DE1256598B - Rotary jet drill - Google Patents

Description

Rotaryspülbohrgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Rotaryspülbohrgerät zur Herstellung flacher Bohrungen mit großem Durchmesser.Rotary directional drilling device The invention relates to a rotary directional drilling device for producing flat bores with a large diameter.

Bohrungen der obengenannten Art wurden bisher bis zu einer Teufe von etwa 30 m in bindigen oder nichtbindigen Böden im Trockendrehbohrverfahren mit Schappe oder Schnecke hergestellt. Bei Einlagerung von Fels- oder Geröllbänken in diesem Teufenbereich muß das Bohrverfahren gewechselt und auf ein Schlag- oder Rotaryspülbohrverfahren übergegangen werden.Bores of the type mentioned above have been up to a depth of approx. 30 m in cohesive or non-cohesive soils using the dry rotary drilling method with a scraper or snail. When storing rock or rubble banks in this The drilling process must be changed to a percussion or rotary directional drilling process be passed over.

Es gab bisher kein Gerät, mit dem ein schneller und wirtschaftlicher Wechsel vom Trockendrehbohren einerseits zum Schlag- bzw. Rotaryspülbohren andererseits vollzogen werden konnte. Beim übergang auf das Schlagbohrverfahren besteht vor allem der Nachteil, daß die Dreheinrichtung mit Teleskopstange für das Trockendrehbohrverfahren aus der Bohrlochachse herausgeschwenkt werden mußte. Außerdem benötigte die Bohreinrichtung eine Schlagvorrichtung. Beim Rotaryspülverfahren benötigte man bisher zur Erreichung der entsprechenden Teufe Verlängerungsgestänge. Das erforderte die Demontage der Teleskopmitnehmerstange.So far there has been no device with which a faster and more economical Change from dry rotary drilling on the one hand to hammer or rotary flush drilling on the other could be carried out. In the transition to the hammer drilling method, there is above all the disadvantage that the rotary device with telescopic rod for the dry rotary drilling had to be pivoted out of the borehole axis. Also needed the drilling equipment a striking device. In the case of the rotary rinsing process, it was previously necessary to achieve this the corresponding depth of extension rod. That required the dismantling of the Telescopic drive rod.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beheben. Nach der Erfindung ist dies dadurch geschehen, daß der Drehantrieb des Bohrgerätes mit dem Bohrer unter Einschaltung eines Sedimentrohres durch eine an sich bekannte Teleskopmitnehmerstange verbunden ist. Dadurch ist es möglich geworden, die im Gebirge eingelagerten Fels-oder Geröllschichten unter Verwendung der beim Trockendrehbohrverfahren vorhandenen Einrichtungen mit dem Rotaryspülbohrverfahren zu durchbahren. Dabei brauchte lediglich das Bohrwerzeug ausgetauscht zu werden.The object of the invention is to remedy these deficiencies. According to the invention, this is done in that the rotary drive of the drilling device with the drill with the inclusion of a sediment pipe through a known per se Telescopic drive rod is connected. This made it possible for those in the mountains embedded rock or rubble layers using the dry rotary drilling method to penetrate existing facilities with the rotary directional drilling method. Included only needed the drilling tool to be replaced.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist bei außerhalb der Teleskopmitnehmerstange geführtem Spülstrom der Spülkopf in seinem Zentrum einen freien Durchgang für die Teleskopmitnehmerstange auf, während der Spülstromaustritt exzentrisch zur Teleskopmitnehmerstange angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist vor allem deswegen von Vorteil, weil sie den Ablauf des Trockendrehbohrverfahrens in keiner Weise stört.In a particular embodiment of the invention, at outside the telescopic drive rod guided flushing flow of the flushing head in its center free passage for the telescopic drive rod, while the flushing current is discharged is arranged eccentrically to the telescopic drive rod. One such arrangement is especially advantageous because it simplifies the dry rotary drilling process in no way bothers you.

Vorzugsweise ist das Sedimentrohr unmittelbar oberhalb des Bohrwerkzeuges angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht die Herstellung von Bohrlöchern mit großem Durchmesser bei unveränderter Spülmenge und erspart außerdem das Anlegen eines Spülteiches.The sediment pipe is preferably directly above the drilling tool arranged. This arrangement enables the production of wells with large Diameter with unchanged flush volume and also saves the creation of a flushing pond.

Das Sedimentrohr kann gemäß der Erfindung aus zwei oder mehreren Teilen bestehen, die zweckmäßigerweise während des Füllvorgangs gegeneinander verriegelt sind. Einzelne Sedimentrohrteile können ferner nicht klappbar ausgebildet sein. Bei klappbarer Ausbildung von Sedimentrohrteilen können diese über eine Hebel- und Anschlaganordnung zur Entleerung steuerbar bewegt werden. Dieser Anschlag ist beim Trockendrehbohren mit Klappschappe ohnehin vorhanden. Durch diese Maßnahmen wird ein schnelles Entleeren des Sedimentrohres mit allen beim Entleerungsvorgang beim Trockendrehbohren erzielbaren Vorteilen erreicht.According to the invention, the sediment pipe can consist of two or more parts exist, which are conveniently locked against each other during the filling process are. Furthermore, individual sediment pipe parts cannot be designed to be foldable. If the sediment pipe parts are hinged, they can be leveraged and Stop arrangement for emptying are controllably moved. This stop is at Dry rotary drilling with hinged flap already available. Through these measures will a quick emptying of the sediment pipe with all during the emptying process at Dry rotary drilling achieves achievable advantages.

Bei einer besonderen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Spülleitung in einem nicht schwenkbaren Teil des Sedimenttopfes verlegt.In a special embodiment of the device according to the invention the flushing line is laid in a non-pivoting part of the sediment pot.

Zweckmäßigerweise ist zum schnellen Wechsel der Bohrwerkzeuge von einem Bohrverfahren zum anderen der Anschluß der Bohrwerkzeugeinheit, bestehend aus Bohrwerkzeug und Sedimentrohr, für das Rotaryspülbohrverfahren in gleicher Weise ausgebildet, wie der Anschluß der Bohrwerkzeuge für das Trockendrehbohren, z. B. Schappe oder Schnecke.It is advisable to quickly change the drilling tools from one drilling method, on the other hand, the connection of the drilling tool unit, consisting of from drilling tool and sediment pipe, for the rotary directional drilling method in the same way designed as the connection of the drilling tools for dry rotary drilling, z. B. Schappe or snail.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein Baggeranbaugerät mit Teleskopkelly und Klappschappe beim Bohren, F i g. 2 das Entleeren der Klappschappe nach dem Herausziehen aus dem Bohrloch, F i g. 3 einen Rollenmeißel mit darüber angeordnetem Sedimentrohr beim Bohren in Fels an einer Teleskopkellystange und F i g. 4 das Aufschwenken der Sedimentrohrteile nach dem Herausziehen des Bohrwerkzeugs aus der Bohrung.In the drawings is an embodiment of an inventive Device shown. It shows F i g. 1 an excavator attachment with telescopic kelly and hinged flap when drilling, F i g. 2 emptying the flap after pulling it out from the borehole, FIG. 3 a roller chisel with a sediment pipe arranged above it while drilling in rock on a telescopic kelly rod and F i g. 4 swiveling the Sediment pipe parts after pulling the drilling tool out of the bore.

Das Baggeranbaugerät 1 gemäß F i g. 1 weist einen Schwenkkreis auf, dessen Radius gleich dem jeweiligen Abstand zwischen der Drehachse des Baggers und der Längsachse der Kellystange ist. Innerhalb des dadurch definierten Aktionsbereiches können mit dem Baggeranbaugerät verschiedene Werkzeuge an Lagerplätzen aufgenommen oder abgesetzt und Bohrklein an geeigneter Stelle aus Schappen, Schnecken oder Sedimentrohren entladen werden. Diese Betriebsweise macht also den gesamten Bohrbetrieb sehr flexibel und wirtschaftlich.The excavator attachment 1 according to FIG. 1 has a swing circle, whose radius is equal to the respective distance between the axis of rotation of the excavator and is the longitudinal axis of the Kelly bar. Within the defined action area various tools can be picked up at storage locations with the excavator attachment or dropped and drill cuttings in a suitable place from Schappen, Snails or sediment pipes are unloaded. So this mode of operation does the entire drilling operation very flexible and economical.

In F i g. 1 hängt die Teleskopkellystange 2 an einem Seil 3, das am oberen Ende des Baggerauslegers 4 über eine Rolle 5 geführt ist. An dem Baggerausleger 4 ist ferner eine Tragvorrichtung 5 für den Drehantrie 6 und einen Spülkopf 7 verschiebbar gelagert. Unterhalb des Spülkopfes 7 ist ein Entleerungsteller 8 für eine am unteren Ende der Teleskopkellystange 2 angekuppelte Klappschappe 9 angeordnet.In Fig. 1, the telescopic kelly rod 2 hangs on a rope 3 which is guided over a roller 5 at the upper end of the excavator boom 4. A support device 5 for the rotary drive 6 and a flushing head 7 is also slidably mounted on the excavator boom 4. An emptying plate 8 for a hinged flap 9 coupled to the lower end of the telescopic kelly rod 2 is arranged below the flushing head 7.

Das in den Zeichnungen dargestellte Gebirge baut sich schichtweise auf aus Sand 10, Ton 11, Sand oder Kies 12 und Fels 13.The mountains shown in the drawings are built up in layers on from sand 10, clay 11, sand or gravel 12 and rock 13.

Der Einsatz der Klappschappe 9 ist in den Schichten 10,11 und 12 ohne weiteres möglich. Nach dem Füllen der Schappe 9 wird diese gemäß F i g. 2 an der Teleskopkellystange 2 aus dem Bohrloch 14 herausgezogen und mit ihren Schwenkhebeln 1.5 gegen den Entleerungsteller 8 gefahren, bis das Bohrgut 16 entleert ist. Ein Übergang auf ein anderes Bohrverfahren wird erst erforderlich, wenn in das Gebirge Fels- oder Geröllschichten 13 eingelagert sind. Besonders zweckmäßig ist in diesem Fall der Übergang auf ein Rotaryspülbohrverfahren, wie es im Prinzip in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist.The use of the flap 9 is in the layers 10, 11 and 12 without further possible. After the cup 9 has been filled, it is shown in FIG. 2 at the Teleskopkellystange 2 pulled out of the borehole 14 and with their pivot levers 1.5 moved against the emptying plate 8 until the cuttings 16 are emptied. A Switching to another drilling method is only necessary when going into the rock Rock or rubble layers 13 are embedded. Is particularly useful in this In the case of the transition to a rotary directional drilling process, as it is in principle in the F i G. 3 and 4 is shown.

In den F i g. 3 und 4 ist an das Seil 3 und die Teleskopkellystange 2 über eine Schnellkupplung 17 ein Rollenmeißel 18 als Bohrwerkzeug und ein darüber angeordneter Sedimenttopf 19 angehängt. Von der Schnellkupplung 17 an abwärts ist in F i g. 3 zur besseren Übersicht eine vergrößerte Darstellung gewählt worden.In the F i g. 3 and 4, a roller chisel 18 as a drilling tool and a sediment pot 19 arranged above it is attached to the rope 3 and the telescopic kelly rod 2 via a quick coupling 17. From the quick coupling 17 downwards in FIG. 3 an enlarged representation has been selected for a better overview.

Nach der Darstellung in den F i g. 3 und 4 besteht das Sedimentrohr 19 aus zwei um ein Drehlager 20 schwenkbaren Teilen 21 und 22. Die Sedimentrohrteile 21 und 22 sind an ihrem oberen Ende jeweils mit einem Schwenkhebel 23 und 24 versehen. Die obersten Enden dieser Schwenkhebel tragen geeignete Abrollvorrichtungen, die gemäß F i g. 4 mit dem Entleerungsteller 8 unterhalb des Spülkopfes 7 zum Aufklappen der Sedimentrohrteile 21 und 22 zusammenwirken, sobald nach dem Herausziehen des Bohrwerkzeugs 18 aus dem Bohrloch 14 die Relativbewegung zwischen Teleskopkellystange 2 und Entleerungsteller 8 zur Berührung zwischen Entleerungsteller und Schwenkhebeln 23 und 24 führt. Das Bohrklein 25 kann dann das Sedimentrohr verlassen.According to the illustration in FIGS. 3 and 4, the sediment tube 19 consists of two parts 21 and 22 that can pivot about a pivot bearing 20. The sediment tube parts 21 and 22 are each provided with a pivot lever 23 and 24 at their upper end. The uppermost ends of these pivot levers carry suitable roll-off devices, which according to FIG. 4 cooperate with the emptying plate 8 below the flushing head 7 to open the sediment pipe parts 21 and 22 as soon as the relative movement between the telescopic kelly rod 2 and the emptying plate 8 leads to contact between the emptying plate and pivot levers 23 and 24 after the drilling tool 18 has been pulled out of the borehole 14. The cuttings 25 can then leave the sediment pipe.

Eine Spülpumpe 26 versorgt durch eine Leitung 27 den Spülkopf 7 mit Spülflüssigkeit.A washing pump 26 also supplies the washing head 7 through a line 27 Rinsing liquid.

Wird nun der Spülstrom durch die Teleskopkellystange 2 zum Bohrwerkzeug 18 geleitet, ist lediglich eine Einleitung der Spülflüssigkeit in die Kellystange an geeigneter Stelle erforderlich.Now the flushing flow through the telescopic kelly rod 2 becomes a drilling tool 18, is only an introduction of the flushing liquid into the Kelly bar required in a suitable place.

Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform wird der Spülstrom jedoch durch einen neben der Teleskopkellystange angeordneten Schlauch 28 zum Bohrwerkzeug 18 geleitet. Der Schlauch 28 ist an einen Spülstromaustritt 29 angeschlossen, der den Spülkopf 7 exzentrisch zur Teleskopkellystange 2 verläßt. Der Spülkopf 7 ist im übrigen in seinem Zentrum mit einem freien Durchgang für die Teleskopkellystange versehen. Von dem Spülstromaustritt 29 verläuft der Schlauch 28 mit wegen der Längenänderung der Teleskopkellystange 2 ausreichender Länge außen an der Stange 2 vorbei durch das Bohrloch 14 bis zu einem Anschluß 30 im Bereich des Sedimentrohres 19. Von diesem Anschluß 30 wird der Spülstrom, wie die Richtungspfeile anzeigen, in das zentrale Bohrrohr 31 eingeleitet. Nach dem Verlassen des Bohrrohres 31 wird der Spülstrom mit Bohrklein beladen und steigt, ebenfalls in Pfeilrichtung, in den Spalt zwischen der Wand des Bohrloches 14 und der Außenfläche des Sedimentrohres 19 auf. Dieser Spalt 32 ist so bemessen, daß eine Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, die ein vorzeitiges Ausfällen des Bohrkleins aus dem Spülstrom verhindert. Dieses Ausfällen geschieht vielmehr erst oberhalb des Sedimentrohres, so daß das Bohrklein in das Sedimentrohr fällt und sich dort ablagert.In the case of the FIGS. 3 and 4, however, the flushing flow is directed to the drilling tool 18 through a hose 28 arranged next to the telescopic kelly rod. The hose 28 is connected to a flushing flow outlet 29 which leaves the flushing head 7 eccentrically to the telescopic kelly rod 2. The rinsing head 7 is also provided in its center with a free passage for the telescopic kelly rod. From the flushing flow outlet 29, the hose 28 runs with sufficient length due to the change in length of the telescopic kelly rod 2 outside of the rod 2 through the borehole 14 to a connection 30 in the area of the sediment tube 19. From this connection 30 the flushing flow is shown as the directional arrows indicate , introduced into the central drill pipe 31. After leaving the drill pipe 31, the flushing flow is loaded with cuttings and rises, likewise in the direction of the arrow, into the gap between the wall of the drill hole 14 and the outer surface of the sediment pipe 19. This gap 32 is dimensioned in such a way that a flow rate is maintained which prevents premature precipitation of the cuttings from the flushing flow. Rather, this precipitation only happens above the sediment pipe, so that the cuttings fall into the sediment pipe and are deposited there.

An Stelle des Rollenmeißels 18 kann als Bohrwerkzeug auch ein Kernrohr verwendet werden. Dies hat keinerlei Änderungen der im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 beschriebenen Anordnung zur Folge.Instead of the roller bit 18, a core tube can also be used as a drilling tool be used. This has no changes in the context of the F i G. 3 and 4 described arrangement result.

Claims (9)

Patentansprüche: 1. Rotaryspülbohrgerät zur Herstellung flacher Bohrungen mit großem Durchmesser, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Drehantrieb des Bohrgerätes mit dem Bohrer unter Einschaltung eines Sedimentrohres durch eine an sich bekannte Teleskopmitnehmerstange verbunden ist. Claims: 1. Rotary directional drilling device for producing shallow bores with a large diameter, d a d u r c h characterized that the rotary drive of the drill with the drill with the inclusion of a sediment pipe through a known per se Telescopic drive rod is connected. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei außerhalb der Teleskopmitnehmerstange (2) geführtem Spülstrom der Spülkopf (7) in seinem Zentrum einen freien Durchgang für die Teleskopmitnehmerstange aufweist und der Spülstromaustritt (29) exzentrisch zur Teleskopmitnehmerstange angeordnet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that that with the flushing flow guided outside the telescopic drive rod (2) the flushing head (7) has a free passage for the telescopic driver rod in its center and the flushing flow outlet (29) is arranged eccentrically to the telescopic driver rod is. 3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sedimentrohr (19) unmittelbar oberhalb des Bohrwerkzeugs (z. B. 1.8) angeordnet ist. 3. Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the sediment tube (19) is arranged directly above the drilling tool (e.g. 1.8). 4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sedimentrohr (19) geteilt ist und ein oder mehrere Sedimentrohrteile (z. B. 21, 22) gleichzeitig oder einzeln verschwenkbar sind. 4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the sediment tube (19) is divided is and one or more sediment tube parts (z. B. 21, 22) simultaneously or individually are pivotable. 5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sedimentrohrteile (z. B. 21,22) in ihrer nicht verschwenkten Stellung verriegelbar sind. 5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the sediment tube parts (z. B. 21,22) can be locked in their non-pivoted position are. 6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für die Verschwenkung der Sedimentrohrteile (z. B. 21, 22) durch Relativbewegung zwischen an den Sedimentrohrteilen angeordneten Schwenkhebeln (23, 24) und einem Anschlag (8) erfolgt. 6. Apparatus according to claims 1 to 5, characterized in that the control for the pivoting of the sediment tube parts (z. B. 21, 22) takes place by relative movement between pivot levers (23, 24) arranged on the sediment tube parts and a stop (8) . 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag der Schappenentleerungsteller (8) des Gerätes dient. B. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that as The stop of the flap emptying plate (8) of the device is used. B. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für den Spülstrom zum Bohrwerkzeug durch das Sedimentrohr (19) hindurch gelegt ist. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the line for the flushing flow is placed through the sediment pipe (19) to the drilling tool. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Teleskopmitnehmerstange (2) eine Schnellkupplung (17) vorgesehen ist.9. Device according to claim 1, characterized in that at the lower end of the telescopic driver rod (2) a quick coupling (17) is provided.