DE2021888A1

DE2021888A1 - Pusher

Info

Publication number: DE2021888A1
Application number: DE19702021888
Authority: DE
Inventors: Crowe Talmadge Layne; Chenoweth David Victor
Original assignee: Baker Oil Tools Inc
Current assignee: Baker Hughes Oilfield Operations LLC
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1971-04-29
Also published as: FR2042504A1; US3568783A; GB1248895A; FR2042504B1

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DlPL-INS, DR. IUR. DIPL.-IN6.DIPL-INS, DR. IUR. DIPL.-IN6.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSEVOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 OSNABROGK den 4. Mai 197045 OSNABROGK May 4, 1970

MDSERSTRASSE2O/24 DB/Kä 202188'MDSERSTRASSE2O / 24 DB / Kä 202188 '

Baker Oil Tools, Inc.Baker Oil Tools, Inc.

7400 East Slauson Avenue, City of Commerce \ 7400 East Slauson Avenue, City of Commerce \

California 90022₃ USACalifornia 90022 ₃ USA

StoßvorrichtungPusher

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stoßvorrichtung, insbesondere zur Verwendung beim Bohren von öl, Gas₉ Wasser und ähnlichen Bohrvorhaben.The invention relates to a jar, particularly for use in drilling oil, gas _9, water and similar drilling projects.

Beim Bohren von Bohrbrunnen ist es bekannt, sum Durchdringen harter Formationen Stoßwerkzeuge zu verwenden. Stöße oder Schläge ermöglichen es, auf den Bohrer und damit auf die au durchbohrende harte Formation genügend Kraft auszuüben, am bei einem Minimum an Bohrgestängegewicht bzw, -druck die Formation aufzubrechen. üblicherweise ist der Bohrer direkt oder indirekt mit dem aus Ober- und Untergestänge bestehenden Bohrgestänge verbunden. Da es erwünscht ist, das Bohrgestänge ständig unter Spannung zu halten, wird dieses gewöhnlich nur 'genügend-'ent-.When drilling wells, it is known to penetrate use hard formations butting tools. Bumps or Impacts make it possible to hit the drill and thus the au penetrating hard formation to exert sufficient force on at a minimum of drill pipe weight or pressure the formation break up. usually the drill is direct or indirect with the drill rod consisting of the upper and lower rods tied together. As it is desirable to keep the drill pipe under To maintain tension, this will usually only be 'enough-' not-.

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spannt, um das verhältnismäßig steife Untergestänge zu veranlassen j eine geeignete Kraft oder Gewicht auf dea Bohre!? saisznüoen. Herkömmliches Bohren kann bei harten Formationen Bolirgewichtein der Größenordnung von 3600 bis 4500 kg pro Zoll Botirerdurchmesser erfordern. So kann beispielsweise beim Bohren eines 9-5/8 Zoll Loelies das auf den Bohrer aufgebrachte Bohrgewicht bei etwa 40 000 kg liegen. Zar Erreichung optimaler Durchdringungsgeschwindigkeiten sind solche Bohrgewichte zu hoch, da hierbei Deviatlonstendensen auftreten. Bei Bohrungen mit einem Stoßboiirer wird das Ausmaß von Deviationen beträchtlich verringert oder diese sogar völlig vermieden, da das Bohrgewicht mehr oder weniger von den erzeugten dynamischen Kräften ersetzt wird. Demzufolge braucht das Untergestänge (collars) und darüber befindliche Obergestänge-nicht unter Druck gesetzt su Werdens sondern kann im wesentlichen voll unter Spannung gehalten werden _s woraus Insgesamt das Bohren eines geraden Loehes resultiert.tense to cause the relatively stiff lower rod j a suitable force or weight on the drill !? saiszn üoen. Conventional drilling in hard formations may require bolir weights on the order of 3600 to 4500 kg per inch of botirer diameter. For example, when drilling a 9-5 / 8 inch Loelie, the drilling weight applied to the drill bit can be around 40,000 kg. In order to achieve optimal penetration speeds, such drilling weights are too high, since deviating tendencies occur. When drilling with a shock drill, the extent of deviations is considerably reduced or even avoided completely, since the drilling weight is more or less replaced by the dynamic forces generated. Accordingly, the lower linkage (collars) and above it the upper linkage do not su pressurized becoming needs but _s can be maintained substantially fully under tension resulting in total, the resulting drilling a straight Loehe.

Pneumatische Hämmer oder Stoßbohrer sijid zwar la Handel erhältlich j, jedoch können nicht viele Bohrbrunnen isit Luft cc Gas Wirtschaftlieh gebohrt werden» BIe Schwierigkeiten fc sowohl auf dem Eindringen von Wasser als auefe aiii? a®äe Faktoren ο Versuche _s einen hydraulischen StoSbslfePes? %u enteil eks In _s siüd gescheitert.Pneumatic hammers or impact drills are commercially available, but not many wells can be drilled economically with air or gas. a®äe factors ο attempts _s hydraulic StoSbslfePes? % u enteil eks In siüd _s failed.

Di® Erfindung sieht nun ®±ns mediiimb©tätigte StcS^o^pI die verhältnismäßig einfach Im Aufbai£_s blllg Ilq tlsi? ils^sfcallaanDI® invention now provides ® ± ns mediiimb ©-actuated STCs ^ o ^ pi the relatively easy in Aufbai £ _s blllg ILQ TLSI? ils ^ sfcallaan

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relativ leicht zu bedienen ist und eine verhältnismäßig langeis relatively easy to use and a relatively long time

Lebensdauer hat. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann allge-. ■. Has lifetime. The device according to the invention can general. ■.

mein zur Erteilung von Stoß-en oder Schlägen Verwendung finden _s '·■ my can be used to give blows or blows _s ' · ■

ist jedoch in der in der vorliegenden Anmeldung speziell offen- jis, however, specifically open in the present application

barten Ausführung zur Verwendung beim Bohren von Bohrbrunnen - 1Type for use when drilling wells - 1

bzw. Bohrlöchern ausgebildet, · jor boreholes formed, · j

Die Stoßvorrichtung nach der Erfindung ist in erster Linie gekennzeichnet durch ein von einem Medium durchströmbares Gehäuse | mit einem mit einem Mediuneinlaß und einem -auslaß versehenenThe pusher device according to the invention is primarily characterized through a housing | through which a medium can flow with one provided with a media inlet and an outlet

Stoßdurchlaßa ein mit dem StoMurchlaß in Verbindung stehendes _; Shock passage a one communicating with the shock passage _;

und auf den Druck des Mediums in dem Stoßdurchlaß ansprechendes =and = responsive to the pressure of the medium in the shock passage

Stoßglied und ein im Strompfad des den Stoßdurchlaß durch- ] Shock element and one in the current path of the shock passage through ]

strömenden Mediums vorgesehenes Schaltventil., das durch das in .flowing medium provided switching valve., which by the in.

dem Stoßdurchlaß strömende Medium in eine den Auslaß schließende \ medium flowing through the shock passage into a \

Stellung bewegbar ist und in dem im Stoßdurchlaß befindlichen iPosition is movable and in the i

Medium eine Überdruckimpulswelle erzeugt, welche das Stoßglied |Medium generates an overpressure pulse wave that pushes the thrust member |

gegen ein Gegenglied schlägt. ' j λ hits against a counterpart. 'j λ

Schaltet man eine solche Vorrichtung in ein Bohrzeug mit einem
Bohrgestänge und einem Bohrer ein₃ so kann das die Vorrichtung ■If you switch such a device into a drill with a
Drill rods and a drill a ₃ so the device can ■

durchströmende, durch das Bohrgestänge nach unten gepumpte Medium'medium that flows through the drill pipe and is pumped downwards'

j das Stoßglied betätigen ₃ welches seine Stoßkraft dem Bohrer mit- ; teilt. Die Hin- und Herbewegung des Stoßgliedes und die von ; diesem entwickelte kinetische Energie für die Stöße wird von dem I j actuate the pushing link ₃ which its pushing force with the drill; Splits. The reciprocating motion of the pusher and that of; This developed kinetic energy for the collisions is used by the I.

, I, I.

Medium abgeleitet _s das nach unten durch das Bohrgestänge und die jMedium _s drained down through the drill pipe and the j

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Stoßvorrichtung zirkuliert, durch den Bohrer austritt, um diesen .The jar circulates around the drill through which it exits.

in einem sauberen und kühlen Zustand zu halten, sich mit dem ito keep yourself in a clean and cool state with the i

i Bofarmehl bzw. Gestansbrueh vermischt und mit diesem nach oben um ; die Stoßvorrichtung und das Bohrgestänge herum an die Oberfläche des Bolirforumiens strömt. Da die ausgeübten Stöße recht erheblieh SiEd₉ braucht nur ein Minimum an Bohrgewicht von dem Bohrge- ι sMoge auf den Bohrer aufgebracht zu werden. Das Ergebnis ist die \ i Bofar meal or Gestansbrueh mixed and with this up to; the jar and drill pipe flow around to the surface of the bolirforumiens. Since the shocks exerted quite uplifting borrowed Sied ₉ needs only a minimum of drilling weight of the drilling rigs ι Smoge applied to the drill to be. The result is the \

j Erhaltung der Spannung im Bohrgestänge und ein Bohren eines ge- ■ rsaen oder vertikalen Bohrloches. Die erf order Ii ehe, in kinetische!j Preservation of tension in the drill pipe and drilling a deep or vertical drill hole. The erf or Ii ehe, in kinetic!

j Energie für das Stoßglied umgewandelte Kraft entsteht als Folge jj energy for the impact member converted force arises as a consequence j

eines plötzlichen Anhaltens des durch ein Stoßrohr strömenden ja sudden stop of the j flowing through a shock tube

i Mediusis, Dieses Anhalten der Strömung ruft einen hohen überdruckxEipuls hervor, der das Stoßglied gegen einen mit dem Bohrer verbundenen Amboß oder dgl. treibt. Das Stoßglied oder der Hammer wird angehoben und äußerst schnell ho enge führt,, ohne daß ein Drehen des Bohrgestänges erforderlieh ist«, und swar allein dactarctis daß das Bohrmedium bzw. die Spülflüssigkeit, z.B. Bohrsehlaaim," nach unten durch das Bohrgestänge und die Stoßvorrichtung gepumpt wird. Das drehbare Bohrgestänge kann während des Stoßens rotieren _s so daB. die gesamte Sohle des Bohrloches sowohl als Folge des Brehens öes Bohrgestänges, der Stoßvorrichtung und des Bohrers als auch als Folge der ziemlich schnellen Stoß™ ocer Hammerseliläge auf die Schneidwerkzeuge des Bohrers von dessen Schneidwerkzeugen bestricheni Mediusis, This stoppage of the flow causes a high overpressure pulse, which drives the thrust member against an anvil or the like connected to the drill. The thrust member or hammer is raised and leads very quickly, without the need to rotate the drill pipe, and the only fact is that the drilling medium or the flushing fluid, e.g. Bohrsehlaaim, "is pumped down through the drill pipe and the pusher device is. the rotary drill string, during the piercing _s rotate so DAB. the entire sole of the wellbore both as a result of Brehens öes drill string, the pusher and the drill bit as well as a consequence of fairly rapid shock ™ ocer Hammerseliläge on the cutting tools of the drill of the Brushed cutting tools

Ferner kann Medium durch das Bohrgestänge und die Stoßvorrichtung zirkulieren, ohne daß Stöße erzeugt werden. Somit kann eine un- Furthermore , medium can circulate through the drill pipe and the jar without creating jolts. Thus, an un-

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gehinderte Zirkulation durch das Bohrgestänge und die Stoßvorrichtung aufgebaut werden, bis ein Stoßen erforderlich, wird. Außerdem kann sich das Bohrgestänge mit dem Medium füllen, während die Stoßvorrichtung in diesem verhältnismäßig unbehindert abgesenkt wird. Während des Hochziehens des Bohrgestänges und der Stoßvorrichtung durch den in dem Bohrbrunnen befindlichen j Bohrsehlamm oder andere Medien können sich das Bohrgestänge { und die anderen Teile frei entleeren, wodurch das Heraus-obstructed circulation through the drill pipe and jar be built up until pushing is required. In addition, the drill pipe can fill with the medium while the impact device lowered in this relatively unimpeded will. While pulling up the drill string and the Impact device through the drilling mud or other media located in the well can affect the drill pipe {and empty the other parts freely so that the

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j ziehen des Bohrzeuges aus dem Bohrloch eine "trocksne" Ange-j pulling the drilling tool out of the borehole a "dry"

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legenheit wird.opportunity will.

tQS818/11S4tQS818 / 11S4

Weitere Merkmale, Vorteile und Verwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung in Verbindung' mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung näher veranschaulicht ist, es zeigen:Further features, advantages and possible uses of the invention emerge from the claims and the description in conjunction with the drawing, in which an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is illustrated in more detail, it shows:

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stoßvorrichtung in Verbindung mit einem Bohrgestänge und einem Bohrer bei in ein Bohrloch abgesenkter Stellung ₃ 1 shows a side view, partially shown in longitudinal section, of a pusher device according to the invention in connection with a drill rod and a drill in the position _{3 lowered into a borehole}

Fig. 2a, gemeinsam einen Längsschnitt durch die Stoßvorrichtung, 2b u. 2c2a, together a longitudinal section through the pushing device, 2b and 2c

wobei Fig. 2b und 2c Jeweils eine untere Fortsetzung von Fig. 2a bzw. 2b bilden,2b and 2c each having a lower continuation of Fig. 2a and 2b, respectively,

Flg. 3a den unteren Teil der Stoßvorrichtung bei entgegenge- und 3bFlg. 3a the lower part of the shock device at opposite and 3b

setzt zu der in Fig. 2b gezeigten Stellung geschaltetem Schaltventil, wobei Fig. 3b eine untere Verlängerungsets the switched switching valve to the position shown in FIG. 2b, FIG. 3b showing a lower extension

der Fig. 3a bildet,
Fig. 4 ' einen vergrößerten Teillängsschnitt eines der Schalt-of Fig. 3a forms,
Fig. 4 'an enlarged partial longitudinal section of one of the switching

Ventile in der in Fig. 2b gezeigten Stellung und Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5 in ^Ig. 2b.Valves in the position shown in Fig. 2b and Fig. 5 is a cross section along line 5-5 in ^ Ig. 2 B.

Die in des? Zeichnung dargestellte Stoß- oder Schlagvorrichtung A kann mit einem Rohrgestänge P sowie mit einem Bohrer B in Zahnrollenbauart verbunden sein. Die Bohrereinheit ist In einem Bohrloch ¥ angeordnet. Der Bohrer wirkt infolge Rotierens des Bohrgestänges P und der Stoßvorrichtung ä bei gleichseitig dem Bohrer äußerst sohneil angeführten haraiierartlgen Schlagen auf dieThe in des? The shock or impact device A shown in the drawing can be connected to a pipe rod P and to a drill bit B of the toothed roller design. The drill unit is arranged in a borehole. The drill works due to rotating the drill pipe P and the pusher etc. at the same side of the drill extremely sohneil listed haraiierartlgen beating on the

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Formation an derBohrsohle C des Bohrloches ein.Formation at the bottom C of the borehole.

Die Stoßvorrichtung umfaßt einen unteren Amboß 10 mit einem mit Gewinde versehenen Gehäuse 11, in das der Bolzen 12 des die Schneidrollen 13 aufweisenden Bohrers eingeschraubt ist. Der Bohrer hat in bekannter,nicht dargestellter Weise Zirkulationsöffnungen oder Düsen zum Zuführen von Bohrschlamm oder anderen Medien nach unten zur Bohrsohle oder zu den Schneidwerkzeugen, oder zu beiden* um die Sehneidwerkzeuge zu reinigen und zu kühlen und das den Bohrer, die Stoßvorrichtung und das Bohrgestänge umgebende Bohrmehlj ßebirgsmasse etc. an die Oberfläche zu spülen. Das Bohrgestänge erstreckt sieh in bekannter Weise aufwärts zum Drehgerüst und seine (nicht dargestellte) Mitnehmerstange durch einen (nicht dargestellten) Drehtisch hindurch, der sie in der gewünschten Geschwindigkeit in Umlauf versetzt. The pusher includes a lower anvil 10 with a Threaded housing 11 into which the bolt 12 of the Cutting rollers 13 having drill is screwed. In a known manner, not shown, the drill has circulation openings or nozzles for supplying drilling mud or others Media down to the drill bed or to the cutting tools, or both * to clean and close the cutting tools cool and the Bohrmehlj ßebirgsmasse etc. surrounding the drill, the jig and the drill pipe to the surface to wash. The drill string extends in a known manner up to the rotating frame and its (not shown) drive rod through a (not shown) turntable, which sets it in circulation at the desired speed.

Der Amboß 10 umgreift teleskopisch den unteren Teil 14 des langgestreckten Hauptgehäuses 15 der Stoßvorrichtung. Das Drehmoment vom Sehäuse 15 auf den Amboß 10 wird durch eine zwischen diesen vorgesehene Nut-Feder-Verbindung übertragen. Das dargesteilte Beispiel zeigt am Gehäuse 15 befestigte und entsprechend in Längsrichtung in Innennuten 17 im Amboß gleitende Federn 16. Das untere Ende 18 des Gehäuses 15 kann unmittelbar oberhalb des Gewindebereiches 11 mit einer nach oben gerichteten Anschlagschulter 19 am Amboß in Eingriff kommen. Der Amboß und der Bohrer können sich aufgrund des? Hut-Feder-Verbindung relativThe anvil 10 telescopically engages the lower portion 14 of the elongated main body 15 of the pusher. The torque from the housing 15 on the anvil 10 is through a between this intended tongue-and-groove connection transferred. The presented Example shows attached to the housing 15 and accordingly Tongues 16 sliding in the longitudinal direction in inner grooves 17 in the anvil. The lower end 18 of the housing 15 can be immediately above of the threaded area 11 with an upwardly directed stop shoulder 19 come into engagement at the anvil. The anvil and the Drills can become different due to the? Hat-spring connection relative

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zum Gehäuse 15 in einem Umfang absenken, der durch einen Ein-lower to the housing 15 to an extent that is

i griff der Federn 16 am unteren Ende 20 eines Bypass-Schiebe- | ventils 21 begrenzt ist, das am oberen Ende des Ambosses 10 angeschraubt ist. Das Schiebeventil 21 erstreckt sich nach oben und kann die Bypass-Öffnungen 22 schließen, die sich vom Außen- \ i grabbed the springs 16 at the lower end 20 of a bypass sliding | valve 21 which is screwed to the upper end of the anvil 10 is limited. The slide valve 21 extends upwards and can close the bypass openings 22, which extend from the outside \

umfang des Gehäuses 15 zu einem in diesem vorgesehenen zentralen j Durchlaskanal 23 erstrecken, der mit einem nicht dargestellten zentralen Durchlaß im Bohrer in Verbindung steht. ^: circumference of the housing 15 to a provided in this central j through passage 23 which is in communication with a central passage, not shown, in the drill. ^:

Bei Bewegung des Bohrers B und des Ambosses 10 in eine untere Stellung, in der das untere Ende 20 des Sehiebeventils 21nit den Federn ±6 in Eingriff gelangt _f liegt das obere Ende 24 des | Schiebers unterhalb der Bypass-Öffnungen 22. Die dabei freige- ι gebenen öffnungen 22 ermöglichen eine durch sie hindurch er- : folgende Zirkulation. An dem Gehäuse 15 sind oberhalb der i Bypass-Öffnungen eine oder mehrere mit der Innenseite des Sehiebeventils 21 in Eingriff stehende Dichtungen 25 vorgesehen. Das Schiebeventil weist an seinem Umfang eine Dichtung 26 aufj die gleitend in Dichteingriff mit der Innenfläche 27 einer Hamraer™ oder Stoßbüchse 28 steht, die das Gehäuse 15 umgibt, entlang diesem hin- und herbeweglich ist und mit seinem unteren Hammerkopf 29 gegen eine nach oben gerichtete Stoßfläche 30 des Ambosses 10 schlägt.When the drill B and the anvil 10 are moved into a lower position, in which the lower end 20 of the screening valve 21n with the springs ± 6 comes into engagement _f the upper end 24 of the | Slider below the bypass openings 22. The openings 22 which are thereby exposed allow a circulation to occur through them. On the housing 15, one or more seals 25 engaging with the inside of the filter valve 21 are provided above the bypass openings. The slide valve has a seal 26 on its periphery which is slidingly in sealing engagement with the inner surface 27 of a Hamraer ™ or thrust bushing 28 which surrounds the housing 15, is movable to and fro along it and with its lower hammer head 29 against an upwardly directed one Impact surface 30 of the anvil 10 strikes.

Das obere Ende des Gehäuses 15 ist mit einer Verlängerung 31 verschraubt (Fig. 2a) _a die aus einem Zwischenpaßstück mit einem oberen Gewindeteil 32 besteht, der den Gewindebolzen 33 einesThe upper end of the housing 15 is screwed to an extension 31 (Fig. 2a) _a which consists of an intermediate fitting with an upper threaded part 32, the threaded bolt 33 of a

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Bohrkragens oder Bohrgestängeabsehnitts 34 aufnimmt, der Teil des .Bohrgestänges P bildet. Das Gehäuse 15 der Stoßvorrichtung A weist parallele erste und zweite Durchlässe 35,36 auf, die sich vom oberen Gehäuseende nach unten zu einem SchaltventilbereichBohrkragens or Bohrgestängeabsehnitts 34 receives the part of the. Bohrgestängges P forms. The housing 15 of the pusher A has parallel first and second passages 35,36, which extend from the upper end of the housing down to a switching valve area

37 der Stoßvorrichtung erstrecken, der die Strömung eines Mediums vom unteren Ende des Durchlasses 35 in den zentralen Durchlaßkanal 23 im unteren Ende des Gehäuses oder vom anderen Durchlaß % in den zentralen Durchlaßkanal 23 bestimmt. Der erste Durchlaß. 35 hat eine Seitenöffnung 38, die mit einem Ringzylinderraum 39 in Verbindung steht, der zwischen einem ringförmigen Kolbenteil 40 des Gehäuses 15 und einem darunterliegenden Zylinderkopf 41 ausgebildet ist, der Bestandteil eines Zylinderbereiches 42der Hammer- oder StoSbüehse 28 bildet. Der obere Teil dieser Büchse bildet einen Außenzylinder, der aus dem Zylinderkopf 41 und einem oberen Zylindermantel 43 besteht, dessen oberes Ende mit dem unteren Ende 44 des Zwischenpaßstücks 31 in Eingriff kommen kann, welches dessen Aufwärtsbewegung entlang des Gehäuses 15 begrenzt. Der Zylinderkopf 4l trägt einen oder mehrere Dichtungsringe 45, die unterhalb der öffnung37 extend the impact device, which determines the flow of a medium from the lower end of the passage 35 into the central passage channel 23 in the lower end of the housing or from the other passage % in the central passage channel 23. The first passage. 35 has a side opening 38 which is in communication with an annular cylinder space 39 which is formed between an annular piston part 40 of the housing 15 and an underlying cylinder head 41 which forms part of a cylinder area 42 of the hammer or shock sleeve 28. The upper part of this sleeve forms an outer cylinder consisting of the cylinder head 41 and an upper cylinder jacket 43, the upper end of which can come into engagement with the lower end 44 of the intermediate fitting piece 31 which limits its upward movement along the housing 15. The cylinder head 4l carries one or more sealing rings 45 below the opening

38 gleitend in Dichteingriff mit der ümfangsflache des Gehäuses stehen, während der Zylindermantel 43 einen oder mehrere Efchtungsringe 46 aufweist, die in Dichteingriff mit dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Teil des Gehäuses 15 oberhalb der öffnung 38 stehen. Ein unter Druck befindliches Medium strömt von dem ersten Durchlaß 35 durch dessen Söitenöffnung 38 in den ringförmigen Zylinderraum 39 hinein und wirkt auf den38 slidingly in sealing engagement with the circumferential surface of the housing stand, while the cylinder jacket 43 has one or more Has Efchtungsringe 46 in sealing engagement with the one larger diameter part of the housing 15 above the opening 38 stand. A pressurized medium flows from the first passage 35 through its base opening 38 into the annular cylinder space 39 and acts on the

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OÖÖUpper Austria

- ίο - :- ίο -:

Zylinderkopf 4l ein, um die Stoßbüchse 28 nach unten zu drückenCylinder head 4l in order to press the push sleeve 28 downwards

! und mit ihrem Hammerkopf 29 auf das obere Ende 30 des Ambosses! and with its hammer head 29 on the upper end 30 of the anvil

aufzuschlagen.to serve.

Eine Austrittsöffnung 47 von dem zweiten Durchlaß 36 mündet in einen Ringzylinderraum 48, den die Stoßbüchse 28 und das Gehäuse 15 unterhalb des Zylinderkopfes 41 zwischen sich begrenzen, wobei das in diesem Ringzylinderraum unter Druck stehende Medium nach oben gegen den Zylinderkopf 41 drückt, um die Stoßbüchse 28 in einem Umfang nach oben entlang des Gehäuses 15 zu bewegen, den dessen Eingriff mit dem unteren Ende 44 des Zwischenpaßstücks zuläßt.An exit opening 47 from the second passage 36 opens in an annular cylinder space 48, which the butt sleeve 28 and the housing 15 delimit between them below the cylinder head 41, wherein the medium under pressure in this annular cylinder space presses upwards against the cylinder head 41 to the thrust sleeve 28 to move upward along the housing 15 to an extent that its engagement with the lower end 44 of the Intermediate adapter allows.

Die Stoßvorrichtung umfaßt zwei Stoß- bzw. Rückstoßrohre 50,51, jThe pusher device comprises two pusher tubes 50,51, j

i die Stoßdurchlässe 52,53 bilden, die jeweils mit einem der i beiden Durchlässe 35»36 im Gehäuse 15 in Verbindung stehen. Hier-j zu ist ein mit dem ersten Durchlaß 35 in Verbindung stehendes am oberen Ende des Gehäuses 15 angeschraubtes Verbindungsstück 54 vorgesehen, das einen nach oben gerichteten Gewindeteil 55 aufweist, der zentrisch zum Zwischenpaßstück 31 angeordnet ist und an den ein Zwischenstück 56 angeschraubt ist. Dieses ist durch Schweißen oder in anderer Weise mit dem Stoßrofir 50 verbunden, das sich mittig nach oben in gewünschter Länge durch das Rohrgestänge erstreckt. Dieses innere Stoßrohr 50 kann eine geeignete Länge von z.B. 9 m (30 Fuß) haben und ist an seinem oberen Ende offen, so daß es nach unten durch das Bohrgestänge F gepumptes Medium aufnehmen kann.Der zweite Stoßdurchlaß 53 wird von dem inneren Stoßrohr 50 und dem Gestängerohr 51 selbst be-i form the impact passages 52, 53 which are each connected to one of the two passages 35 »36 in the housing 15. Here-j zu is a standing with the first passage 35 in connection with the upper end of the housing 15 screwed connection piece 54 is provided, which has an upwardly directed threaded part 55 which is arranged centrally with respect to the intermediate fitting piece 31 and to which an intermediate piece 56 is screwed. This is connected to the shock profile 50 by welding or in some other way, which extends centrally upwards in the desired length through the pipe rods. This inner shock tube 50 can be a suitable length of e.g. The second shock passage 53 is loaded by the inner shock tube 50 and the drill pipe 51 itself.

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grenzt und steht mit dem zweiten Durchlaß 36 in Verbindung. /Seine Querschnittsfläche kann mit derjenigen des inneren Durchlasses 52 übereinstimmen oder iron diesem abweichen. Diese Ausgestaltung der Stoßrohre und -durchlässe ist einfach und billig in der Herstellung, da es unnötig ist, zwei getrennte Stoßrohre vorzusehen, von denen das eine mit dem ersten Durchlaß 35 und das andere mit dem zweiten Durchlaß 36 in Verbindung steht.adjoins and is in communication with the second passage 36. /His Cross-sectional area can match that of the inner passage 52 match or differ from this. This design the shock tubes and passages are easy and cheap to manufacture, since it is unnecessary to provide two separate shock tubes, one of which is in communication with the first passage 35 and the other with the second passage 36.

Wäre kein Schaltventil 37 vorhanden, um den Strom des Mediums von den unteren Enden der Durchlässe 35,36 zu steuern, so würde Medium lediglieh frei durch solche parallelen Durchlässe und in den zentralen Durchlaßkanal 23 des Gehäuses 15 und alsdann naeh untendurch den Bohrer B zirkulieren. Der Abwärtsstrom des Mediums durch einen Durchlaß wird jedoch plötzlich gebremst, während Medium den anderen Durchlaß durchströmt, um eine Druckstoßwelle in dem geschlossenen Durchlaß 35 oder 36 zu erreichen, die einen HochdruckimpiUls herbeiführt, welcher die öffnung 38 oder 4? passiert und auf den Zylinderkopf kl in einer Richtung einwirkt, Das öffnen des geschlossenen Durchlasses für den Eintritt des Mediumstromes und das plötzliche Schließen des anderen Durchlasses gegen den Eintritt des Mediumstromes veranlassen die Bildung einer Druckstoßwelle in dem zweiten Durchlaß, die auf den Zylinderkopf der Stoßbüchse in entgegengesetzter Richtung wirkt. Auf diese Weise wird durch abwechselndes plötzliches Sperren des Mediumstromes durch einen der beiden Durchlässe 35*3'6 eine Druckerhöhung in dem jeweiligen Durchlaß erzeugt, welche die Stoßbüchse oder den Hammer in die eine oder die andere Richtung bewegt.If there were no switching valve 37 to control the flow of the medium from the lower ends of the passages 35, 36, medium would only circulate freely through such parallel passages and into the central passage 23 of the housing 15 and then through the drill B below. However, the downward flow of the medium through one passage is suddenly braked while the medium flows through the other passage in order to reach a pressure shock wave in the closed passage 35 or 36, which brings about a high pressure pulse which opens the opening 38 or 4? happens and acts on the cylinder head kl in one direction, the opening of the closed passage for the entry of the medium flow and the sudden closing of the other passage against the entry of the medium flow cause the formation of a pressure shock wave in the second passage, which on the cylinder head of the shock liner in acts in the opposite direction. In this way, by alternating sudden blocking of the medium flow through one of the two passages 35 * 3'6, a pressure increase is generated in the respective passage, which increases the pressure sleeve or the hammer in one direction or the other.

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Das dargestellte Schaltventil 37 zum Steuern des Mediumstromes nach unten durch die Durchlässe 35,36 und in den darunterliegenden Strömungskanal 23 besteht aus einem Ventilpaar, um eine angemessene kombinierte Durchströmungsfläche zu schaffen.-In der Zeichnung sind obere und untere Schaltventile 37a,37b dargestellt. Ein oberes Ventilgehäuse 58 ist quer in das Hauptgehäuse 15 der Stoßvorrichtung eingeschraubt und hat einen ersten und einen zweiten Ventilsitz 59,6O₃ die entsprechend mit ersten und zweiten Ventilgliedern 61 bzw. 62 in Eingriff stehen. Diese bewegen sich quer im Ventilgehäuse hin- und her, um abwechselnd mit ihren Ventilsitzen in Eingriff zu kommen und dadurch einmal zu verhindern, daß Medium von dem einen Durchlaß in das Ventilgehäuse 58 und von dort durch dieses hindurch in den Durchflußkanal 2.3 strömt, oder andernfalls zu verhindern, daß Medium von dem anderen Durchlaß in das Ventilgehäuse und dann in den zentralen Durchflußkanal 23 strömt. Wenn ein Ventilglied mit seinem Sitz in Eingriff kommt, befindet sich das andere Ventilglied außer Eingriff von seinem Sitz, da sich,die beiden Ventilglieder gemeinsam bewegen. Hier- , zu ist zwischen den Ventilgliedern 61,62 eine Buchse 63 ange- ^: ordnet, die mit dem Ventilgehäuse einen ringförmigen Raum Gk begrenzt. Jedes Ventilglied ist durch eine in die Buchse eingeschraubte und mit ihrem Kopf gegen das Ventilglied drückende Schraube 65 an seinem Ende der Buchse festgelegt. Die Schrauben 65, die Buchse 63 und die Ventilglieder 61,62 bewegen sich als Einheit quer zum Hauptgehäuse 15 der Stoßvorrichtung und axial im oberen Ventilgehäuse 58 und werden bei dieser Bewegung durch :The switching valve 37 shown for controlling the flow of medium downward through the passages 35, 36 and into the flow channel 23 below consists of a pair of valves in order to create an appropriate combined flow area. Upper and lower switching valves 37a, 37b are shown in the drawing. An upper valve housing 58 is screwed transversely into the main housing 15 of the pusher and has first and second valve seats 59, 60 ₃ which engage with first and second valve members 61 and 62, respectively. These move back and forth transversely in the valve housing in order to alternately come into engagement with their valve seats and thereby prevent medium from flowing from one passage into the valve housing 58 and from there through it into the flow channel 2. 3, or else to prevent medium from flowing from the other passage into the valve housing and then into the central flow channel 23. When one valve member engages its seat, the other valve member is disengaged from its seat because the two valve members move together. Here- to is between the valve members 61,62 a reasonable sleeve ^63: assigns that defines with the valve body an annular space Gk. Each valve member is fixed by a screw 65 screwed into the bushing and pressing with its head against the valve member at its end of the bushing. The screws 65, the bushing 63 and the valve members 61,62 move as a unit transversely to the main housing 15 of the pusher and axially in the upper valve housing 58 and are during this movement by:

18/115/,18/115 /,

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. eine Mehrzahl von am Umfang des Ventilgehäuses in gleichmäßigen ^: Abständen angeordneten Fingern 66 geführt.. out intervals arranged fingers ^66: a plurality of the circumference of the valve housing in uniform.

[ Das untere Schaltventil 37b weist die gleichen Teile und die [ The lower switching valve 37b has the same parts and the

^; gleiche Anordnung auf wie das obere Schaltventil. Es bildet zu diesem ein reines Duplikat. Im einzelnen kann das Medium gleichzeitig von einem Durchlaß, beispielsweise 35, zu den inneren ringförmigen Räumen 64 des oberen und des unteren Ventilgehäuses strömen, wobei das Medium von dem oberen Ventilgehäuse durch eine öffnung 67 in einen Zwischenverbindungsdurchlaß 68 in dem Gehäuse I5 der Stoßvorrichtung und von dort durch eine obere öffnung 69 in dem unteren Ventilgehäuse in dessen Inneres strömt, von wo sowohl in das obere als auch in das untere Ventilgehäuse strömende vereinigte Mediumstrom durch eine untere öffnung 70 im unteren Ventilgehäuse in den unteren Durchflußkanal 23 des Hauptgehäuses 15' der Stoßvorrichtung gelangt, der mit dem Durchlaß und den Düsen mit dem Amboß 10 verschraubten Bohrers B in Verbindung steht. Wenn sich die oberen und unteren Schaltventile 37a,37b in der den anderen Durchlaß, beispielsweise 36, öfffienden Stellung befinden, dann strömt Medium von diesem anderen Durchlaß in den ringförmigen Raum zwischen der Stoßbüchse 28 und dem Hauptgehäuse 15 und in die oberen und : unteren Ventilgehäuse, von wo es in den Durchlaßkanal 23 gelangt.' ^; same arrangement as the upper switching valve. It is a pure duplicate of this. In particular, the medium can flow simultaneously from a passage, e.g. there flows through an upper opening 69 in the lower valve housing into the interior thereof, from where the combined flow of medium flowing into both the upper and the lower valve housing passes through a lower opening 70 in the lower valve housing into the lower flow channel 23 of the main housing 15 'of the impact device , which communicates with the passage and the nozzles with the anvil 10 screwed drill B in connection. When the upper and lower switching valves 37a, 37b are in the opening position of the other passage, for example 36, then medium flows from this other passage into the annular space between the butt sleeve 28 and the main housing 15 and into the upper and lower valve housings , from where it passes into the passage channel 23. '

Die Schaltventile 37 arbeiten zusammen, wobei sie durch das in ι den Durchlässen 35,36 und den Stoßrohren 50,51 unter Druck stehende Medium in eine Stellung bewegt werden, in der dieThe switching valves 37 work together, being under pressure through the in ι the passages 35,36 and the push tubes 50,51 standing medium can be moved into a position in which the

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zweiten Ventilglieder 62 mit ihren zugehörigen Ventilsitzen in Eingriff kommen, um das Einströmen von Medium aus dem Durchlaß 36 in den Durchlaßkanal 23 (Pig. 2b und 4) zu verhindern, oder in die in Fig. 3a dargestellte Stellung bewegt werden, in der das von dem Durchlaß 36 in das Ventilgehäuse strömende Medium gesperrt wird. Wenn ein Strömungsdurchlaß geschlossen ist, ist der andere offen, so daß durch das Bohrgestänge nach unten gepumptes Medium abwechselnd durch den ersten Durchlaßsecond valve members 62 with their associated valve seats come into engagement to prevent the flow of medium from the passage 36 into the passage channel 23 (Pig. 2b and 4), or moved into the position shown in Fig. 3a, in that flowing from the passage 36 into the valve housing Medium is blocked. When one flow passage is closed, the other is open, allowing through the drill string Medium pumped down alternately through the first passage

35 und den zweiten Durchlaß 36, durch die Schaltventile 37 und in den unteren Durchlaßkanal 23 der Vorrichtung strömt. Wenn es durch den Durchlaß 35 hindurchströmt, ist der Durchlaß'36 geschlossen und wenn der Durchfluß durch den anderen Durchlaß35 and the second passage 36, through the switching valves 37 and in flows through the lower passage 23 of the device. When it flows through passage 35, passage is '36 closed and when the flow through the other passage

36 durch die Schaltventile 37 gesperrt ist, kann der Durchfluß durch den ersten Durchlaß 35 erfolgen.36 is blocked by the switching valves 37, the flow through the first passage 35 can take place.

Die U.S. Patentanmeldung Serial No. 810 536 vom 26. 3. I969 des Anmelders betreffend "Mediumstoßwellenerzeuger und Mediumpumpe" ' offenbart und beschreibt einen Überdruckimpulserzeuger für Druckmedien, der das plötzliche Sperren von einen Durchlaß durch- , strömenden Medien ausnutzt, um den Druck im Medium zu erhöhen oder zu verstärken. Bei dieser Vorrichtung ist ein Paar Stoßrohre oder -durchlässe angemessener Länge dargestellt. Das sich abwechselnde und unvermittelte Sperren des Mediumstromes durch das jeweilige Rohr erhöht den Druck des darin vorhandenen Mediums in einer Zeit von T = 2L/C, wobei T = die Zeit, L = die Länge des Stoßdurchlasses, und zwar den Abstand zwischen demThe U.S. Patent application serial no. 810 536 of March 26, 1969 of Applicant regarding "medium shock wave generator and medium pump" ' discloses and describes an overpressure pulse generator for print media, which uses the sudden blocking of a passage, flowing media to increase the pressure in the medium or to reinforce. In this device, a pair of shock tubes or passages of appropriate length are shown. That I alternating and immediate blocking of the medium flow the respective pipe increases the pressure of the medium present in it in a time of T = 2L / C, where T = the time, L = the Length of the impact passage, namely the distance between the

10-9 818/1 16410-9 818/1 164

■-. 15 -■ -. 15 -

offenen Ende des Stoßdurchlasses und dem Schaltventil, und C = die Wellengeschwindigkeit, d.h. die Schallgeschwindigkeit durch das Medium in dem Stoßdurchlaß, bedeuten.open end of the shock passage and the switching valve, and C = the wave speed, i.e. the speed of sound through the medium in the surge passage.

Unter der Annahme, daß das durch das Bohrgestänge P und die Stoßdurehlässe 52,35 und 53,36 gepumpte Medium (Pig. 2a und 2b) ein Sperren des zweiten Stoßdurchlasses 53,36 bewirkt, wird im vorliegenden Fall die Geschwindigkeitsenergie des Mediums, das nach unten durch den zweiten Durchlaß 36 strömt,in Druck umgewandelt, wobei .die Druckwelle von dem: Schaltventil 37 nach oben zu dem oberen Ende71 des zweiten Durchlasses 53 wandert. Dieses obere Ende 71 des zweiten Durchlasses 53 endet an dem ob eren Ende des inneren Stoßrohres 50. Das Andauern einer solchen Druckwelle entspricht der Zeit, welche die Welle braucht um von dem geschlossenen Schaltventil 37 durch den zweiten Stoßdurchlaß 36,53 zu dessen oberen Ende (dem oberen Ende des inneren Stoßrohres) nach oben und dannnach unten durch den Durchlaß im inneren Stoßrohr zu wandern, d.h. sie läuft über einen Zeitraum von 2L/C_t Wenn der Druckimpuls zu dem Schaltventil 37 zurückkehrt, fällt sein Druck unter denjenigen des durch das innere Stoßrohr 50 und den ersten Durchlaß 35 strömenden Mediums ab, der dann das Ventil nach rechts (Fig. 2b und 3a) umschaltet, um den ersten Durchlaß 52,35 für den Mediumstrom zu sperren und den zweiten Durchlaß 53 ■>36 für dessen Zutritt zu öffnen. Das unvermittelte Anhalten des mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den ersten Durchlaß strömende Assuming that the medium pumped through the drill pipe P and the impact ports 52, 35 and 53, 36 (Pig. 2a and 2b) causes the second impact port 53, 36 to be blocked, in the present case the velocity energy of the medium, which after flows down through the second passage 36, converted into pressure, wherein the pressure wave from the: switching valve 37 migrates up to the upper end 71 of the second passage 53. This upper end 71 of the second passage 53 ends at the upper end of the inner shock tube 50. The duration of such a pressure wave corresponds to the time it takes for the wave to move from the closed switching valve 37 through the second shock passage 36, 53 to its upper end ( the upper end of the inner shock tube) up and then down through the passage in the inner shock tube, ie it runs for a period of 2L / C _t. When the pressure pulse returns to the switching valve 37, its pressure falls below that of the inner shock tube Shock tube 50 and the first passage 35 from flowing medium, which then switches the valve to the right (Fig. 2b and 3a) to block the first passage 52,35 for the medium flow and the second passage 53 > 36 for its access to open. The sudden stopping of the flow passing through the first passage at a certain speed

109318/1IEi109318 / 1IEi

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Meium erzeugt eine Drucksteigerung in dem ersten Durchlaß, wobei die Impulswelle nach -oben durch den ersten Stoßdurchlaß und das innere Stoßrohr 50 zu dem oberen Ende des letzteren und dann wieder nach unten zurückwandert. Bei Rückkehr der Impulswelle zum Schaltventil 37 hat sie einen niedrigeren Druck als der des durch den zweiten Durchlaß 53_S36 strömenden Mediums, und das Ventil wird in seine in Fig. 2b dargestellte Ausgangsstellung zurückgeschaltet. Danach wiederholt sich der ArbeitszjKLus. Meium creates an increase in pressure in the first passage, the pulse wave traveling upward through the first shock passage and inner shock tube 50 to the top of the latter and then back down again. When the pulse wave returns to the switching valve 37, it has a lower pressure than that of _{the medium flowing through the second passage 53 S} 36, and the valve is switched back to its starting position shown in FIG. 2b. Then the work cycle repeats itself.

Während des Zeitraumes T = 2L/C, in dem der Druckimpuls durch den zweiten Durchlaß 53₃36 wandert, steigt der in diesem, der Öffnung 4? und dem ringförmigen Raum 48 unterhalb des Zylinderkopfes zwischen der Stoßbüchse 28 und dem Gehäuse 15 vorhandene Druck an und treibt die Stoßbüchse 2 8 nach oben in die in Fig. 2b dargestellte Stellung, wobei das Medium durch das Bohrgestänge hinab durch den ersten Stoßdurchlaß 52,35 und das offene Ventil 37 in den Durchlaß 23 gepumpt wird und von diesem durch den Bohrer B in das Bohrloch W strömt. Wenn die Impulswelle in dem zweiten Durchlaß 53,36 zum Schaltventil 37 zurückkehrt und der Druck, verglichen mit demjenigen des den ersten Durchlaß 52,35 durchströmenden Mediums, einen herabgesetzten Wert aufweist, schaltet das Ventil auf die in Fig. 3 a dargestellte Stellung um, wobei der Druckimpuls in diesem Durchlaß 35 alsdann dem j Medium in der Öffnung 38 und in dem ringförmigen Raum 39 unter- j halb des Zylinderkopfes 41 mitgeteilt wird, um über den Zylinderkopf 41 die Stoßbüchse 28 nach unten zu treiben und deren unteres During the period of time T = 2L / C in which the pressure pulse travels through the second passage 53 ₃ 36, that in this passage, the opening 4? and the annular space 48 below the cylinder head between the thrust sleeve 28 and the housing 15 and drives the thrust sleeve 28 upward into the position shown in FIG and the open valve 37 is pumped into the passage 23 and flows therefrom through the bit B into the borehole W. When the pulse wave in the second passage 53,36 returns to the switching valve 37 and the pressure, compared to that of the medium flowing through the first passage 52,35, has a reduced value, the valve switches to the position shown in Fig. 3a, The pressure pulse in this passage 35 is then communicated to the medium in the opening 38 and in the annular space 39 below the cylinder head 41, in order to drive the thrust bushing 28 downwards via the cylinder head 41 and the lower one

1093 18/ 1 1541093 18/1 154

Ende 2$ gegen die obere Stoßfläche 30 des Ambosses 10 zu
schlagen. Dieser Schlag wird auf den Bohrer B und dessen
Schneidwerkzeuge 13 übertragen, damit letztere einen Schlag
gegen die Bohrsdie C des Bohrloches ausführen, der genügend starkj sein kann, um die Druckfestigkeit des Gesteins oder anderer
Formationen zur Bildung von Gesteinsbruch zu überwinden. Während des Ausführens eines derartigen Stoßes oder Hammschlages undEnd 2 $ against the upper abutment surface 30 of the anvil 10
beat. This blow is on the drill B and its
Transfer cutting tools 13 to give the latter a blow
against which drill the C of the borehole, which may be strong enough to withstand the compressive strength of the rock or other
Overcome formations to form rock fractures. During the execution of such a shock or hammer blow and

Schließens des ersten Durchlasses 52,35 strömt Medium nach unten ] durch den zweiten Durchlaß 53»36 und durch das Schalt- oder Pendelventil 37 in den zentralen Durchlaßkanal 23 in dem unteren Teil | des Gehäuses 15 und von dort durch den Bohrer B in die das j Bohrloch bzw. den Bohrbrunnen.Closing the first passage 52,35, medium flows downwards] through the second passage 53 »36 and through the switching or shuttle valve 37 into the central passage 23 in the lower part | of the housing 15 and from there through the drill B into the j Borehole or the borehole.

Nachdem der Druckimpuls nach oben zu dem oberen Ende des inneren Stoßrohres 50 und alsdann wieder nach unten zum Schaltventil 37 \ After the pressure pulse goes up to the upper end of the inner shock tube 50 and then back down to the switching valve 37 \

^: ■■■'■■ "■■ ^: ■■■ -^: '■-■■■■ ^: ' ^; ΐ ^: ■■■ '■■ "■■ ^: ■■■ - ^: ' ■ - ■■■■ ^: '^; ΐ

- gewandert ist, weist er bei Erreichen des letztgenannten Punktes,- has hiked, when he reaches the last-mentioned point, he

vergleichen mit dem Druck in dem zweiten Durchlaß 53_S36, einen
ι geringeren Druck auf und das Ventil 37 schaltet auf die Ausgangs-!compare with the pressure in the second passage 53 _S 36, one
ι lower pressure and the valve 37 switches to the output!

; j; j

stellung um. Eine Wiederholung des vorstehend beschriebenen j Arbeitszyklus kann dann erfolgen, wobei die Stoßbüchse 28 entlang dem Gehäuse 15 hin- und herbewegt und abwechselnd nach
! oben und-unten getrieben wird.adjustment. A repetition of the above-described work cycle can then take place, with the joint sleeve 28 being moved back and forth along the housing 15 and alternately afterwards
! is driven up and down.

Während des Pumpens des Mediums durch das Bohrgestänge oder
-strang P und abwechselnd durch die beiden Stoßrohre 50,51 werden : das Bohrgestänge und die Stoßvorrichtung in Drehung versetzt_s While pumping the medium through the drill pipe or
-string P and alternately through the two pusher tubes 50,51: the drill rod and pusher device are set in rotation _s

109818/1154109818/1154

wobei das Drehmoment durch die Federn 1β von dem Gehäuse 15 auf den Amboß 10 und von diesem auf den Bohrer B übertragen wird, se daß die'schneidwerkzeuge 13 den gesamten Bereich der Bohrsohle C bestreichen. Durch das Bohrgestänge wird ein gewünschtes Bohrgewicht auf den Bohrer aufgebracht, um dessen Kontakt mit der Bohrsohle sicherzustellen. Dadurch wird erreicht, daß die dem Bohrer mitgeteilten Stöße oder Schläge wirksam zum Brechen des bearbeiteten Gesteins oder anderer harter Schichten genutzt werden. Das Bohrgewicht kann jedoch relativ niedrig sein+z.B. bei 900 kg liegen, obgleich dem Bohrer auf Wunsch eine höhere oder niedrigere Belastung erteilt werden.kann. Bei durchgeführten Versuchen wurde bei einer Druckdifferenz von 21 kg/cm^ eine Stoßkraft von etwa 38 555 kg erzeugt und der Stoßbüchse 28 für ihre Bewegung auf den Amboß 10 erteilt. Diese Stoßkraft übersteigt die Bruchgrenze vieler harter Formationen, welche man bei Brunnenbohrungen antrifft. Bei dem Stoßbohren wird zur Er- j zeugung von Gesteinsbruch die dynamische Kraft nahe dem Bohrer erzeugt und unterscheidet sich von einer bisher notwendigenthe torque being generated by the springs 1β from the housing 15 the anvil 10 and is transferred from this to the drill B, se that die'schneidwerkzeuge 13 the entire area of the drill bottom Brush C. A desired drilling weight is achieved through the drill pipe applied to the drill to ensure its contact with the drill bottom. This ensures that the dem Drill communicated jolts or blows are effective at breaking the worked rock or other hard layers are used. However, the drilling weight can be relatively low + e.g. at 900 kg, although the drill can be given a higher or lower load on request. When carried out Tests were carried out at a pressure difference of 21 kg / cm ^ a Generated impact force of about 38 555 kg and the shock sleeve 28 for their movement on the anvil 10 granted. This impact force exceeds the breaking limit of many hard formations, which one occurs when drilling wells. In impact drilling, the dynamic force near the drill is used to generate the rock fracture generated and differs from a previously necessary one

statischen Kraft, die durch das Drücken des Gewichtes eines istatic force generated by pressing the weight of an i

I langen, verhältnismäßig geschmeidigen bzw. biegsamen Bohrge- !I long, relatively pliable or flexible drilling!

stänges auf den Bohrer erzeugt wurde. Dementsprechend steht das Bohrgestänge P fast über seine gesamte Länge voll unter Spannung. Daraus resultiert das Bohren eines geraden Loches mit zudem viel höherer Geschwindigkeit.stänges was generated on the drill. Accordingly, the drill pipe P is fully under almost its entire length Tension. This results in the drilling of a straight hole at a much higher speed.

Der abwechselnde Druckanstieg in den Stoßdurchlässen 52₃35 und 53,36 richtet sich nach der Schaltzeit der Schaltventile 37 durch +undThe alternating pressure increase in the surge passages 52, ₃ 35 and 53, 36 depends on the switching time of the switching valves 37 through + and

18/115418/1154

^: ..■ - - 19 - ^; : ■ '■; ■'■■ - -■■-· ^: .. ■ - - 19 - ^; : ■ '■; ■ '■■ - - ■■ - ·

deren Bewegung von einer Stellung in die andere. Je länger die ^; their movement from one position to the other. The longer the ^;

■ ■'■■■■■- ■ j■ ■ '■■■■■ - ■ j

Schaltzeit ist,umso hoher ist der in jedem Durchlaß bei . I Schließen seines unteren Endes erzeugte Druck- da das durch I diesen Durchlaß in dessen geöffneter Stellung zirkulierende '·. Medium eine höhere Geschwindigkeit erreicht hat, die bei ^l Schließen des Durchlasses durch das oder die Ventile 37 einen I viel höheren Druck ergibt. Diese höhere Drucksteigerung er- ■ gibt sich daraus, daß die Schaltventile 37 eine Eigerivibration- .! frequenz von im wesentlichen Null haben und die Frequenz der Hin-und Herbewegung völlig von der Zeitspanne abhängig ist, die jeder Druckimpuls benötigt, um seine Rundreise durch jeden Stoßdurchlaß zu machen, sowie von der- Zeit, die erforderlich ist, das Beharrungsvermögen der beweglichen Ventilteile zu überwinden. Die Zeitspanne, welche die Druckimpulswelle für ihre Rundreise durch einen Stoßdurchlaß benötigt, ist naturgemäß von der Länge des Stoßdurchlasses abhängig. Als Beispiel¹" sei genannt, daß bei einer effektiven Länge des inneren Stoßdurch-' lasses und des äußeren Stoßdurchlasses von etwa 9 m (30 Fuß) die Stoßbüchse 28 sich mit einer Frequenz von etwa 8 bis 30 Arbeitsspielen pro Sekunde hin- und herbewegt. Dem Amboß IO und dem Bohrer B werden daher Stöße mit relativ hoher Ge- / j schwindigkeit erteilt, was insgesamt ein verhältnismäßig schnelletSwitching time, the higher it is in each passage at. I closing its lower end generated pressure because the '· circulating through I this passage in its open position. Medium has reached a higher speed in ^l closing the passage through the valve or valves 37 results in a much higher pressure I. This higher increase in pressure results from the fact that the switching valves 37 cause self-vibration. have a frequency of essentially zero and the frequency of the reciprocating motion is entirely dependent on the length of time it takes each pressure pulse to make its round trip through each surge passage and on the time required, the inertia of the movable valve parts to overcome. The period of time which the pressure pulse wave needs for its round trip through a shock opening naturally depends on the length of the shock opening. As Example ^1, "Let it be noted that with an effective length of the inner thrust passage and the outer thrust passage of about 9 m (30 feet), the thrust sleeve 28 reciprocates at a frequency of about 8 to 30 cycles per second. The anvil IO and the drill B are therefore given shocks at a relatively high speed, which overall is relatively quick

■■■■■■ ^: ■ "' !■■■■■■ ^: ■ "'!

Bohren des Bohrloches W ermöglicht. LDrilling the borehole W allows. L.

Wenn der Bohrer B mit der Sohle C des Bohrloches außer Eingriff steht, wie das baspielsweise während seines Hochziehens oder Absenkens im Bohrloch der Fall ist, zieht das Gewicht desWhen the drill bit B is out of engagement with the bottom C of the borehole, as is the case during its pulling up or subsidence in the borehole is the case, the weight of the

T 0 9 3 18/ 1 15/,T 0 9 3 18/1 15 /,

20210082021008

Bohres B und des Ambosses 10 das 5eJiiete©ventil 21 unter du® häuse 15 der Stoßvorrichtung in eine Stellung* dia äupch Win griff des unteren Indes 20 des Schiebeventil^ »it de» ©toere» Enden der Federn 16 toegrensst ist, wodurch das ©fcere End© des j Schiebers unter die Bypass-öffnungen 22 gelangt. In dieser Stellung Kann Medium naeh unten äureh das Bohrgestänge f und die Stoßvorrichtung A zirkulieren, ohne da® ©in Sebalten ; Sehaltventils 37 and eine Hin- und Bertoeweiimg der ^ 28 entlang dem ßeMiise 15 Jierfeeigefönrt wird ^ da Medium Bohres B and the anvil 10, the 5 eJiiete © valve is under DU® housing 15 of the pusher in a position * dia äupch Win 20 reached the lower However, the shift valve ^ »it de» © Toere 'ends of the springs 16 toegrensst 21, whereby the © fcere end © of the j slide passes under the bypass openings 22. In this position, the medium can circulate near the bottom through the drill rods f and the pushing device A without da® © in sebolds ; Sehaltventils 37 and a back and forth bertoeweiimg the ^ 28 along which the ßeMiise 15 Jierfeeigefönrt ^ the medium

den zweiten Bnrcnlaß 36 in den lawro zmi&@U@n der . und dem Gehäuse 15 «Ja das «Schaltirentil yj iaerwm wnd dann itmen um? en die Bypass-öffnungen 22 zn desn zentrale» : laßfeanal 23 strömen kann. Wenn das ^etoaltveiatil 3?the second issue 36 in the lawro zmi & @ U @ n der. and the housing 15 "Yes the" switching valve yj iaerwm wnd then itmen um? en the bypass openings 22 to the central »: lassfeanal 23 can flow. If that ^ etoaltveiatil 3?

■ flujß von Medium üur&h den zwdten JJiirefela© 3f> gestattet-■ The flow of medium is permitted for the twentieth years of the year.

ι ■ ' .ι ■ '.

das Medimia amßh durch das offene Ventil in ä@n Bejfe&laifcaaal gelangen. Bsi erfolgtem ^etaließen äes suatere© Indes des . Dajfehlasses 36 durela das B&fo&ltventil ist daii» «Sas isutef des erste» ©ssrc&lass©® 35 ©ffen «ni Ifedimiro kmm v©xi ά&®. gestänge F daarefj den ersten Daar«3alai& 52,35 MfJd das 37 iaa deia zentralen PaärefalaßSsanal 23 str§äi©iii_? laaad ¹Zmm? gleich unit eisae® M&üi.mmi>F©m aweefa de© %w<&%b(&B P8sa?(gäblsi& ^ rand die ©ffeaaeB Bypsss-Sfftaaaaageii 22 in ämm 3m&M&ä$&@ml 23 Bas Selaaltveaatil 3? wi3?d da*»ei mie%% %iw aa©ä ^ 3the medimia amßh pass through the open valve into ä @ n Bejfe & laifcaaal. Bsi taken place ^ etaließen äes suatere © Indes of. Dajfehlasses 36 durela the B & fo & ltventil is daii »« Sas isutef des first »© ssrc & lass © ® 35 © ffen« ni Ifedimiro kmm v © xi ά & ®. linkage F daarefj the first Daar «3alai & 52.35 MfJd the 37 iaa deia central couple falassSsanal 23 str§äi © iii _? laaad ¹ Zmm? equal unit eisae® M &üi.mmi> F © m aweefa de © % w <&% b (& B P8sa? (gäblsi & ^ rand die © ffeaaeB Bypsss-Sfftaaaaageii 22 in ämm 3m & M & ä $ & @ ml 23 Bas Selaaltveaatil 3? wi3? d da * »ei mie %%% iw aa © ä ^ 3

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Claims

1. StößvörrdcMürig, insbesondere fiiif1. StößvörrdcMürig, especially fiiif

zeichnet; durch ein von einem Medium dUi*ehströn^i?^SrGre{tstaae.^.^- _Ί (15)mit einem mit einem MMiumeittiä0 und eiöeffi -aüsia^^ei?^ ,_c^_r, sehenen StößdüPöiiiäÄj ein raiii dem StößduPchläß in Verbindung stehendes und auf den Dfiiök des Mediums in deffi StoMu3?chlaß ansprechendes Stöföglied (S8) und ein im Stfompfad des den Sfcoßdurehlaß düreiiStPÖmenden Mediums voi*geSeheneSi Schaltventil (37) ,■ das durch das in deffl SeeßdurchläE strömende Medium in eine den Auslaß sehiießgflde Stellung bewegbar ist und in dem im Stoßdurchlaß befindiiöhen Medium eine überdruckimpulswelle erzeugt, welche das Stößgiigd gegen ein Öegenglieä (10)draws; by a from a medium dUi * ehströn ^ i? ^ SrGre {tstaae. ^. ^ - _Ί (15) with a with a MMiumeittiä0 and eiöeffi -aüsia ^^ ei? ^, _c ^ _r , see StößdüPöiiiäÄj a raiii the StößdduPchläß in RELATED and the Dfiiök of the medium in deffi StoMu3? chlaß responsive Stöföglied (S8) and in Stfompfad of the Sfcoßdurehlaß düreiiStPÖmenden medium voi * geSeheneSi switching valve (37), ■ the sehiießgflde by the flowing in deffl SeeßdurchläE medium in an outlet position is movable and in the medium located in the shock passage generates an overpressure pulse wave which pushes the shock element against a counter-element (10)

2* StoÄvö^3?ieh1jUng nach Anspruch l_s daduröh gekennzeichnet,2 * StoÄvö ^ 3? Ieh1jUng according to claim l _s daduröh characterized,

daß die tib§Mi*ückimpUiSwelie durch den StoMurchlaß von dem Auslaß züi liftläß kandiert, dann als ünterdruekimpulswelle zu dem Auslaß zurüefckehi?fc und den Antrieb für ein Umschalten der des Schaltventiis (37) in elfte den Auslaß öffnende Schaltstellung bildet» - -that the tib§Mi * ückimpUiSwelie through the impact of the The outlet to the lift is candied, then as an interpressing pulse wave to the Outlet back and the drive for switching the of the switching valve (37) in the eleventh switching position which opens the outlet educates »- -

3. Stößvörriehtung nach Ä3. Stößvörriehtung according to Ä

keftMeiehnefe-, daß das eine im Abstand ^ gkeftMeiehnefe- that that one at a distance ^ g

einiiimmt und bei Sfehiieißelfr getrieben vriM%assumes and at Sfehiieißelfr driven vriM%

i öder a_s dadurch ge-S) vor SchlieBen des Auslassesi or a _s thereby ge-S) before closing the outlet

Cl^rÖ) befiwdliöhe Stellung gegen dasCl ^r Ö) befiwdliöhe position against the

'■;;■ - 23 - ..■.-■. - ...■ .'.. ■■ ■'■ ;; ■ - 23 - .. ■ .- ■. - ... ■. '.. ■■ ■

4. Stoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis M₁, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Rückführung des Stollgliedes in seine im Abstand zum Gegenglied (10) befindliche Stoßausgangsstellung nach Ausführung einer Stoßbewegung«4. Impact device according to one of claims 1 to M ₁ , characterized by a device for returning the cleat member to its initial impact position at a distance from the mating member (10) after execution of an impact movement «

5, Stoßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche :5, impact device according to one or more of the claims:

1 bis Ji₉ dadurch gekennzeichnet ₉ daß zwei an einem Ende (71) ';"-.: miteinandeip in Verbindung stehende und an ihren gegenüberliegen?* den Enden Auslässe aufweisende StoMurehlässe ί35₉52;36₃53) vor-gesehen sind, die Jeweils mit dem Stoßglied (28) zur Beauf- ^!sehlä.g«iig ^:äesse2l5en init dem in Uineii heirschenden Mediumdruck ;- '_'--■ und- alternierenden Bewegen-'des Stoßgliedes "in entgegengesetzten.'' Hiclitaaißgeia in. Terisimdung stehen«, wobei das Schaltventil £37λ .■Auslassen' im Stroaipfad des -die StoMurchlässe passierenden Mediums maclageordaieifc ist und-mittels quer zft den Auslässen 1be—-weglieheia Feaatilgliedera ζ&₉62} diese. abwechselnd so atowessMselncl 'llibe^aanafelo^ijalswellen im -Hediuia --in; den; iässeaa e2?zeiajgt₃ Ίϊ©1«3ιε dem" StoJSglied seine Bewegung -in', ent— 1 to Ji ₉ characterized in ₉ that two at one end (71) ';' - .: miteinandeip RELATED and at their opposite * the ends outlets having StoMurehlässe ί35 ₉ 52; 36 ₃ 53) are seen-that ^! each with the impact member (28) for sehlä.g acted upon ^"iig: äesse2l5en init the heirschenden in Uineii medium pressure; - '_'-- ■ and- alternating move-'des pusher member" in opposite.''Hiclitaaißgeia in Terisimdung. stand ", with the switching valve £ 37λ." Letting out 'in the stroke path of the medium passing through the impact passages is maclageordaieifc and - by means of transversely zft the outlets 1be - weglieheia Feaatilgliedera ζ & ₉ 62} these. alternately so atowessMselncl 'llibe ^ aanafelo ^ ijalswellen im -Hediuia --in; the; iässeaa e2? shows ₃ Ίϊ © 1 «3ιε the" stoJ s member his movement -in ', ent-

irerleilieia und es abweehseliad.auf -und. foia dxesem abheben-irerleilieia and it abweehseliad.auf -and. foia dxesem take off -

1 oder;1 or;

slcM am «äas SÄaltweutil-, ί 3T),- stromabwärts -intslcM am «äas SÄaltweutil-, ί 3T), - downstream -int

der.the.

7. Stoßvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6_S dadurch gekenn- !7. Impact device according to claim 5 or 6 _{S marked} thereby!

zeichnet, daß der eine Stoßdurchlaß (52) in einem vom anderen ^! shows that the one impact passage (52) in one of the other ^!

i Stoßdurchlaß (53) umgebenen Stoßrohr (50) ausgebildet Job. _: i shock passage (53) surrounded shock tube (50) formed job. _:

8, Bohraeug₉mit einer Stoßvorrichtung nach einem oder mehrere^ der Ansprüche 1 bis 7_S einem von gepumptem Spülmedium durchströmt ens, sich sur Oberfläche eines Bohrbrunnens oder -loches « erstreckenden Bohrrohrgestänge und einem Bohrer₉ dadurch gekenn- . zeichnet₉ daß die Stoßvorrichtung (A) als Bestandteil des Bohr- ^! zeuges zwischen das Bohrgestänge (P) und den Bohrer (B) einge- j8, ₉ Bohraeug with an impact device according to one or more of claims 1 to 7 ^ _S a of pumped washing medium flows through ens, is sur surface of a bore well or -loches "extending drill pipe string and a drill ₉ marked thereby. draws ₉ that the pusher (A) as part of the drilling ^! between the drill rod (P) and the drill (B)

schaltet ist₅ mit seinem Gehäuse (15) einerseits mit dem Bohr- j gestänge und andererseits mit dem einen Amboß (10) als Gegen- ; glied tragenden Bohrer verbunden ist und als Stoßglied eine entlang des Gehäuses verschiebIiehe-Stoßbüchse (28) aufweist _s der Stoßdurchlaß mit seinem Eintrittsende dem Bohrgestänge und mit seinem Auslaß dem Bohrer zugewandt ist und über Verbindungsöffnungen (38_S47) die Stoßbüehse dem in ihm herrschenden Druck des Mediums aussetzt und das dem Stoßdürchiaß zugeordnete₉ seine Sehaltbewsgungen unter der Wirkung des im Stoßdiirchlaß" strömen= äen Mediums ausführende Sehaltventil in Schließstellung'sum Aus-= laß des Stoßdurchlasses in diesen ©inen übeMriiekimpuls erzeugt _s &®ί? öle mittels" einer Sim?iefot«iig vom Amboß abgehobene Stoßbüehse mifcä?<52.bt und auf den ÄMböß" sehlägt _o ₅ is switched with its housing (15) on the one hand with the drill rod and on the other hand with one anvil (10) as a counter; membered carrying drill is connected and _s has as a shock member is a verschiebIiehe shock box along the housing (28) of Stoßdurchlaß with its inlet end the drill string and the drill bit is facing with its outlet and via connecting openings (38 _S 47) the Stoßbüehse the pressure prevailing in it pressure of the medium exposes and the ₉ associated with the shock passage causes its holding movements under the effect of the stop valve executing in the shock passage in the closed position around the outlet of the shock passage in this © inen überMriiekimpuls _s & ®ί? oils by means of "a sim ? iefot "iig mifcä from the anvil lifted Stoßbüehse? <52.bt and the ÄMböß" sehlägt _o

9 ο BOiH³SeUg nach Anspruch B₉ g@k©mizsielie@fc" äus?ch eins die StoffeIi©las© (28) "/on Amboß (10) mittels eines öbe im Mecliiiai abhebende Einrichtung„9 ο BOiH ³ SeUg according to claim B ₉ g @ k © mizsielie @ fc "äus? Also one the substancesIi © las © (28)" / on anvil (10) by means of an öbe in the Mecliiiai lifting device "

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10. Bohrzeug nach "Anspruch ,8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (10) einen zum Bohrer (B) führenden, mit dem Auslaß des Stoßdurchlasses in Verbindung stehenden Durchlaß (23) aufweist. -10. Drill according to "claim 8 or 9> characterized in that the anvil (10) leading to the drill (B), with the Outlet of the impact passage communicating passage (23). -

11. Bohrzeug nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßvorrichtung (A) zwei im Gehäuse (15) ausgebildete, an ihren oberen Enden miteinander in Verbindung stehende Stoßdurchlässe (35,52;36,53) aufweist, die längs des Gehäuses gleitend verschieblieh geführte Stoßbüchse mit einem einen Ringkolben bildenden Zylinderkopf (4l) versehen ist, dessen eine Druckfläche über die öffnung (38) mit dem Druck des Mediums in dem einen Stoßdurchlaß(35),und dessen andere, entgegengesetzte Druckfläche über die öffnung (47) mit dem Druck des Mediums in dem anderen Stoßdurchlaß (36) beaufschlagbar ist·.11. Drilling tool according to claim 8 and 9, characterized in that that the impact device (A) has two impact passages formed in the housing (15) and communicating with one another at their upper ends (35,52; 36,53) running along the housing Slidably displaceably guided butt bushing with a ring piston forming cylinder head (4l) is provided, one of which Pressure surface over the opening (38) with the pressure of the medium in the one impact passage (35) and its other, opposite one Pressure area over the opening (47) with the pressure of the medium in the other impact passage (36) can be acted upon ·.

12, Bohrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis12, drilling tool according to one or more of claims 8 to

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (10) auf dem Gehäuse (15) teleskopisch axialbeweglich, jedoch diesem gegenüber unverdrehbar abgestützt ist,11, characterized in that the anvil (10) on the housing (15) telescopically axially movable, but not rotatable with respect to this is supported,

13, Bohrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis13, drilling tool according to one or more of claims 8 to

12, gekennzeichnet durch einen Bypass»Kanal (22) zum Umführen von Medium aus einem der Stoßdurchlässe (36) um das Schaltventil (37) herum^und ein Ventil (21) zum öffnen und Schließen des Bypass-Kanals.12, characterized by a bypass »channel (22) for bypassing Medium from one of the shock passages (36) around the switching valve (37) around ^ and a valve (21) to open and close the Bypass duct.

ί 0 98 187ί 0 98 187

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-zeih. Bohrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass-Kanal eine den sum Bohrer (B) führenden zentralen Durchlaß (23) im Gehäuse mit dem Ringraum zwischen der Gehäuseaußenseite und der Stoßbüchse (28) im Bereich unterhalb des Schaltventils (37) verbindende öffnung (22) umfaßt und das Ventil aus einem axial mit dem Amboß (10) beweglichen Schieber (21) besteht. - sorry. Drilling tool according to claim 13, characterized in that the bypass channel connects a central passage (23) in the housing leading to the drill bit (B) with the annular space between the outside of the housing and the joint bushing (28) in the area below the switching valve (37) (22) and the valve consists of a slide (21) which is axially movable with the anvil (10).

15· Bohrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) den Bypass-Kanal (22) verschließt, wenn sich der Amboß (10) in seiner oberen Stoßausgangslage befindet, und ihn freigibt, wenn der Amboß eine abgesenkte Stoßstellung einnimmt .15 · Drilling tool according to claim 14, characterized in that the valve (21) closes the bypass channel (22) when the anvil (10) is in its upper shock starting position, and releases it when the anvil assumes a lowered thrust position.

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