DE946526C

DE946526C - Vorrichtung zum Verhindern des ruecklaeufigen Verdrehens des drehverwundenen Bohrgestaenges in Tiefbohrloechern

Info

Publication number: DE946526C
Application number: DEW11622A
Authority: DE
Inventors: Willi Fuchs
Original assignee: Wallram Hartmetall GmbH
Current assignee: Wallram Hartmetall GmbH
Priority date: 1953-07-05
Filing date: 1953-07-05
Publication date: 1956-08-02

Description

Vorrichtung zum Verhindern des rückläufigen Verdrehens des drehverwundenen Bohrgestänges in Tiefbohrlöchern Es besteht die Aufgabe, größere Leistungen beim Bohren mit langem Gestänge zu erzielen und ein vorzeitiges Zerstören des Bohrkopfes, insbesondere bei Verwendung von hartmetallbestückten Bohrwerkzeugen, zu verhindern.
Ein hartmetallbestücktes Bohrwerkzeug oder ein sonstiger, z. B. aus Stahl bestehender Bohrmeißel soll beim Tieflochbohren oder beim Großlochbohren mit langem Gestänge mit einem das Gestein zertrümmernden Andruck auf die Bohrlochsohle aufgedrückt und mittels der rotierenden Bohrkrone die Bohrtrümmer abgebrochen werden. Dabei wird aber auf das Gestänge ein Drehmoment übertragen, da je nach Länge des Gestänges oftmals eine mehrere Umdrehungen betragende elastische Verwindung des Gestänges verursacht und dadurch im Gestänge eine erhebliche elastische Torsionsenergie speichert, die bei vorübergehend geringerem Andruck auf die Bohrlochsohle oder bei Torsionsüberbeanspruchung zu Torsionsschwingungen und zu plötzlichen Zurückdrehungen im Gestänge führen kann, wodurch in anderen Richtungen als der Drehrichtung auf die Bohrkrone und beispielsweise auf deren Hartmetallbestückung Beanspruchungen ausgeübt werden, denen die Bohrkrone und Teile derselben nicht gewachsen sind, Man ist deshab mit Rücksicht auf die Lebensdaur der Bohrkrone nicht in der Lage, mit geeiinschtem Andruck bei längerem Gestänge zu bohren. Man könnte deshalb wegen der mit dem Zurückdrehen des drehverwundenen Gestänges verbundenen Gefahr für die Bohrkrone hartmetallbestückte Werkzeuge für Tiefbohrungen oder Großlochbohrungen mit langem Gestänge bisher nicht verwenden. Die Erfindung löst diese Aufgabe und erreicht dabei eine Leistungssteigerung.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern des rückläufigen Verdrehens des drehverwundenen Bohrgestänges in Tieflochbohrungen, vorzugsweise bei Bohrvorrichtungen mit einem hartmetallbe@tückten Bohrwerkzeug, und besteht darin, daß das Gestänge und/oder das Bohrwerkzeug mit einer das Gestänge gegenüber der Bohrlochwand verklemmenden Torsionsbremse versehen ist, die ein Verdrehen des Gestänges in anderer Richtung als der Bohrdrehvorrichtung sperrt. Die Torsionsbremse kann freilaufartig ausgebildet werden. Durch die Erfindung ist es möglich, das Bohrwerkzeug mit dem höchsten Druck, den die Bohrschneiden auszuhalten imstande sind, auf die Bohrsohle aufzudrücken.
Es können auch mehrere Torsionsbremsen über die Länge des Gestänges verteilt werden, z. B. alle 3 bis 5 m; sie können zugleich als Führungsvorrichtungen für das Gestänge ausgebildet sein, so daß das Gestänge nicht nur über seine ganze Länge gegenüber einem Zurückdrehen blockiert, sondern auch geführt wird. Es empfiehlt sich, in das Bohrgestänge, z. B. in Verbindung mit der Torsionsbremse, eine Kupplung einzuschalten, die bei möglichster Annäherung an die Bohrkrone einmal in an sich bekannter Weise eine Überbeanspruchung der Krone und des Gestänges verhindert, zum anderen auch ein Zurückdrehen des Gestänges ermöglicht, ohne daß die Krone mitgedreht und dadurch zerstört wird. Kupplunjen, insbesondere Rutschkupplungen in Bohrgestänge sind bekannt.
Eine besonders einfache Torsionsbremsenausführung ist dann gegeben, wenn sie aus einem mit dem Gestänge fest verbundenen, z. B. verkeilten Teller oder Gehäuse besteht, dessen Durchmesser nicht wesentlich kleiner als der des Bohrloches ist und an dem entlang seinem Umfang eine Anzahl von Sperrklinken angeordnet ist, die durch den Druck einer Feder gegen die Bohrlochwandung gedrückt werden, jedoch so, daß sie die Rotation des Gestänges in Bohrrichtung zulassen, aber eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung widerhakenähnlich sperren. Nach der Erfindung sind die Sperrklinken so gelagert, daß bei einer Blockierung des Gestänges die von den Klinken aufgenommenen Kräfte nicht von den Drehzapfen gehalten werden müssen, sondern die Lagerwand der Klinken diese Kräfte über einen Teller bzw. ein Gehäuse auf das Gestänge überträgt.
Die Anzahl der Sperrklinken richtet sich nach dem Bohrlochdurchmesser und dem zu erwartenden Drehmoment. Da die Klinkenspitzen beim Bohren dauernd an der- Bohrlochwand schleifen, werden zweckmäßig die Sperrklinkenspitzen mit einer Auftragsschweißung versehen.
Zur Führung des Gestänges können am Sperrklinkengehäuse auch noch Führungskörper, wie Führungsrippen oder Nocken, die auf einem Ringumfang liegen, dessen Durchmesser wenig kleiner als der Durchmesser des Bohrloches ist, angebracht werden. Die Führungskörper verhindern, daß das Bohrgestänge während des Bohrvorganges aus dem Zentrum des Bohrloches herausläuft, wodurch eventuell Querschwingungen verursacht werden.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung. Es zeigt Fig. i in einem Bohrloch die Torsionsbremse, teilweise im Schnitt, unterhalb der Bohrkrone und Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. i.
Nach Fig. i befindet sich in dem vom Gestein i umgebenen Bohrloch :2 das Bohrgestänge 3 mit der Torsionsbremse 4 und einer Kupplung 5, die mit der Bohrkrone 6 verbunden ist. Fig. a zeigt die Torsionsschwingungsbremse 4 im Querschnitt zur Achse des Bohrgestänges.
Die Sperrklinken 7 sind in dem Gehäuse 8 mittels Bolzen 9 gegen den Druck einer Feder io so gelagert, daß sie bei Rotation des Gestänges in Bohrrichtung in Richtung des Pfeiles i i an der Bohrlochwandung gleiten, aber das -Gestänge in dem Bohrloch blockieren, sobald es infolge der torsionselastischen Kräfte sich entgegen der Pfeilrichtung r i drehen will. Zur Aufnahme der bei der Blockierung entstehenden Kräfte dient die Wand i2, wobei. der Bolzen 9 entlastet wird. Da die Spitzen der Sperrklinken einem stärkeren Verschleiß ausgesetzt sind, sind sie durch eine Auflage 13, im vorliegenden Fall durch eine Auftragsschweißung, verstärkt. Die Sperrklinken 7 ruhen bei dieser Ausbildungsform innerhalb einer besonderen Aüsnehmung 14 der Abstandhalter 15, die von der Bohrlochwandung i, jedoch ohne diese zu berühren, nur wenig entfernt sind. Die beschriebene Torsionsbremse ist.nach der Erfindung mittels eines Gewindes 17 mit dem Gestänge verbunden und bei 18 mit dem Gestänge verkeilt.
Die Torsionsbremse 4 ist unter Zwischenschaltung einer besonderen Kupplung mit der Bohrkrone 6 verbunden. Die Kupplung kann aus einer bekannten Klauen- oder Freilaufkupplung bestehen, die Torsionsschwingungen in gewissen Grenzen zulassen,- ohne die Krone zu bewegen. Zwischen der Bremse und dem Gestänge kann ein bajonettartig ausgebildetes Zwischenstück angeordnet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Verhindern des rückläufigen Verdrehens des drehverwundenen Bohrgestänges in Tiefbohrlöchern, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge und/oder die Bohrkrone mit einer das Gestänge gegenüber der Bohrlochwand verklemmenden Torsionsbremse versehen ist, die eine Verdrehung des Gestänges in anderer als der Bohrdrehrichtung sperrt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsbremse freilaufartig ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Torsionsbremsen in, Abständen längs des Gestänges angeordnet sind. q..
Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Gestänge verbundenen Torsionsbremsen auch als Führungskörper für das Gestänge ausgebildet sind. `
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsbremse aus einem mit dem Gestänge verbundenen Teller oder Gehäuse besteht, an dem Sperrklinken angeordnet sind, die nur Drehungen des Gestänges in Bohrrichtung zulassen und sich andernfalls widerhakenähnlich gegen die Bohrwand anlegen.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, gekennzeichnet durch Federn, die Sperrklinken gegen die Bohrlochwand drücken.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken in einem vertieften Bett liegen, gegen dessen Begrenzungsfläche sich die Klinke mit ihrem Rückenteil abstützt. B. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gestänge eine einmal eine Überbeanspruchung der Krone und des Gestänges in an sich bekannter Weise verhindernde, zum anderen ein Zurückdrehen des Gestänges bei am Bohrlochgrund festgehaltener Bohrkrone ermöglichende Kupplung, möglichst in Nähe der Bohrkrone, eingebaut ist. g. Vorrichtung nach` den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Bohrens an der Bohrlochwand anliegenden Spitzen der Sperrklinken Verschleißauflagen tragen.