy alebo horniny sú známe v rozličných vyhotoveniach. Pritom sa môže vytvárať vŕtanie, dosahujúce veľké dĺžky, pomocou vriacej korunky, ktorá je uložená na vrtnom sútyčí, pričom sa nárazovým a/alebo rotačným pohybom vytvára vrtný otvor. Pri rotačno-nárazovom vŕtaní sa pritom obvykle vždy po zaťažení vriacej korunky nárazom táto vŕtacia korunka pootočí o určitý uhol a opäť znovu zaťaží prostredníctvom nárazového nástroja. Striedavým pôsobením rotácie a prerušovaných nárazov na vŕtaciu korunku sa materiál pred vriacou korunkou rozmeľňuje a vylamuje. Aby sa zabraňovalo vlamovaniu materiálu do vyvŕtaného dlhého otvoru, a/alebo aby sa po vytvorení vŕtania mohlo vytvoriť v podstate hladké a rovné obloženie, bolo napríklad navrhované použiť masívnu povlakovú rúrku. Taká povlaková rúrka potom predstavuje časť vŕtacieho, prípadne raziaceho zariadenia, ktorou sa vyvodzuje nárazový pohyb na vŕtaciu korunku. Je zrejmé, že na vnášanie potrebných veľkých nárazových síl musí byť taká povlaková rúrka dostatočne masívna a hrubostenná, z čoho vyplýva, že musí byť vŕtaný príslušne zväčšený prierez, aby sa zohľadnila hrúbka steny povlakovej rúrky. Najmä pri tvrdej hornine však vŕtanie takého prierezu, zväčšeného o hrúbku steny povlakovej rúrky, vyžaduje viac času a súčasne vyžaduje aj väčšiu a masívnejšiu vŕtaciu korunku.

Namiesto nasadenia povlakovej rúrky na vnášanie nárazových síl sú známe spôsoby, pri ktorých sa v časovo náročných viacnásobných pracovných krokoch skúša, po dokončení vrtného otvoru vybrať z vrtného otvoru vŕtaciu korunku a ihneď nato vsadiť do vrtného otvoru obkladovú, prípadne povlakovú rúrku. Je zrejmé, že taký postup je použiteľný len v takých prípadoch, keď môže byť s istotou vylúčené drobenie a vlamovanie materiálu do hotového vrtného otvoru. Navyše prirodzene musí byť vŕtaný zväčšený prierez, aby sa umožnilo dodatočné umiestnenie obkladovej alebo povlakovej rúrky. Aby sa mohla umiestniť taká obkladová alebo povlaková rúrka s veľkou dĺžkou, musí mať táto rúrka opäť pomerne veľkú hrúbku steny. Preto sa v tomto prípade musí tiež použiť vŕtacia korunka s pomerne veľkým priemerom, prispôsobená rozmerom povlakovej rúrky.

Po umiestnení výstelky alebo povlakovej rúrky sa môže napríklad do povlakovej rúrky umiestniť kotva a dodatočne alebo alternatívne tiež dopraviť rýchlo tuhnúci materiál na spevnenie okolitého materiálu. Alternatívne môže také obloženie slúžiť na uloženie vedenia alebo podobne. Ak sa vytvorí v obložení perforácia, možno otvor s takým obložením využiť na odvádzanie kvapalín a tým na drenáž.

Cieľom vynálezu preto je zdokonaliť známy spôsob vŕtania, najmä nárazového alebo rotačno-nárazového vŕta nia a obkladania otvorov v materiáloch zeminy alebo horniny tak, aby sa do vrtného otvoru mohla rýchlo a jednoducho zasadiť najmenej jedna povlaková rúrka, a to v podstate súčasne s vŕtaním otvoru. Ďalej je cieľom vynálezu umožniť zasadzovanie povlakovej rúrky, ktorej rozmery, najmä hrúbka steny, sú menšie než rozmery povlakových rúrok pri známych spôsoboch.

Podstata vynálezu

Uvedené ciele sa dosahujú spôsobom podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že súčasne s posuvným pohybom pri vŕtaní sa najmenej jedna povlaková rúrka, spojená s vriacou korunkou, pôsobením ťahu, umiestni pomocou vriacej korunky v axiálnom smere do vrtného otvoru a po skončení vŕtacieho postupu sa vŕtacia korunka odstráni, aspoň čiastočne, spoločne s vrtným sútyčim, z povlakovej rúrky. Tým, že podľa vynálezu sa zároveň s posuvným pohybom pri vŕtaní povlaková rúrka umiestni pôsobením ťahu iba v axiálnom smere do vrtného otvoru, sa zaistí, že bezprostredne pri vytváraní vrtného otvoru sa môže začať s jeho obkladaním, takže sa s istotou zabraňuje vlamovaniu prípadne samotnej horniny a tým upchávaniu vrtného otvoru. Tým, že sa najmenej jedna povlaková rúrka umiestni bezprostredne iba axiálnym pôsobením vriacej korunky do vrtného otvoru, sa môže ďalej vystačiť s veľmi tenkostennou povlakovou rúrkou, pretože povlaková rúrka v žiadnom prípade nemusí absorbovať a ďalej rozvádzať sily, ako to bolo v prípade podľa stavu techniky, pričom nárazové sily pôsobili prostredníctvom zodpovedajúcim spôsobom masívnej povlakovej rúrky, a musí vykazovať iba postačujúcu pevnosť, aby sa s istotou zamedzilo, prípadne pri samotnej hornine, prasknutiu alebo zmenšeniu prierezu. Aby sa po dohotovenom vŕtaní zaistilo jednoduché odstránenie vriacej korunky spoločne s vrtným sútyčim pri nezmenenom usporiadaní povlakovej rúrky vo vrtnom otvore, sa podľa vynálezu navyše navrhuje, aspoň čiastočne odstrániť vŕtaciu korunku spoločne s vrtným sútyčim z povlakovej rúrky. Na tento účel môže byť napríklad vŕtacia korunka v podstate v centrálnej časti a vo vonkajšej časti v podstate obklopujúcej centrálnu časť delená, takže po oddelení centrálnej časti sa môže táto hlavná súčasť vriacej korunky odstrániť spoločne s vrtným sútyčim z vrtného otvoru vnútrajškom aspoň jednej povlakovej rúrky.

Aby sa zaistilo, že pri rotačnom pohybe vriacej korunky, sa predsa len bude povlaková rúrka (alebo rúrky) spojená s vriacou korunkou vsadzovať iba v axiálnom smere namáhaním v ťahu v zmysle posuvného pohybu pri vŕtaní, navrhuje sa navyše výhodne, aby vŕtacia korunka bola usporiadaná vzhľadom na povlakovú rúrku otočné.

Podľa zvlášť výhodného uskutočnenia, po odstránení vrtného sútyčia a strednej časti vriacej korunky sa do povlakovej rúrky (povlakových rúrok) upevní kotva a/alebo sa uskutoční vyplnenie vytvrditeľným materiálom.

Na jednoduché vynášanie materiálu, odbúraného vriacou korunkou, sa navyše výhodne navrhuje, aby sa odbúraný materiál vnášal dovnútra povlakovej rúrky, (povlakových rúrok) cez najmenej jeden prerazený otvor, umiestnený v oblasti, nadväzujúcej na vŕtaciu korunku a vynášal sa z vrtného otvoru vo voľnom priestore medzi povlakovou rúrkou, prípadne povlakovými rúrkami a vrtným sútyčim. Tým, že sa odbúraný materiál vynáša z vrtného otvoru vo voľnom priestore medzi povlakovou rúrkou, prípadne povlakovými rúrkami a vrtným sútyčim, sa dá potrebný prierez vrtného otvoru ďalej zmenšiť, takže vonkajšie rozmery vrtného otvoru sa môžu prispôsobiť v podstate vonkajšiemu priemeru vonkajšej povlakovej rúrky a môžu ho priaznivým spôsobom iba nepatrne prekročiť.

Uvedené ciele sa tiež dosahujú zariadením na vŕtanie, najmä nárazové alebo rotačné nárazové vŕtanie a obkladanie otvorov v materiáli zeminy alebo horniny, pričom vŕtacia korunka, uložená na vrtnom sútyčí, vytvára nárazovým a/alebo rotačným pohybom vrtný otvor, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že vŕtacia korunka je v radiálnom smere vytvorená ako delená, a že na vonkajšom obvode vŕtacej korunky, na konci odvrátenom od odbúravanej plochy, je spojená cez najmenej jeden spojkový prvok s najmenej jednou povlakovou rúrkou, obklopujúcou vrtné sútyčie, na unášanie ťahom v pozdĺžnom smere vrtného otvoru v zákryte s vriacou korunkou. Tým, žc vŕtacia korunka je vyhotovená v radiálnom smere ako delená, sa dá pri dohotovení vrtného otvoru jednoducho zaistiť, aby sa napríklad stredná hlavná časť vŕtacej korunky mohla odstrániť z vrtného otvoru spoločne s vrtným sútyčím cez povlakovú rúrku. Najmenej jedna povlaková rúrka sa bezprostredne pri vytváraní vrtného otvoru umiestňuje do vrtného otvoru spolupôsobiacim ťahom, prejavujúcim sa v pozdĺžnom smere, a po dohotovení vrtného otvoru zostáva vnútri vrtného otvoru. Aby sa aj pri rotačnom pohybe vriacej korunky zaistilo, že sa na povlakovú rúrku uloženú na vonkajšom obvode vŕtacej korunky, pôsobí iba v axiálnom smere vrtného otvoru, je navyše výhodné, keď je vŕtacia korunka otočné spojená s povlakovou rúrkou (povlakovými rúrkami) cez spojkový prvok.

Na zvlášť jednoduché spojenie medzi vriacou korunkou a povlakovou rúrkou, unášanou pri posuve spolu s ňou v axiálnom smere, sa navyše výhodne navrhuje, aby spoj kove prvky oddelených oblastí obvodu vŕtacej korunky a povlakovej rúrky boli tvorené navzájom prispôsobeným komplementárnym profilovaním, prípadne profilovaným, kruhovým medzičlenom, sprostredkujúcim spojenie medzi nimi. Takými oddelenými oblasťami obvodu, ktoré môžu byť tvorené napríklad na spôsob stupňovitých vyvýšenín a komplementárnych vyhĺbení, sa dá aj pri porovnateľne malých hrúbkach stien povlakovej rúrky, zaistiť spoľahlivé unášanie povlakovej rúrky pri posuve vŕtacej korunky.

Alternatívne sa na jednoduché spojenie medzi vriacou korunkou a povlakovou rúrkou unášanou (povlakovými rúrkami unášanými) pri posuvnom pohybe vriacou korunkou navrhuje, aby boli spojkové prvky tvorené množinou gúľ, usporiadaných vo vybratiach v podstate polkruhového prierezu na vŕtacej korunke a v komplementárnych vybratiach na prepojovacom kuse povlakovej rúrky, prípadne povlakových rúrok, nadväzujúcom na vŕtaciu korunku, ako zodpovedá ďalšiemu výhodnému uskutočneniu zariadenia podľa vynálezu. Použitím gúľ, ktoré sú usporiadané v zodpovedajúcich vybratiach tak na vŕtacej korunke, ako aj na prepojovacom kuse povlakovej rúrky, možno vytvoriť jednoduché spojenie medzi vriacou korunkou a povlakovou rúrkou podobné guľôčkovému ložisku, čím sa dá dosiahnuť tiež ľahká otáčavosť aspoň jednej povlakovej rúrky proti vŕtacej korunke pri rotačnom a/alebo rotačno-nárazovom pohybe vŕtacej korunky pri vytváraní vrtného otvoru. Podľa zvlášť výhodného uskutočnenia je prepojovací kus najmenej jednej povlakovej rúrky a/alebo prepojovacia oblasť vriacej korunky vytvorené z kovu, plastu alebo z materiálu povlečeného vrstvou, pričom sa pri použití gúľ, napríklad z kovu alebo plastu dá dosiahnuť prispôsobenie jednotlivých materiálov spojkových prvkov, prepojovacieho kusa povlakovej rúrky, prípadne koncovej časti vriacej korunky. Prirodzene sa môže na uľahčenie pohybu gúľ pridať do vybratí na uloženie spojkových prvkov, tvorených guľami, tiež mazací prostriedok, napríklad olej.

Aby sa zabránilo prenosu síl, vznikajúcich pri posuvnom pohybe, na malý prierez alebo malú hrúbku steny povlakovej rúrky, čo by mohlo viesť k jej deformácii, navrhuje sa podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia, aby spojkové prvky medzi vriacou korunkou a povlakovou rúrkou boli vytvorené aspoň z časti z tlmiaceho materiálu alebo boli pokryté vrstvou tlmiaceho materiálu.

Jednoduché odtransportovanie odbúraného (odvŕtaného) materiálu voľným priestorom medzi vnútrajškom povlakovej rúrky a vrtným sútyčím, môže byť zaistené tak, že povlaková rúrka má v oblasti obrátenej k vŕtacej korunke, najmenej jeden priechodný otvor a najmä na obvode povlakovej rúrky pravidelne rozmiestnené vŕtania alebo priechodné štrbiny.

Ako už bolo naznačené, môžu sa povlaková rúrky použiť nielen na dodatočné umiestnenie kotvy a tým všeobecne na ukotvenie predmetov, ale vytvorený vrtný otvor a v ňom zasadené povlakové rúrky môžu zabezpečovať odvodnenie. Na tento účel je podľa výhodného uskutočnenia povlaková rúrka po svojej celej dĺžke vybavená perforáciami rozmiestnenými v podstate pravidelne po obvode.

Aby sa po dohotovení vrtného otvoru zaistilo jednoduché vyberanie centrálnej časti vŕtacej korunky, pozostáva podľa výhodného uskutočnenia vŕtacia korunka z centrálnej vnútornej časti a z vonkajšej časti, ktoré sú vzájomne oddeliteľné napojené na spoločný posuv, pričom centrálna časť vŕtacej korunky má vonkajší priemer nepatrne menší ako vnútorný priemer vnútornej povlakovej rúrky. Na zvlášť jednoduché a spoľahlivé spojenie jednotlivých prvkov takej viacdielnej vriacej korunky sa navyše navrhuje, aby k rotačnému unášaniu mala centrálna vnútorná časť vŕtacej korunky prierez odchylný od kruhového tvaru, a aby bola zodpovedajúcim otvorom vonkajšej časti vŕtacej korunky vyvedená von.

Pretože sa povlaková rúrka zavádza pomocou vŕtacej korunky pôsobením posuvného prípadne vftacieho pohybu v axiálnom smere, nie je nutné používať obkladové rúrky so silne zväčšeným priemerom, ako to bolo potrebné podľa stavu techniky, najmä pri dodatočnom zasadzovaní povlakovej rúrky. Preto je postačujúce, keď vonkajší priemer vonkajšej povlakovej rúrky zodpovedá v podstate vonkajším rozmerom vŕtacej korunky v radiálnom smere.

Povlakové rúrky, zavedené do vrtných otvorov spôsobom podľa vynálezu, musia v podstate odolávať iba materiálu, do ktorého sa preniká a nemusia v žiadnom prípade prenášať sily, napríklad nárazové sily, pri rotačnonárazovom vŕtaní. Je teda možné použiť tenkostennú povlakovú rúrku. Vo výhodnom uskutočnení má povlaková rúrka hrúbku steny 1 až 3 mm, predovšetkým asi 2 mm, takže je zrejmé, že priemer vŕtaného otvoru musí byť len zväčšený len nepatrne. Povlakové rúrky majú malú hmotnosť a na ich výrobu sa spotrebuje menej materiálu.

Podľa zvlášť výhodného uskutočnenia je povlaková rúrka vytvorená z kovu alebo plastu, čo umožňuje prispôsobiť vlastnosti povlakovej rúrky typu zeminy alebo horniny, v ktorej sa má vrtný otvor vytvoriť. Povlaková rúrka z kovu má síce zodpovedajúcu mechanickú pevnosť, čo však pri použití v nesúdržných alebo sypkých pôdnych alebo horninových vrstvách môže viesť k zlomeniu alebo zúženiu prierezu veľmi tenkostennej povlakovej rúrky, čo sťaží alebo úplne znemožní odstránenie vriacej korunky, takže napríklad už nebude možné zamýšľané dodatočné umiestnenie kotvy. V nesúdržných alebo sypkých zeminách sa preto ukazuje ako výhodné použitie povlakových rúrok z plastu, ktoré majú určitú flexibilitu, takže po dočasných zmenách prierezu povlakovej rúrky pri ďalšom posuve vŕtacej korunky pri unášaní povlakových rúrok tieto rúrky nadobudnú zasa pôvodný tvar prierezu a tým je po dohotovení vrtného otvoru možné odstránenie vŕtacej korunky a prípadne následné umiestnenie kotvy. Najmä pri použití povlakových rúrok z plastu je pritom zvlášť výhodné použitie spojkových prvkov na spôsob guľôčkového ložiska, ako to bolo skôr uvedené, aby sa umožnilo pokiaľ možno nerušené voľné otáčanie medzi vŕtacou korunkou a povlakovými rúrkami pri rotačnom alebo rotačno-nárazovom pohybe vŕtacej korunky, pretože rotačné unášanie povlakovej rúrky vŕtacou korunkou by pri použití povlakových rúrok z plastu bolo nevýhodné.

Najmä pri vrstvách zeminy a horniny, pri ktorých sa materiál ľahko láme a tým sa zvyšujú trecie sily pôsobiace na povlakové rúrky, sa s cieľom minimalizovania týchto síl použijú podľa výhodného uskutočnenia vynálezu dve povlakové rúrky, usporiadané vzájomne v podstate koncentricky a vzájomne od seba držané v odstupe dištančnými alebo zarážkovými prvkami, usporiadanými v medzipriestore medzi povlakovými rúrkami, výhodne na jednej z k sebe privrátených plôch plášťa povlakových rúrok. Tým, že sú dve povlakové rúrky k sebe vzájomne usporiadané v podstate koncentricky a sú vzájomne držané v odstupe, môže sa aj pri poškodení alebo zničení vonkajšej povlakovej rúrky dovnútra vlamovaným materiálom s istotou zabrániť poškodeniu vrtného sútyčia a unášaním aspoň jednej z dvoch koncentricky usporiadaných povlakových rúrok sa môže vytvoriť obloženie vŕtaných dier, pri ktorých nie je vonkajší priemer obloženia vrtného otvoru konštantný po celej dĺžke. Takými meniacimi sa vonkajšími rozmermi obloženia vrtného otvoru rúrky sa najmä v oblastiach, ktoré majú menší priemer obloženia vrtného otvoru, minimalizuje trecia sila, pôsobiaca na povlakové rúrky.

Aby sa zaistila taká teleskopičnosť, pripadne oddelené unášanie ťahom oboch koncentricky vzájomne usporiadaných povlakových rúrok, je podľa vynálezu aspoň zvonku ležiaca povlaková rúrka vytvorená ako viacdielna a v oblasti aspoň jedného napojenia susedných úsekov povlakovej rúrky je spojená s vnútornou rúrkou cez uzáver, uvoľniteľný relatívnym otočením susedných prvkov, najmä cez bajonetový uzáver. Viacdielnym vyhotovením zvonku ležiacej povlakovej rúrky a rozpojiteľným spojením susedných úsekov povlakovej rúrky je možné, po uvoľnení uzáveru dvoch susedných úsekov povlakovej rúrky, unášať spolu ťahom úsek povlakovej rúrky, pričom druhý zostane pevne na mieste a tým sa dosiahne obloženie vrtného otvoru s meniacimi sa priemermi.

Aby sa zaistilo úplné obloženie vrtného otvoru, a aby sa zaistilo cielené unášanie buď vnútri ležiacich alebo zvonku ležiacich úsekov povlakových rúrok, je zariadenie podľa vynálezu výhodne vytvorené tak, že koncentricky vzájomne usporiadané povlakové rúrky majú v najmenej jednej koncovej oblasti zarážkové prvky, orientované do prstencového priestoru medzi povlakovými rúrkami a v oblasti spojovacieho prvku, najmä hrdlového prvku vnútorných rúrok sú usporiadané vodiace a rozpojovacie prvky na navzájom nadväzujúce zvonku ležiace prvky povlakových rúrok. Tým, že vzájomne koncentricky usporiadané povlakové rúrky majú v najmenej jednej koncovej oblasti zarážkové prvky, orientované do prstencového priestoru medzi povlakovými rúrkami, sa s istotou zabraňuje úplnému roztiahnutiu vnútri i zvonku ležiacich povlakových rúrok a ďalej sa môže zaradením hrdlového prvku vnútorných rúrok, vybaveného vodiacimi a rozpojovacími prvkami, zaistiť cielené unášanie určitých vnútorných prípadne vonkajších úsekov rúrok.

Aby sa zaistilo odstránenie vnútri ležiacej oblasti vriacej korunky prstencovým priestorom, tvoreným povlako vými rúrkami je výhodné, keď sú vzájomne koncentricky usporiadané povlakové rúrky napojiteľné na zvonku ležiacu oblasť vŕtacej korunky. Predovšetkým sa pritom na vŕtacej korunke zakotvuje aspoň zvonku ležiaca povlaková rúrka, takže sa zabezpečí spoľahlivé unášanie prinajmenšom vonkajšej povlakovej rúrky v oblasti vŕtacej korunky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený podľa priložených, schematicky znázornených príkladov uskutočnenia.

Obr. 1 - čiastkový pohľad v čiastočnom reze na prvé uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu, obr. 2 - pohľad v smere šípky II z obr. 1 na vŕtaciu korunku zariadenia podľa vynálezu, obr. 3 - čiastočný rez bokorysu zväčšeného dĺžkového úseku zariadenia podľa vynálezu podľa obr. 1 po odobratí centrálnej časti vŕtacej korunky a vrtného sútyčia, vo zväčšenej mierke oproti znázorneniu podľa obr. 1, obr. 4 - pohľad v čiastočnom reze na vrtný otvor so zasadenou kotvou, vytvorený zariadením podľa vynálezu, obr. 5 - obmenené uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu v podobnom znázornení ako na obr. 1, obr. 6 - pohľad v smere šípky VI z obr. 5 na vŕtaciu korunku tohto druhého uskutočnenia, obr. 7 - obmenené uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu, opäť podobné znázorneniu ako na obr. 1, obr. 8 - schematické znázornenie vnútri a zvonku ležiacej povlakovej rúrky, pričom na obr. 8a, videné v smere k vŕtacej korunke, je ukázaný pohľad na dohromady zostavené prvé úseky povlakových rúrok, na obr. 8b sú znázornené v pohľade prvé a druhé vnútri a zvonku ležiace úseky povlakových rúrok, videné od vŕtacej korunky, v dohromady zostavenom stave, na obr. 8c sú znázornené tie isté ako na obr. 8b ukázané úseky povlakových rúrok v čiastočne vytiahnutom stave a na obr. 8d sú znázornené úseky povlakových rúrok v úplne vytiahnutom stave.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 a 2 je zobrazená vŕtacia korunka 1, ktorá pozostáva z centrálnej časti, tzv. pilotnej vŕtacej korunky 2 a z vonkajšej časti, ktorá sa v ďalšom texte nazýva prstencová vŕtacia korunka 3, ktorá pilotnú korunku 2 obklopuje. Na prednej čelnej ploche pilotnej vŕtacej korunky 2 a prstencovej vŕtacej korunky 3 sú pritom na rúbanie materiálu zasadené rúbacie prvky, známe samy o sebe, ako napríklad v podstate pologuľovité vložky 4 z tvrdého materiálu.

Na konci odvrátenom od rúbacích plôch vŕtacej korunky 1 je s vŕtacou korunkou 1 spojená vonkajšia povlaková rúrka 5 s pomerne malou hrúbkou steny, napríklad 2 mm, pričom na spojenie je použitý' profilovaný prstencovitý medzičlen 6, ktorý zasahuje schodovitými, prípadne nosovitými výstupkami 7 do zodpovedajúcich vybratí, tak v oblasti vŕtacej korunky 3, ako aj v oblasti predného úseku vonkajšej povlakovej rúrky 5. Spolu ťahaná vnútorná povlaková rúrka 5' má na svojej hornej koncovej oblasti zarážkový prvok 29, ktorý tesne prilieha k vonkajšej povlakovej rúrke 5. Cez medzičlen 6 dochádza k unášaniu vonkajšej povlakovej rúrky 5 v smere vŕtania, prípadne posuvu 8, axiálnym pôsobením ťahu, zatiaľ čo vŕtacia korunka 1 je uložená proti povlakovým rúrkam 5 a 5' otočné, takže tento rotačný pohyb neprekáža vriacej korunke 1 vo vŕtaní. Z toho je zrejmé, že povlakové rúrky 5 a 5', ktoré môžu byť vytvorené ako tenkostenné, sú unášané vriacou korunkou 1, pričom povlakové rúrky 5 a 5' obklopujú vrtné sútyčie 9 tak, že vzniká voľný priestor 10.

Ďalej je z obr. 1 zrejmé, že vonkajšia povlaková rúrka 5 a vnútorná povlaková rúrka 5' majú vo svojom najprednejšom úseku množinu po obvode rozdelených priechodných otvorov 11, ktoré sa v zasunutom stave vzájomne prekrývajú a ktorými sa odbúraný materiál v smere šípky 12 vynáša do voľného priestoru 10 medzi vrtné sútyčie 9 a povlakové rúrky 5 a 5' a následne sa môže dopravovať von. Pritom môže byť vrtné sútyčie 9 vytvorené ako rúrka, alebo môže byť vybavené iným potrubím, ktorým sa môže privádzať plynný alebo kvapalný vyplachovací prostriedok a vytlačovať otvormi medzi vriacou korunkou 1 a priechodnými otvormi 11 do voľného priestoru 10.

Na obr. 1 a 2 je schematicky naznačená vonkajšia kontúra vytváraného vrtného otvoru 13. Je zrejmé, že pri použití tenkostenných povlakových rúrok 5 a 5', ktoré sú počas vŕtania vystavené iba pôsobeniu ťahu vriacou korunkou 1 v axiálnom smere vrtného otvoru 13, môže byť priemer vrtného otvoru 13 dimenzovaný zodpovedajúcim spôsobom menší. Po dohotovení vrtného otvoru 13 sa pilotná vŕtacia korunka 2, ktorá má prierez výhodne odchylný od kruhového tvaru, odpojí od prstencovej vriacej korunky 3 a spoločne s vrtným sútyčím 9 sa vytiahne povlakovou rúrkou 5', takže celkový vnútorný priestor, ktorý je definovaný povlakovou rúrkou 5', zostáva voľný na zasadenie kotvy alebo na vyplnenie zásypovou hmotou.

Na obr. 3 je znázornený väčší dĺžkový úsek, pričom je zrejmé, že centrálna časť vriacej korunky 1, t. j. pilotná vŕtacia korunka 2, už bola odstránená spoločne s vrtným sútyčím 9, takže vo vrtnom otvore 13 naďalej zostávajú povlakové rúrky 5 a 5' a prstencová vŕtacia korunka 1. Z obr. 3 je ďalej zrejmé, že vedľa medzičlena 6 medzi vriacou korunkou 1, resp. zostávajúcou prstencovou vriacou korunkou 3 a povlakovou rúrkou 1 v najprednejšom úseku je cez spojkový element 14 spojený s vriacou korunkou. Cez priechodné otvory 11, vytvorené v prednom úseku sa pritom môže vnášať napríklad zásypová hmota do prednej oblasti vrtného otvoru 13 a na ukotvenie tiež do voľného priestoru medzi ohraničením vrtného otvoru 13 a nadväzujúcou povlakovou rúrkou S. Ďalšie dĺžkové úseky zvonku ležiacich povlakových rúrok 5 pritom majú vo svojich koncových úsekoch výstupky 31 a 32, ktoré sú spojené s hrdlom 30, ktoré spolu pevne spojuje dva úseky vnútri ležiacich povlakových rúrok 5'.

Na obr. 4 je znázornené uskutočnenie, v ktorom je po odstránení vrtného sútyčia 9 do povlakových rúrok 5, 5', schematicky znázornených v úplne vytiahnutom stave, vložená napríklad naskrutkovateľná kotva 15, ktorá je dodatočne na svojom voľne ležiacom konci opretá, pripadne upnutá v zemine skrutkovaním 16. Pritom sa môže bezprostredne pri umiestňovaní kotvy 15 vnášať do povlakových rúrok 5, 5' zodpovedajúca zásypová hmota, aby sa zaistilo ukotvenie najprednejšieho úseku s prstencovou vŕtacou korunkou 3, zostávajúcou v zemine.

Na obr. 5 a 6 je zobrazené uskutočnenie, ktoré je podobné uskutočneniu z obr. 1 a 2. Povlaková rúrka 5 je otočné uložená bezprostredne na vonkajšom obvode prstencovej vriacej korunky 17 a pilotná vŕtacia korunka 19 jc vybavená reznými hranami 18. Uloženie na vonkajšom obvode prstencovej vriacej korunky 17 je v tomto uskutočnení realizované cez zodpovedajúcim spôsobom odsadené alebo odstupňované čiastkové oblasti tak na prstencovej vriacej korunke 17, ako aj na konci povlakovej rúrky 5, obrátenom k vriacej korunke 1, pričom zodpovedajúce profilovania sú označené vzťahovými značkami 20 a 21. Vnútri leží povlaková rúrka 5' so zarážkovým prvkom 29. Vrtné sútyčie 22 je spojené s vŕtacou korunkou 1. Tiež pri tomto uskutočnení sa po dohotovení vrtného otvoru centrálna časť - pilotná vŕtacia korunka 19 vriacej korunky 1, vyťahuje von spoločne s vrtným sútyčím 22 vnútrajškom povlakovej rúrky 5, prípadne 5'. Následne je možné opäť dovnútra zaviesť kotvu a/alebo je možné dodatočne uskutočniť zasypanie vytvrditeľným materiálom, najmä cementovým mliekom.

Namiesto umiestnenia kotvy do vrtného otvoru 13, obloženého povlakovými rúrkami 5, 5', môže taký vrtný otvor 13 slúžiť tiež napríklad na odvodnenie alebo na drenáž. V takom prípade sa po dĺžke aj obvode povlakových rúrok 5 a 5' vytvorí množina perforácií alebo priechodných vybratí.

V uskutočnení podľa obr. 7 je opäť zobrazená viacdielna vŕtacia korunka 1 so zasadenými vložkami 4 z tvrdých materiálov a povlakové rúrky 5 a 5', unášané vŕtacou korunkou 1. Zatiaľ čo v predchádzajúcom uskutočnení môžu byť povlakové rúrky 5, 5' vytvorené napríklad z kovového materiálu, sú v uskutočnení, znázornenom na obr. 7 povlakové rúrky 5,5' a zarážkový prvok 29 vyrobené z plastu.

Uloženie vriacej korunky 1 je uskutočnené pomocou množiny spojkových prvkov vo forme gúľ 23, ktoré sú uložené v zodpovedajúcom priereze pologuľovitých vybratí 24 na zadnej strane vriacej korunky 1 a v komplementárnych vybratiach 25 prepojovacieho kusa 26, pričom prepojovací kus 2 je bezprostredne spojený s povlakovou rúrkou 5 z plastu. Gule 23, ktoré tvoria spojkové prvky medzi vriacou korunkou 1 a povlakovou rúrkou 5, tak vytvárajú spojenie na spôsob guľôčkového ložiska, čím je jednoducho dosiahnuté pretáčanie medzi povlakovou rúrkou 5 a vŕtacou korunkou 1 pri rotačnom alebo rotačné nárazovom pohybe. Pretože povlaková rúrka 5 z plastu môže mať vysokú flexibilitu, sú bezprostredne v oblasti, nadväzujúcej na vŕtaciu korunku 1, dodatočne upravené oporné rúrky 27 a 28, zasahujúce z vnútornej strany do povlakovej rúrky 5 a obklopujúce poviakovú rúrku 5 na jej vonkajšej strane, medzi ktorými je bezprostredne upevnená povlaková rúrka 5 z plastu, nadväzujúca bezprostredne na prepojovací kus 26, pričom oporné rúrky 27 a 28 môžu byť vytvorené napríklad z kovu.

Na prispôsobenie vlastností materiálu gúľ 23, ktoré môžu byť vytvorené z kovu alebo plastu, úložným plochám, prípadne úložným prvkom v oblasti vybratí 24 a 25 môžu byť prepojovací kus 26 a nadstavec vriacej korunky 1 vytvorené tiež z kovu alebo plastu, prípadne môžu byť vybavené pokrytím zodpovedajúcimi vrstvami.

Na obr. 8 je schematicky znázornené, ako sa môžu vnútri a zvonku ležiace povlakové rúrky 5', 5 pri posuve vriacej korunky 1 do materiálu horniny, prípadne zeminy proti sebe posúvať, pripadne vzájomne klzné tiahnuť. Obr. 8a pritom ukazuje, vzhľadom na vŕtaciu korunku 1, prvé úseky povlakových rúrok 5, 5’ v dohromady zosunutej polohe, t. j. v polohe pri začiatku vŕtania. Zvonku ležiaci úsek povlakovej rúrky 5 má pritom na svojom prednom konci schematicky znázornený medzičlen 6, ktorý je určený na uloženie vonkajšieho úseku povlakovej rúrky 5 na vriacej korunke 1 (neznázomenej na obr. 8). Na obr. 8 je šípkami 33 naznačený smer posuvu vriacej korunky 1. Na svojom konci, odvrátenom od vriacej korunky 1 má vonkajšia povlaková rúrka 5 zarážkový prvok 34, ktorý jc klzné uložený na vnútornej povlakovej rúrke 5'. Analogicky jc na konci vnútornej povlakovej rúrky 5' obrátenom smerom k vriacej korunke 1 zarážkový prvok 29, ktorý môže striedavo pôsobiť so zarážkovým prvkom 34 vonkajšej povlakovej rúrky 5 vo vytiahnutom stave.

Na obr. 8b sú schematicky naznačené prvé dva úseky povlakovej rúrky 5, 5'. Prvý úsek (opäť vzhľadom na vŕtaciu korunku 1) povlakovej rúrky 5 má na svojom konci, odvrátenom od vftacej korunky 1, zarážkový prvok 34, ktorý vo vytiahnutom stave pôsobí striedavo so zarážkovým prvkom 29 vnútornej povlakovej rúrky 5'. Znázornené dve vonkajšie povlakové rúrky 5 pritom nie sú vzájomne priamo spojené, ale sú spojené iba cez hrdlo 30, ktoré pevne navzájom spojuje dve vnútri ležiace povlakové rúrky 5’. Pre toto spojenie sú na oboch vonkajších povlakových rúrkach upravené výstupky 31, 32, ktoré môžu zasahovať do vybratí prvku hrdla 30. V dohromady zastrčenom stave sú tým vzájomne pevne spojené tak úseky vonkajšej povlakovej rúrky 5, ako aj úseky vnútornej povlakovej rúrky 5'.

Aby teraz pri ďalšom posuve do materiálu horniny alebo zeminy bola k dispozícii tiež dĺžka vnútorného úseku povlakovej rúrky ako obloženia na vrtný otvor, ako je to znázornené na obr. 8c, uvedie sa otáčavým pohybom druhého úseku (videné zo smeru vŕtacej korunky 1) povlakovej rúrky 5 vzhľadom na hrdlo 30, výstupok 31 zo záberu so zodpovedajúcim vybratím hrdla 30, načo ďalším posuvom vftacej korunky 1 v smere šípky 33 je vonkajšia povlaková rúrka 5 vedená klzné po vnútornej povlakovej rúrke 5', až zarážkový prvok 29 a 34 priľahnú navzájom k sebe.

Aby tiež dĺžka prvého úseku povlakovej rúrky 5' mohla byť pribratá na obloženie vrtného otvoru, pôsobí sa v ďalšom postupe držaním vonkajšej povlakovej rúrky 5 na konci, odvrátenom od vftacej korunky 1, protiťahom proti posuvu, čím sa výstupok 32 prvého úseku vonkajšej povlakovej rúrky 5 vytrhne zo zodpovedajúceho vybratia hrdla 30 vnútornej povlakovej rúrky 5', a úsek vonkajšej povlakovej rúrky 5, videný v smere k vŕtacej korunke 1, je kĺzavo unášaný ťahom po prvom úseku povlakovej rúrky 5' v smere posuvného pohybu.

V úplne vytiahnutom stave, ako je znázornený na obr. 8d, je tým profilovo vytvorené obloženie vrtného otvoru, čím sa môžu znateľne zmenšiť najmä trecie sily, pôsobiace na povlakové rúrky 5,5'.

Claims (22)

1. Spôsob vŕtania, najmä nárazového alebo rotačnonárazového vŕtania a obkladania dier a/alebo zasadzovania kotiev do dier v zemine alebo hornine, pričom sa vriacou korunkou (1), uloženou na vrtnom sútyčí (9) nárazovým a/alebo rotačným pohybom vytvára vrtný otvor (13) a povlakovou rúrkou (5) sa vytvára obloženie, pričom po ukončení vŕtacieho procesu sa aspoň časť vriacej korunky (1) vyberie spoločne s vrtným sútyčím (9) z povlakovej rúrky (5), vyznačujúci sa tým, že raziacim pohybom pri vŕtaní sa iba ťahom zavádza vriacou korunkou (1) axiálnym smerom do vrtného otvoru (13) aspoň jedna tenkostenná povlaková rúrka, ktorá je s vriacou korunkou (1), ktorá jc v radiálnom smere vytvorená ako delená, spojená na konci odvrátenom od spracovávanej plochy, a po odstránení vrtného sútyčia a vŕtacej korunky sa do povlakovej rúrky (5) umiestni kotva (15) a/alebo sa zaplní vytvrditeľným materiálom.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že vŕtacia korunka (1) je usporiadaná proti povlakovej rúrke/povlakovým rúrkam (5) otočné.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že odbúraný materiál sa najmenej jedným priechodným otvorom (11), usporiadaným v oblasti nadväzujúcej na vŕtaciu korunku (1), vynáša dovnútra povlakovej rúrky/povlakových rúrok (5) a voľným priestorom medzi povlakovou rúrkou/povlakovými rúrkami (5) a vrtným sútyčím (9) sa vynáša z vrtného otvoru (13).

4. Zariadenie na vŕtanie, najmä nárazové alebo rotačné nárazové vŕtanie a obkladanie dier a/alebo zasadzovanie kotiev do dier v zemine alebo hornine, pričom vŕtacia korunka (1), uložená na vrtnom sútyčí (9) nárazovým a/alebo rotačným pohybom vytvára vrtný otvor (13), podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že vŕtacia korunka (1) je vytvorená ako delená v radiálnom smere, a na vonkajšom obvode vŕtacej korunky (1) je na konci, odvrátenom od odbúravanej plochy, cez najmenej jeden spojkový prvok pripojená najmenej jedna tenkostenná povlaková rúrka (5), obklopujúca vrtné sútyčie (9, 22), iba na unášanie ťahom v pozdĺžnom smere vrtného otvoru (13).

5. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že vŕtacia korunka (1) je cez spojkový prvok otočné spojená s povlakovou rúrkou/povlakovými rúrkami (5).

6. Zariadenie podľa nároku 4 alebo 5, vyznačujúce sa tým, že spojkové prvky sú tvorené osadenými oblasťami obvodu vftacej korunky (2, 17) a povlakovej rúrky (5) s navzájom prispôsobeným, komplementárnym profilovaním, prípadne s vloženým profilovaným prstencovitým medzičlenom (6).

7. Zariadenie podľa nároku 4 alebo 5, vyznačujúce sa tým, že spojkové prvky sú tvorené množinou gúľ (23), ktoré sú usporiadané vo vybratí (24) s v podstate polkruhovým prierezom na vŕtacej korunke (1) a v komplementárnom vybratí (25) na prepojovacom kuse (26) povlakovej rúrky (5), nadväzujúcom na vŕtaciu korunku (1).

8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že prepojovací kus (26) najmenej jednej povlakovej rúrky (5) a/alebo nadväzujúca oblasť vŕtacej korunky (1) sú vytvorené z kovu, z plastu alebo z materiálu pokrytého vrstvou.

9. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 8, vyznačujúce sa tým, že spojkové prvky medzi vŕtacou korunkou (1) a povlakovou rúrkou/povlakovými rúrkami (5) sú prinajmenšom sčasti vytvorené z tlmivého materiálu alebo sú pokryté vrstvou tlmivého materiálu.

10. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 9, vyznačujúce sa tým, že povlaková rúrka/povlakové rúrky (5) má vo svojej koncovej oblasti, obrátenej k vŕtacej korunke (1), najmenej jeden priechodný otvor (11), predovšetkým niekoľko, po obvode rovnomerne rozmiestnených, vŕtaní alebo priechodných štrbín.

11. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 10, vyznačujúce sa tým, že povlaková rúrka/povlakové rúrky (5) je po celej svojej dĺžke vybavená perforáciami, rozmiestnenými v podstate pravidelne po obvode.

12. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 11, vyznačujúce sa tým, že vŕtacia korunka (1) zahrnuje najmenej jednu centrálnu časť a najmenej jednu vonkajšiu časť, ktoré sú vzájomne rozpojiteľne napojené na spoločný pohon, pričom centrálna časť vftacej korunky (1) má vzhľadom na vnútorný priemer vnútornej povlakovej rúrky (5) nepatrne menší vonkajší priemer.

13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že na unášanie rotačným pohybom má vnútorná centrálna časť vŕtacej korunky (1) prierez odchylný od kruhového tvaru a je vyvedená zodpovedajúcim otvorom vonkajšej časti (3) vŕtacej korunky (1).

14. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 13, vyznačujúce sa tým, že vonkajší priemer vonkajšej povlakovej rúrky (5) zodpovedá v podstate v radiálnom smere vonkajším rozmerom vŕtacej korunky (1).

15. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 14, vyznačujúce sa tým, že povlaková rúrka/povlakové rúrky (5) má hrúbku steny v rozsahu od 1 do 3 mm, výhodne 2 mm.

16. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 15, vyznačujúce sa tým, že povlaková rúrka/povlakové rúrky (5) je vytvorená z kovu alebo z plastu.

17. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 16, vyznačujúce sa tým, žcdo povlakovej rúrky (5) je po odstránení vŕtacej korunky (1) a vrtného sútyčia (9, 22) umiestniteľná, napríklad do jej úseku vyčnievajúceho zo zeminy, predopnuteľná, najmä naskrutkovateľná kotva (15).

18. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 4 až 17, vyznačujúce sa tým, že dve povlakové rúrky (5, 5') sú usporiadané v podstate vzájomne koncentricky a sú držané v odstupe od seba pomocou dištančných prvkov, prípadne zarážkových prvkov (29), usporiadaných v medzipriestore medzi povlakovými rúrkami (5, 5') výhodne na jednej z k sebe obrátených plôch plášťa povlakovej rúrky (5, 5').

19. Zariadenie podľa nároku 18, vyznačujúce sa tým, že aspoň zvonku ležiaca povlaková rúrka (5) je viacdielna a v oblasti najmenej jedného pripojenia susedných úsekov povlakovej rúrky je uvoľniteľne spojená výstupkami (31, 32), rozpoj iteľným vzájomným otočením susedných prvkov, najmä bajonetovým uzáverom, s vnútornou rúrkou (5').

20. Zariadenie podľa nároku 18 alebo 19, vyznačujúce sa tým, že vzájomne koncentricky usporiadané povlakové rúrky (5, 5') majú v najmenej jednej koncovej oblasti zarážkové prvky (29, 34), smerované do prstencovitého priestoru medzi povlakovými rúrkami (5, 5') a v oblasti spojovacieho prvku, najmä hrdla (30) vnútorných rúrok sú usporiadané vodiace a rozpojovacie prvky na navzájom nadväzujúce, zvonku ležiace, prvky povlakových rúrok.

21. Zariadenie podľa nároku 18, 19 alebo 20, vyznačujúce sa tým, že koncentricky vzájomne usporiadané povlakové rúrky (5, 5') sú napojiteľné na zvonku ležiacu oblasť vŕtacej korunky (1).

22. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 18 až 21, vyznačujúce sa tým, že prinajmenšom zvonku ležiaca povlaková rúrka (5) je uvoľniteľne uložená na vŕtacej korunke (1).