DE3423789A1

DE3423789A1 - Bohreinrichtung fuer gesteinbohrungen

Info

Publication number: DE3423789A1
Application number: DE19843423789
Authority: DE
Inventors: Peter 6000 Frankfurt Rosenkranz
Original assignee: Markmann & Moll KG
Current assignee: Markmann & Moll KG
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1986-01-09
Also published as: CH665877A5; DE3423789C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung für das Herstellen von Bohrungen im Gestein mit Hilfe eines im Außenrohr geführten Bohrgestänges, an dem vorne die Bohrkrone, die mit bis an den Außenkranz reichenden Schneideinsätzen besetzt ist, über ein Gewinde verbunden angeordnet ist.
Beim Herstellen von Bohrungen insbesondere mit dem Schlagbohr- und Drehschlagbohrverfahren müssen zum Abstützen der Bohrlochwandung Außenrohre mitgeführt werden, in denen dann das eigentliche Bohrgestänge mit der vorne vorsitzenden Bohrkrone gedreht wird. Außerdem fließt zwischen Bohrgestänge und dem Außenrohr die das Bohrklein abtransportierende Bohrspüle . Die Bohrkrone muß einen Außenkranz aufweisen, der mindestens dem Außendurchmesser des Außenrohres entspricht, um ein gleichmäßiges Absenken des Außenrohres im Bohrloch und damit ein Sichern der Bohrlochwandung zu gewährleisten.
Nachteilig dabei ist, daß durch den großen Außendurchmesser der Bohrkrone ein Einziehen der Bohrkrone in das Außenrohr nicht möglich ist. Muß daher die Bohrkrone aus irgendwelchen Gründen ausgewechselt werden, muß gleichzeitig das gesamte Bohrgestänge und auch das Außenrohr mitgezogen werden, was einen erheblichen Aufwand darstellt und darüberhinaus die Gefahr mit sich bringt, daß die Bohrlochwandung zusammenbricht. Daher wird versucht, die Bohrung möglichst mit einer einzigen Bohrkrone herzustellen, also such mit einer bereits nicht mehr ausreichend scharfen Bohrkrone. Der organisatorische und zeitmäßige Mehraufwand ist erheblich und nimmt mit der Länge des Bohrloches zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bohreinrichtung so weiterzubilden, daß das Außenrohr die Bohrkrone, die ein den Außenrohraußendurchmesser schneidendes Bohrloch auffährt, aufnehmen kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrkrone dem Radius der Führung im Außenrohr angepaßt ist und mittig einen axial verschiebbar angeordneten, fernbedienbaren Stößel sowie seitlich in der Bohrkrone ausfahrbare und mit dem Stößel formschlüssig verbundene Zusatzschneiden aufweist.
Eine derart ausgebildete Bohreinrichtung ermöglicht das Ziehen des Bohrgestänges einschl. der Bohrkrone, ohne daß das Außenrohr gleichzeitig mitgezogen werden muß. Damit ist es möglich, daß eine immer optimal geschärfte Bohrkrone im Einsatz ist, so daß das Bohrloch jeweils mit dem optimalen Zeitaufwand und Organisationsaufwand hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß der für das Nachführen des Außenrohres benötigte Ring durch nacheilende Zusatzschneiden geschnitten wird. Diese Zusatzschneiden können bei Bedarf eingezogen werden, so daß die gesamte Bohrkrone in das Außenrohr hineingezogen und durch dieses zum Tage zurückgebracht werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stößel über ein Linksgewinde mit der Bohrkrone verbunden ist, während Bohrkrone und Bohrgestänge über ein Rechtsgewinde verfügen. Auf diese Weise wird der Stößel jeweils dann eingefahren, wenn Jas Bohrgestänge entgegen der üblichen Drehrichtung bewegt wird. Während des Hereingewinnens des Bohrkleins dagegen wird der Stößel automatisch in Richtung Bohrlochtiefstes verfahren und hält in seiner Endstellung die Zusatzschneiden in der jeweils äußeren Stellung, d.h. im Eingriff mii dem Gestein.
Der notwendige Formschluß wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Stößel an dem den Zusatzschneiden zugewandten Ende über Schrägen verfügt, die den Zusatzschneiden zugeordneten Schrägen entgegengesetzt verlaufend ausgebildet sind. Während der Vertikalbewegung des Stößels kann diese so einfach und sicher in die Horizontalbewegung umgeformt werden, um nach Beendigung der Vertikalbewegung den notwendigen Formschluß zu geben. Eine gesonderte Halterung der Zusatzschneiden ist somit nicht notwendig.
Um das Zurückbewegen der Zusatzschneiden zu erleichtern, weisen diese zweckmäßig kolbenartige Ansätze auf, in denen T-förmige mit dem Stößel schwenkbar verbundene Stifte gelagert sind. Beim Rückziehen des Stößels werden so die Zusatzschneiden automatisch in horizontaler Richtung mit zurück in die Bohrkrone hineingezogen.
Eine sichere Lagerung der Zusatzschnei den und ein gleichmäßiger Eingriff in das Gestein ist dadurch zweckmäßig gesichert, daß die Zusatzschneiden auf der angeschärft ausgebildeten Unterseite angeordnete Schneideinsätze aufweisen.
Diese Schneideinsätze sind dabei so angeordnet, daß sie jeweils sicher den vom Bohrkronenvorsatz nicht miterfaßten Bereich sicher so beeinflussen bzw. zerkleinern, daß das Außenrohr anschließend nachrutscht. Dabei ist das Außenrohr durch die Bohrkrone jeweils so gehalten, daß es im Abstand zu den Zusatzschneiden bleibt, so daß diese einen ausreichenden Bewegungsspielraum behalten.
Die Zusatzschneiden werden sicher dadurch vor eindringendem Bohrklein gesichert, daß der Stößel eine Innenbohrung aufweist, die auch mit Spülbohrungen in den Zusatzschneiden verbunden ist. Das unter Druck vom Tage kommende Spülwasser drückt somit jedes eindringende Bohrklein wieder heraus und sorgt dafür, daß es durch den Raum zwischen Außenrohr und Bohrgestänge abgeführt werden kann.
Ein ausreichend sicherer Sitz des Stößels innerhalb der Bohrkrone bzw. im Übergangsbereich zum Bohrgestänge ist erreicht, indem die Bohrkrone einen das Linksgewinde aufweisenden Einsatz mit oberer Deckplatte aufweist und daß der Stößel im unteren Teil kolbenartig erweitert ausgebildet ist. Der Stößel ist damit sicher in der Bohrkrone gehalten und wirkt durch die vergrößerten Flächen mit erhöhtem Formschluß auf die Zusatzschneiden ein. Zur Optimierung der Führung der Zusatzschneiden in der Bohrkrone einerseits und um diese beim Eingriff in das Gebirge zusätzlich abzustützen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zusatzschneiden auf der Oberseite halbkreisförmig ausgebildet sind.
Ein unbeabsichtigtes Lösen der Bohrkrone vom Bohrgestänge insgesamt wird vorteilhaft dadurch verhindert, daß am Ende des Rechtsgewindes von Bohrkrone und Bohrgestänge eine Ausnehmung zum Einlegen eines festlegbaren Bolzens vorgesehen ist. Dieser Bolzen verhindert ein unbeabsichtigtes Lösen der Bohrkrone aufgrund von Erschütterungen oder sonst welcherEinflüsse und kann bei Bedarf jeweils einfach entfernt werden, beispielsweise wenn die Bohrkrone ausgewechselt werden soll.
Der sichere Sitz und die gleichmäßige Führung des Stößels wird zusätzlich dadurch abgesichert, daß der Einsatz und das haubenartig auslaufende Bohrgestänge angepaßte, gerade verlaufende Paßflächen aufweisen. Diese Paßflächen sind so lang gezogen, daß die über den Stößel aufzunehmenden Kräfte sicher in die übrigen Teile der Bohrkrone und damit des gesamten Bohrgestänges eingeführt werden.
Um Stößel und Zusatzschneiden einfach den erfindungsgemäßen Notwendigkeiten entsprechend ausbilden zu können und um andererseits den optimalen Formschluß zu sichern, ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Schrägen von Zusatzschneiden und Stößel von der Bohrkronenspitze aus gesehen von innen nach außen verlaufend ausgebildet sind. Dabei weisen die Schrägen zweckmäßig eine Neigung von etwa 600 auf.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Bohreinrichtung geschaffen ist, die ein Ziehen des Bohrgestänges im Außenrohr ermöglicht, ohne daß das Außenrohr gleichzeitig mitgezogen werden muß. Dadurch ergeben sich organisatorische und insbesondere zeitmäßige Vorteile, ganz davon abgesehen, daß es damit möglich ist, die Bohrkrone bei entsprechend langen Bohrlochlängen zwischendurch auszuwechseln, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Bohrlochwandung zusammenbricht. Außerdem wird durch die Aufteilung der Zerkleinerungsarbeit in zwei Ebenen der Zerkleinerungseffekt verbessert und schließlich der notwendige Energieaufwand reduziert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die Bohrkrone einer Bohreinrichtung in Arbeitsstellung, Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Bohrkrone in Montagestellung, Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Fig. 1 im Bereich der Zusatzschneiden, Fig. 4 eine Seitenansicht auf eine Zusatzschneide und Fig. 5 einen Querschnitt durch die Verbindung zwischen Bohrgestänge und Bohrkrone im Bereich der Deckplatte.
Die Bohreinrichtung 1 besteht aus dem Bohrgestänge 2 mit Bohrkrone 3, die im Außenrohr 4 geführt sind. Die Bohrkrone 3 schneidet dabei ein Bohrloch frei, das dem Außendurchmesser des Außenrohres 4 entspricht.
Die Bohrkrone 3 weist neben den xuór Kopf sitzenden Schneideinsätzen 7 über den Außenkranz 6 vorstehende Zusatzschneiden 8, 9 auf. Diese Zusatzschneiden können so weit ausgefahren werden, daß der von ihnen mitgeschnittene Ring ein einwandfreies Nachrutschen des Außenrohres 4 gewährleistet.
Die Zusatzschneiden 8, 9 sind auf der Unterseite 11 mit Schneideinsätzen lo versehen,wobei die Unterseite 11 wie Fig. 4 verdeutlicht, angeschärft ausgebildet ist. Die mit Ansätzen 12 ausgerüsteten Zusatzschneiden 8, 9 sind auf ihrer Oberseite 13 halbkreisförmig gebogen, umko eine sichere Führung und Wirkung der Zusatzschneiden 8, 9 zu gewährleisten.
In der Bohrkrone 3 ist ein Stößel 15 axial verschiebbar angeordnet, der am unteren verbreiterten Ende 17 über Schrägen 16 verfügt, die mit den Schrägen 14 der Zusatzschneiden 8, 9 korrespondieren. Die Schrägen 14, 16 verlaufen von der Bohrkronenspitze 32 aus gesehen von innen nach außen.
Sie weisen eine Steigung von etwa 60° auf und ermöglichen einen Formschluß zwischen Stößel 15 und Zusatzschneiden 8, 9.
Der Stößel 15 ist in der praktisch erweiterten Innenbohrung 19 der Bohrkrone 3 angeordnet und verschieblich.
Er verfügt über ein Linksgewinde 20, das mit dem Gewinde des Einsatzes 21 korrespondiert. Dieser Einsatz 21 geht am oberen Ende in eine Deckplatte 22 über und stützt sich über die Zusatzplatte 23 auf dem oberen Rand der Bohrkrone 3 ab. Der Stößel 15 wird so bei entsprechender Drehung des Bohrgestänges entweder in Richtung Bohrlochtiefstes gedreht oder aber entgegengesetzt. Dadurch drückt er mit seinen Schrägen 16 auf die Schrägen 14 der Zusatzschneiden 8, 9, wobei diese Schrägen durch die Erweiterung in Form eines Kolbens 24 noch vorteilhaft vergrößert sind. Das untere Teil 25 dieses Kolbens 24 stößt am Ende seiner senkrechten Bewegung auf die Bohrkrone 6 auf, während die Schrägen den Formschlußkontakt mit den Zusatzschneiden 8, 9 bzw. den diesen zugeordneten Ansätzen 12 haben.
Bohrkrone 3 und haubenförmiges Endstück 28 des Bohrgestänges 2 sind über ein Rechtsgewinde 27 miteinander verbunden. Damit ist ein einfaches Lösen der Bohrkrone 3 dann möglich, wenn diese aus irgendwelchen Gründen ausgewechselt werden muß. Andererseits ist durch die Ausbildung als Rechtsgewinde 27 gesichert, daß beim Hin- und Herfahren des Stößels 15 in der Bohrkrone 3 sich diese Verbindung nicht löst.
Hierzu sind am unteren Bereich des Rechtsgewindes 27 Ausnehmungen 35 vorgesehen, in die ein über einen Schraubstift 37 festgehaltener Bolzen 36 einlegbar ist. Dieser Bolzen 36 verhindert wirksam ein unbeabsichtigtes Lösen der Bohrkrone 3 vom haubenförmigen Endstück 28.
Der Einsatz 21 ist über Paßflächen 29, 30 in der Bohrkrone 3 abgesichert, so daß der Stößel 15 sich in diesem Einsatz 21 mit seinem Linksgewinde 20 einwandfrei auf- und abwärtsbewegen kann. Die Bewegung des Eohrgestänges 2 innerhalb des Außenrohres 4 wird dabei über die Führungen 34 wie auch Fig. 5 zeigt, gesichert, wobei diese Führungen 34 jeweils als im Abstand angeordnete Vorsprünge am hauben -förmigen Endstück 28 ausgebildet sind. Fig. 5 verdeutlicht darüberhinaus die Ausbildung der Paßflächen 29, 30, die weiter oben anhand der Fig. 1 erläutert sind.
Während die Darstellung nach Fig. 5 einen Schnitt im Bereich der Deckplatte 22 wiedergibt, zeigt Fig. 3 einen Querschnitt im Bereich der Zusatzschneiden 8, 9. Hier ist verdeutlicht, daß diese über T-Stifte 39 am Stößel 15 so befestigt sind, daß sie beim Zurückziehen bzw. sich aufwärtsbewegenden Stößel 15 automatisch mit in Richtung Innenbohrung 19 gezogen werden.
Beim Einbau des Bohrgestänges 2 in das Außenrohr 4 wird noch über Tage die Bohrkrone 3 zweckmäßig mit eingefahrenen Zusatzschneiden 8, 9 mit dem Bohrgestänge 2 verbunden. Fig. 2 zeigt diese Position mit den eingefahrenen Zusatzschneiden 8, 9. In dieser Form kann dann das Bohrgestänge 2 bzw. das Außenrohr 4 in das Bohrloch eingeführt werden. Beim Auftreffen der Bohrkrone 3 auf der Sohle wird durch Rechtsdrehung des Bohrgestänges 2 durch den Formschluß zwischen dem Bohrgestänge 2 bzw. dessen haubenförmigen Endstück 28 und dem Einsatz 21 der Stößel vertikal nach unten bewegt. Durch die Schräge 16 unten am Ende des Stößels 15 und der entgegengesetzten Schräge 14 an den Zusatzschneiden 8, 9 werden diese vom Stößel 15 wegbewegt. Die Bewegung dauert so lange an, bis der Stößel 15 auf der Bohrkrone 3 aufsitzt. Die Vertikalbewegung ist auch gleichzeitig das Ausfahrmaß der Zusatzschneiden 8, 9. Die Zusatzschneiden 8, 9 sind mit dem Stößel 15 wie beschrieben formschlüssig verbunden, eine gesonderte weitere Haltung der Zusatzschneiden 8, 9 ist nicht erforderlich. Entsprechend sind die Bewegungsabläufe auch beim Einfahren der Zusatzschneiden, wobei dieses durch Linksdrehung des Bohrgestänges 2 eingeleitet wird.
- L e e r s e i t e -

Claims

Bohreinrichtung für Gesteinbohrungen Patentansprüche 1. Bohreinrichtung für das Herstellen von Bohrungen im Gestein mit Hilfe eines im Außenrohr geführten Bohrgestänges, an dem vorne die Bohrkrone, die mit bis an den Außenkranz reichenden Schneideinsätzen besetzt ist, über ein Gewinde verbunden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (3) dem Radius der Führung (34) im Außenrohr (4) angepaßt ist und mittig einen axial verschiebbar angeordneten, fernbedienbaren Stößel (15) sowie seitlich in der Bohrkrone ausfahrbare und mit dem Stößel formschlüssig verbundene Zusatzschneiden (8, 9) aufweist.
2. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, d a durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stößel (15) über ein Linksgewinde (20) mit der Bohrkrone (3) verbunden ist, während Bohrkrone und Bohrgestänge (2) über Rechtsgewinde (27) verfügen.
3. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, d a durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stößel (15) an dem den Zusatzschneiden (8, 9) zugewandten Ende (17) über Schrägen (16) verfügt, die den Zusatzschneiden zugeordneten Schrägen (14) entgegengesetzt verlaufend ausgebildet sind.
4. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzschneiden (8, 9) kolbenartige Ansätze aufweisen, in denenT-förmigemit dem Stößel (15) schwenkbar verbundene Stifte (39) gelagert sind.
5. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zusatzschneiden (8, 9) auf der angeschärft ausgebildeten Unterseite (11) angeordnete Schneideinsätze (lo) aufweisen.
6. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Stößel (15) eine Innenbohrung (19) aufweist, die auch mit Spülbohrungen in den Zusatzschneiden (8, 9) verbunden ist.
7. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (3) einen das Linksgewinde (20) aufweisenden Einsatz (21) mit oberer Deckplatte (22) aufweist und daß der Stößel (15) im unteren Teil (25) kolbenartig erweitert ausgebildet ist.
8. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 5, d a durch gek e n n z ei c h ne t, daß die Zusatzschneiden (8, 9) auf der Oberseite (13) halbkreisförmig ausgebildet sind.
9. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß am Ende des Rechtsgewindes (27) von Bohrkrone (3) und Bohrgestänge (2) eine Ausnehmung (35) zum Einlegen eines festlegbaren Bolzens (36) vorgesehen ist. lo.
Bohreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (21) und das haubenartig auslaufende Bohrgestänge (2) angepaßte, gerade verlaufende Paßflächen (29, 30) aufweisen.
11. Bohreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägen (14; 16) von Zusatzschneiden (8,9) und Stößel (15) von der Bohrkronenspitze (32) aus gesehen von innen nach außen verlaufend ausgebildet sind.