EP1668221B1 - Method and device for boring holes in soil or rock - Google Patents
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- E21B7/201—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes with helical conveying means
Definitions
- the present invention relates to a method of drilling, in particular impact or rotary impact drilling, of holes in soil or rock material, wherein a drill hole is formed by a drill bit mounted on a drill string by a striking and / or rotating movement and one with the drill bit Coupled cladding tube is introduced into the wellbore, as well as to a device for drilling, in particular impact or rotary impact drilling, holes in soil or rock material, wherein a drill bit mounted on a drill bit by a striking and / or rotating movement forms a borehole and with a the drill bit coupled cladding tube is introduced into the wellbore.
- a borehole is a prerequisite that the cladding tube is designed to be thin or light, so as not to excessive stress or to give strain when introducing the cladding tube into the interior of the borehole.
- embodiments are known in which the entire drilling work or the entire Bohrvortrieb is transferred by a shock stress on a correspondingly solid trained casing tube on the drill bit.
- the present invention aims, starting from a method and a device of the type mentioned, to provide a method and an apparatus for drilling holes in soil or rock material, wherein in a simple embodiment not only an accurate and targeted drilling is made possible over long lengths, but which also advantages of a thin-walled cladding tube can be used.
- a method of the type initially mentioned is characterized essentially in that the cladding tube is received in a receptacle on the end facing away from the excavation surface of the drill bit end of a tubular coupled to the drill bit, and that the cladding tube facing away from the drill bit End of a shock or compressive stress is subjected.
- the cladding tube is received in a receptacle of a jacket tube coupled to the drill bit and the cladding tube is subjected to a separate impact or compressive stress at the end facing away from the drill bit, it is made possible that a jacket tube coupled to the drill bit, which a has comparatively short length, is introduced during drilling, so that over the casing pipe a targeted and accurate drilling is ensured.
- the cladding tube is introduced separately by a shock or compressive stress in the interior of the wellbore, so that not exerted by the drill bit or a, for example, in the field of drill bit arranged beater a correspondingly high energy to the entire, to be introduced into the borehole casing must become.
- the subsequent cladding tube which usually has a lower strength, can be introduced into the interior of the borehole correspondingly simply and without excessive frictional resistance even by providing a correspondingly lower impact or compressive stress can.
- the force acting on the end facing away from the drill bit compressive stress on the cladding tube is chosen to be less than a force exerted by the drill bit on the casing pipe tensile stress.
- the fact that the compressive stress on the cladding tube is chosen to be less than the tensile stress exerted on the jacket tube ensures that the cladding tube, which is advantageously accommodated only with a simple plug connection in the receptacle of the jacket tube, is not introduced into the borehole to a greater extent. as this is the case for the drill bit and the jacket tube coupled thereto, so that no compression stresses are exerted on the cladding tube.
- the drill bit is rotatably supported relative to the jacket tube and / or jacket tube ,
- mined material via at least one opening in the region of the junction between the drill bit and the casing pipe and / or a distance from the junction between the drill bit and jacket tube provided passage opening is introduced into the defined between the outer periphery of the drill string and the inner circumference of the casing tube and the adjoining casing and annulus is discharged from the wellbore.
- a device of the type mentioned is essentially characterized in that the cladding tube is received in a receptacle on the side facing away from the excavation surface of the drill bit end of a coupled with the drill casing casing, and that a shock or compressive stress is exerted on the end facing away from the drill bit end of the cladding tube.
- a sleeve-like intermediate element for transmitting a force exerted by the drill string on the casing tensile stress for coupling the jacket tube to the drill bit.
- Such a sleeve-like intermediate element can be produced in a simple manner and provides a proper and reliable power transmission between the drill pipe, which is coupled directly to the drill bit for performing the drilling work, and the jacket tube.
- a sleeve-like intermediate element is provided for transmitting a pressure exerted by the drill string on the cladding tube compressive stress.
- a stop face of the sleeve-shaped intermediate elements between the drill string and the casing tube and between the drill string and the end of the cladding tube facing away from the drill bit is formed in each case by an abutment surface enclosing an acute angle with the longitudinal axis of the drill string and the casing tube and the cladding tube, which with corresponding, complementary abutment surfaces of the drill string or an adapter coupled thereto.
- abutment surfaces can be provided correspondingly inexpensively and precisely for a proper and reliable power transmission or insertion both in the jacket tube and in the cladding tube.
- the abutment surface of the intermediate element between the drill string and the jacket tube is larger than the abutment surface of the intermediate element between the drill string and the end of the cladding tube facing away from the drill bit, thereby ensuring that, as already stated above, the tensile stress transferred to the jacket tube is greater than the impact stress applied to the jacket tube.
- the drill bit is rotatably mounted relative to the jacket tube and / or cladding tube, so that is reliably prevented that in addition to the required rotational movement of the drill bit a rectilinear Both the jacket tube and the cladding tube are introduced into the interior of the borehole.
- the outer diameter of the casing tube can be matched exactly to the dimensions of the borehole to be produced, wherein the casing tube has a correspondingly short length, so that frictional forces can be reliably overcome by a precisely fitting contact of the casing tube to the borehole inside wall, while the subsequent casing tube can be introduced easily and without large frictional resistance in the interior of the well corresponding reduced diameter.
- the jacket tube has a cross section which is reinforced with respect to the cladding tube and / or increased strength. Characterized in that the jacket tube has a reinforced cross-section and / or increased strength, it is ensured that deviations from the desired drilling direction are prevented by the strength or rigidity of the jacket tube.
- sleeve-like elements are provided for connecting mutually adjacent cladding tube elements, which overlap each adjoining end portions of Hüllrohremia and trained with projections or surveys or be formed which engage in complementary recesses or recesses on the circumference of the Hüllrohremia.
- projections or elevations which engage in complementary depressions or recesses, can not only be produced simply and cost-effectively, but also enable a normally reliable drilling or reliable connection or coupling when extending sheath tube sections as a simple connection compared to conventional screw connections.
- depressions or recesses and projections or elevations are not as easily exposed to damage, as is the case with known screw connections for extending cladding tube elements.
- the sleeve-like elements are formed in the region of the projections or elevations with reduced material cross-section and that the projections or projections after arranging the sleeve-like elements on the outer circumference to be joined together Hüllrohr electrode can be formed according to the wells of the Hüllrohremia.
- sleeve-like elements for connecting adjacent cladding elements is in accordance with a further preferred embodiment proposed that additional securing elements, such as bolt-shaped pins or pins, are provided for positioning and / or fixing of the sleeve-like elements, whereby connection positions can be maintained according to secure.
- additional securing elements such as bolt-shaped pins or pins
- the drill bit or an adapter connected thereto its rear side facing away from the excavation surface is provided with a polygonal profiling which, when withdrawn relative to the casing tube, enters into a complementary, polygonal receiving opening of the adapter or intermediate element for coupling to the casing tube.
- FIGS. 1 and 2 it can be seen that a generally designated 1 device for drilling or rotary impact drilling has a schematically indicated with 2 drill bit, which via a drill pipe 3 to a percussion or rotary impact drilling for the reduction of in Figs. 1 and 2 is formed unspecified material.
- To the drill bit 2 includes a jacket tube 4 with comparatively thick cross-section or high strength, wherein at the end remote from the drill bit 2 end of the jacket tube 4 has a receptacle 5, in which a cladding tube 6 is added, wherein the cladding tube 6 not only one across from the diameter D of the jacket tube 4 has reduced diameter d, but also has a smaller wall thickness and lower strength.
- the drill bit 2 is directly coupled to the drill pipe 3 via an adapter 7 shown in detail in FIG. 3, wherein via this adapter 7 also a entrainment, in particular a tensile stress of the casing tube 4 takes place via an intermediate element 8 shown in detail in FIG. 5b.
- the jacket tube 4 has a comparatively large length and in addition to a corresponding strength also has a diameter D which largely corresponds to the formed by the drill bit 2 dimensions of the borehole, which is not shown in detail, is through the jacket tube 4th ensures that accurate drilling is feasible.
- the cladding tube 6 accommodated in the receptacle 5 at the end of the jacket tube 4 facing away from the drill bit 2 is likewise subjected to pressure by the drill string 3 via a further intermediate element 10, which is shown in greater detail in FIGS. 4 and 5a, so that the Cladding tube 6 is also introduced according to the arrow 11 in a propulsion of the drill bit 2 in the borehole.
- through-pass channels 15 and outlet openings 16 for flushing the drill bit 2 and / or entrainment of degraded material are additionally indicated in the adapter 7, as will be discussed in more detail below.
- the intermediate element 10 For impact or pressurization of the cladding tube 6, the intermediate element 10 is provided, which is shown in Fig. 4 and 5a in detail.
- the abutment surfaces of both the adapter 7 and the drill string 3 and the abutment surfaces 13 and 18 of the sleeve-shaped intermediate elements 8 and 10 are each to the longitudinal axis of the drill string, which is indicated at 19 in FIG , inclined.
- a sleeve-like element 21 is provided in each case, wherein the interior of the sheath 6 protruding projections or projections 22 are indicated, which in corresponding recesses or recesses 23 of the cladding tube for a secure connection of adjacent Hüllrohrmaschinen 6 'and 6 "engage.
- the projections or elevations 22 may already be formed in advance, so that the sleeve element 21 must have a corresponding elasticity when connecting adjacent Hüllrohremia 6 'and 6 ", or they can after arranging the sleeve-like element 21 in the region to be connected to each other Hüllrohremia. 6 'and 6 "are formed by a simple tool in the range of predetermined breaking points.
- the adapter 7 is polygonal in the region of the connection to the drill bit 2, in particular substantially triangular with rounded corners, so that in FIG This part also material entry into the ring or space between the drill pipe 3 and the adapter 7 and the jacket tube 4 can be done.
- the polygonal formation 32, 33 of the protruding from the casing pipe portion 4 of the adapter 7 and the intermediate element 8 ensures that behind the drill bit 2 befindliches mined material is largely crushed, so that a safe removal is possible.
- a guide 28 is formed at the foremost portion of the drill pipe 3, which of a thread-like profiling or a screw conveyor is formed.
- the screw conveyor or guide device 28 is also already schematically indicated in FIGS. 1 and 2.
- targeted and accurate drilling can thus be improved by targeted removal of the degraded material, the drilling speed and increase the directional accuracy.
- the drill bit 2 can be withdrawn in abutment with the jacket tube 4 according to the arrow 29, whereby a displacement of the guide or screw conveyor 28 takes place relative to the passage openings 24 , so that a cleaning effect of the passage openings 24 can be achieved by the entrainment effect.
- a rotational movement of the drill string 2 against the actual degradation direction ie, for example, in the clockwise direction in the illustration shown in FIGS. 9 and 10
- a cleaning of the passage openings 24 be effected by the reverse conveying direction of the screw conveyor 28.
- the drill bit 2 is again acted upon in the direction of the arrow 30 in FIG. 9 to continue the degradation process.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch bildet und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch einbringbar ist.The present invention relates to a method of drilling, in particular impact or rotary impact drilling, of holes in soil or rock material, wherein a drill hole is formed by a drill bit mounted on a drill string by a striking and / or rotating movement and one with the drill bit Coupled cladding tube is introduced into the wellbore, as well as to a device for drilling, in particular impact or rotary impact drilling, holes in soil or rock material, wherein a drill bit mounted on a drill bit by a striking and / or rotating movement forms a borehole and with a the drill bit coupled cladding tube is introduced into the wellbore.
Aus der US-6.106.200 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß Präambel der Ansprüche 1 und 5 bekannt.From US 6,106,200 a method and apparatus according to the preamble of
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, insbesondere durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren, sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt, wobei allgemein eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet und ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird. Im Zusammenhang mit dem Einbringen eines Hüllrohrs in das Bohrloch, welches beispielsweise in weiterer Folge ein Auskleidungsrohr darstellt, ist es einerseits bekannt, das Hüllrohr durch eine entsprechende Kopplung mit der Bohrkrone oder einem damit verbundenen Schlagschuh durch eine Zugbeanspruchung in das Innere des Bohrlochs einzubringen. Für eine derartige Zugmitnahme eines Bohrloches ist Voraussetzung, daß das Hüllrohr entsprechend dünn bzw. leicht ausgebildet ist, um nicht eine übermäßige Beanspruchung bzw. Belastung beim Einbringen des Hüllrohrs in das Innere des Bohrlochs zu ergeben. Alternativ ist bekannt, ein Hüllrohr bzw. Mantelrohr durch eine Schlagbeanspruchung auf das aus dem Bohrloch vorragende Ende getrennt von der Bohrkrone in das Innere des Bohrlochs einzubringen. Darüber hinaus sind Ausführungsformen bekannt, bei welchen die gesamte Bohrarbeit bzw. der gesamte Bohrvortrieb durch eine Schlagbeanspruchung auf ein entsprechend massiv ausgebildetes Mantelrohr auf die Bohrkrone übertragen wird.In connection with the production of holes in soil or rock material, in particular by a percussion or rotary impact drilling, different embodiments are known, wherein generally a drill bit mounted on a drill string by a striking and / or rotating movement forms a well and one with the drill bit coupled cladding tube is introduced into the wellbore. In connection with the introduction of a cladding tube into the borehole, which for example subsequently constitutes a lining pipe, it is known, on the one hand, to introduce the cladding tube into the interior of the drilled hole by means of a corresponding coupling with the drill bit or an associated impact shoe. For such a Zugmitnahme a borehole is a prerequisite that the cladding tube is designed to be thin or light, so as not to excessive stress or to give strain when introducing the cladding tube into the interior of the borehole. Alternatively, it is known to introduce a cladding tube or jacket tube into the interior of the borehole by impact stress on the end projecting from the borehole, separate from the drill bit. In addition, embodiments are known in which the entire drilling work or the entire Bohrvortrieb is transferred by a shock stress on a correspondingly solid trained casing tube on the drill bit.
Während ein lediglich auf Zug beanspruchtes, entsprechend dünnwandiges Hüllrohr insbesondere Vorteile durch eine entsprechend geringere Krafteinbringung zum Einbringen des Hüllrohrs mit sich bringt, ist bei einem derartig dünnwandigen Hüllrohr oftmals nachteilig, daß ein zielgenaues Bohren aufgrund der geringen Festigkeit des Hüllrohrs nicht möglich wird. Demgegenüber ist bei entsprechend massiv ausgebildeten Mantelrohren nachteilig, daß sie eine große Reibbeanspruchung an den Umfangswänden des herzustellenden Bohrlochs mit sich bringen, wobei darüber hinaus üblicherweise ein getrennter und entsprechend massiver Antrieb für das Einbringen des Mantelrohrs erforderlich ist.While a claimed solely to train, correspondingly thin-walled cladding brings in particular advantages by a correspondingly lower force introduction for introducing the cladding tube is often disadvantageous in such a thin-walled cladding that a precise drilling is not possible due to the low strength of the cladding. In contrast, it is disadvantageous in accordance with solid-trained jacket pipes that they bring a large frictional stress on the peripheral walls of the borehole to be produced, with moreover usually a separate and correspondingly massive drive for the introduction of the jacket tube is required.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ausgehend von einem Verfahren sowie einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial zur Verfügung zu stellen, wobei mit einer einfachen Ausführungsform nicht nur ein genaues und zielgerichtetes Bohren auch über große Längen ermöglicht wird, sondern womit auch Vorteile eines dünnwandigen Hüllrohrs genutzt werden können.The present invention aims, starting from a method and a device of the type mentioned, to provide a method and an apparatus for drilling holes in soil or rock material, wherein in a simple embodiment not only an accurate and targeted drilling is made possible over long lengths, but which also advantages of a thin-walled cladding tube can be used.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr in einer Aufnahme an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen wird, und daß das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende einer Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß das Hüllrohr in einer Aufnahme eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen wird und das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende einer getrennten Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird, wird ermöglicht, daß ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Mantelrohr, welches eine vergleichsweise kurze Länge aufweist, beim Bohren eingebracht wird, so daß über das Mantelrohr ein zielgerichtetes und genaues Bohren sichergestellt wird. Darüber hinaus wird das Hüllrohr getrennt durch eine Schlag- bzw. Druckbeanspruchung in das Innere des Bohrlochs eingebracht, so daß nicht von der Bohrkrone bzw. eines beispielsweise im Bereich der Bohrkrone angeordneten Schlagschuhs eine entsprechend hohe Energie auf das gesamte, in das Bohrloch einzubringende Hüllrohr ausgeübt werden muß. Darüber ist davon auszugehen, daß bei einer entsprechend genauen und exakten Ausführung des Bohrlochs das nachfolgende Hüllrohr, welches üblicherweise eine geringere Festigkeit aufweist, entsprechend einfach und ohne übermäßige Reibungswiderstände auch durch Bereitstellung einer entsprechend geringeren Schlag- bzw. Druckbeanspruchung in das Innere des Bohrlochs eingebracht werden kann.To solve these objects, a method of the type initially mentioned is characterized essentially in that the cladding tube is received in a receptacle on the end facing away from the excavation surface of the drill bit end of a tubular coupled to the drill bit, and that the cladding tube facing away from the drill bit End of a shock or compressive stress is subjected. Due to the fact that according to the invention the cladding tube is received in a receptacle of a jacket tube coupled to the drill bit and the cladding tube is subjected to a separate impact or compressive stress at the end facing away from the drill bit, it is made possible that a jacket tube coupled to the drill bit, which a has comparatively short length, is introduced during drilling, so that over the casing pipe a targeted and accurate drilling is ensured. In addition, the cladding tube is introduced separately by a shock or compressive stress in the interior of the wellbore, so that not exerted by the drill bit or a, for example, in the field of drill bit arranged beater a correspondingly high energy to the entire, to be introduced into the borehole casing must become. In addition, it can be assumed that with a correspondingly accurate and exact execution of the borehole, the subsequent cladding tube, which usually has a lower strength, can be introduced into the interior of the borehole correspondingly simply and without excessive frictional resistance even by providing a correspondingly lower impact or compressive stress can.
Um sicherzustellen, daß das Mantelrohr zumindest in dem Ausmaß in das Bohrloch eingebracht bzw. mitgenommen wird, in welchem das Hüllrohr an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende der Schlag- bzw. Druckbeanspruchung unterworfen wird, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende wirkende Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr geringer als eine von der Bohrkrone auf das Mantelrohr ausgeübte Zugbeanspruchung gewählt wird. Dadurch, daß die Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr geringer als die auf das Mantelrohr ausgeübte Zugbeanspruchung gewählt wird, wird sichergestellt, daß das in vorteilhafter Weise lediglich mit einer einfachen Steckverbindung in der Aufnahme des Mantelrohrs aufgenommene Hüllrohr nicht in einem größeren Ausmaß in das Bohrloch eingebracht wird, als dies für die Bohrkrone und das damit gekoppelte Mantelrohr der Fall ist, so daß keine Stauchungsbeanspruchungen auf das Hüllrohr ausgeübt werden.To ensure that the jacket tube is introduced or taken into the borehole at least to the extent in which the jacket tube is subjected to the impact or compressive stress at the end remote from the drill bit is, is proposed according to a preferred embodiment, that the force acting on the end facing away from the drill bit compressive stress on the cladding tube is chosen to be less than a force exerted by the drill bit on the casing pipe tensile stress. The fact that the compressive stress on the cladding tube is chosen to be less than the tensile stress exerted on the jacket tube ensures that the cladding tube, which is advantageously accommodated only with a simple plug connection in the receptacle of the jacket tube, is not introduced into the borehole to a greater extent. as this is the case for the drill bit and the jacket tube coupled thereto, so that no compression stresses are exerted on the cladding tube.
Für ein ordnungsgemäßes Einbringen sowohl des Mantelrohrs als auch des Hüllrohrs unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Dreh- als auch Schlagbeanspruchung auf die Bohrkrone, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zum Mantelrohr und/oder Hüllrohr drehbar gelagert wird.For a proper introduction of both the jacket tube and the cladding tube, while taking into account the rotational as well as impact on the drill bit, is proposed according to a further preferred embodiment that in a conventional manner, the drill bit is rotatably supported relative to the jacket tube and / or jacket tube ,
Für einen einfachen und ordnungsgemäßen Abtransport des abgebauten Materials aus dem Bereich der Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß abgebautes Material über wenigstens eine Öffnung im Bereich der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone und dem Mantelrohr und/oder eine in Abstand von der Anschlußstelle zwischen Bohrkrone und Mantelrohr vorgesehene Durchtrittsöffnung in den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs und des daran anschließenden Hüllrohrs definierten Ringraum eingebracht wird und aus dem Bohrloch ausgebracht wird.For a simple and proper removal of the mined material from the area of the drill bit is proposed according to a further preferred embodiment that mined material via at least one opening in the region of the junction between the drill bit and the casing pipe and / or a distance from the junction between the drill bit and jacket tube provided passage opening is introduced into the defined between the outer periphery of the drill string and the inner circumference of the casing tube and the adjoining casing and annulus is discharged from the wellbore.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr in einer Aufnahme an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende eines mit der Bohrkrone gekoppelten Mantelrohrs aufgenommen ist, und daß eine Schlag- bzw. Druckbeanspruchung auf das von der Bohrkrone abgewandte Ende des Hüllrohrs ausgeübt ist. Es läßt sich somit mit einer konstruktiv einfachen Ausführung das Auslangen finden, wobei sichergestellt wird, daß durch das mit der Bohrkrone gekoppelte Mantelrohr ein sicheres und zielgenaues Einbringen der Bohrkrone erfolgt, ohne daß auf gegebenenfalls auf das Hüllrohr einwirkende Beeinflussungen und dadurch Beeinträchtigungen bei der Genauigkeit des Bohrens Rücksicht genommen werden muß.To solve the above-mentioned objects, a device of the type mentioned is essentially characterized in that the cladding tube is received in a receptacle on the side facing away from the excavation surface of the drill bit end of a coupled with the drill casing casing, and that a shock or compressive stress is exerted on the end facing away from the drill bit end of the cladding tube. It can thus be found with a structurally simple design Auslangen, it being ensured that by the coupled with the drill casing a secure and accurate introduction of the drill bit is done without affecting optionally on the cladding influencing and thereby affect the accuracy of the Bohr's consideration must be taken.
Für eine einfache Kraftübertragung zur Mitnahme des Mantelrohrs mit der Bohrkrone wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß ein hülsenartiges Zwischenelement zur Übertragung einer durch das Bohrgestänge auf das Mantelrohr ausgeübten Zugbeanspruchung zur Kopplung des Mantelrohrs mit der Bohrkrone vorgesehen ist. Ein derartiges hülsenartiges Zwischenelement kann in einfacher Weise hergestellt werden und stellt eine ordnungsgemäße und zuverlässige Kraftübertragung zwischen dem Bohrgestänge, welches direkt mit der Bohrkrone für die Durchführung der Bohrarbeit gekoppelt ist, und dem Mantelrohr zur Verfügung.For a simple power transmission for driving the jacket tube with the drill bit is proposed according to a preferred embodiment, that a sleeve-like intermediate element is provided for transmitting a force exerted by the drill string on the casing tensile stress for coupling the jacket tube to the drill bit. Such a sleeve-like intermediate element can be produced in a simple manner and provides a proper and reliable power transmission between the drill pipe, which is coupled directly to the drill bit for performing the drilling work, and the jacket tube.
Für eine besonders einfache und zuverlässige Übertragung der getrennten Schlag- bzw. Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß ein hülsenartiges Zwischenelement zur Übertragung einer durch das Bohrgestänge auf das Hüllrohr ausgeübten Druckbeanspruchung vorgesehen ist.For a particularly simple and reliable transmission of the separate impact or compressive stress on the cladding tube is proposed according to a further preferred embodiment, that a sleeve-like intermediate element is provided for transmitting a pressure exerted by the drill string on the cladding tube compressive stress.
Um auch bei großen Bohrlängen gegebenenfalls erforderliche große Kräfte sowohl auf das Hüllrohr als auch auf das im wesentlichen auf die Abmessungen des Bohrlochs abgestimmte und somit einem größeren Reibungswiderstand unterworfene Mantelrohr einbringen zu können, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß eine Anschlagfläche der hülsenförmigen Zwischenelemente zwischen dem Bohrgestänge und dem Mantelrohr als auch zwischen dem Bohrgestänge und dem von der Bohrkrone abgewandten Ende des Hüllrohrs jeweils von einer einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Bohrgestänges und des Mantelrohrs und des Hüllrohrs einschließenden Anschlagfläche gebildet ist, welche mit entsprechenden, komplementären Anschlagflächen des Bohrgestänges bzw. eines damit gekoppelten Adapters zusammenwirken. Derartige Anschlagflächen lassen sich entsprechend kostengünstig als auch präzise für eine ordnungsgemäße und zuverlässige Kraftübertragung bzw. -einbringung sowohl in das Mantelrohr als auch in das Hüllrohr zur Verfügung stellen.In order to be able to introduce large forces, which may be required for large bore lengths, both on the cladding tube and on the jacket tube which is substantially matched to the dimensions of the bore hole and thus subjected to greater frictional resistance, it is proposed according to a further preferred embodiment that a stop face of the sleeve-shaped intermediate elements between the drill string and the casing tube and between the drill string and the end of the cladding tube facing away from the drill bit is formed in each case by an abutment surface enclosing an acute angle with the longitudinal axis of the drill string and the casing tube and the cladding tube, which with corresponding, complementary abutment surfaces of the drill string or an adapter coupled thereto. Such abutment surfaces can be provided correspondingly inexpensively and precisely for a proper and reliable power transmission or insertion both in the jacket tube and in the cladding tube.
Gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Anschlagfläche des Zwischenelements zwischen dem Bohrgestänge und dem Mantelrohr größer ist als die Anschlagfläche des Zwischenelements zwischen dem Bohrgestänge und dem von der Bohrkrone abgewandten Ende des Hüllrohrs, wodurch sichergestellt wird, daß, wie bereits oben ausgeführt, die auf das Mantelrohr übertragene Zugbeanspruchung größer als die auf das Hüllrohr ausgeübte Schlagbeanspruchung ist.According to a further preferred embodiment, it is proposed that the abutment surface of the intermediate element between the drill string and the jacket tube is larger than the abutment surface of the intermediate element between the drill string and the end of the cladding tube facing away from the drill bit, thereby ensuring that, as already stated above, the tensile stress transferred to the jacket tube is greater than the impact stress applied to the jacket tube.
Für einen ordnungsgemäßen Bohrvortrieb ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zu dem Mantelrohr und/oder Hüllrohr drehbar gelagert ist, so daß zuverlässig verhindert wird, daß neben der für den Bohrvorgang erforderlichen Drehbewegung der Bohrkrone ein geradliniges Einbringen sowohl des Mantelrohrs als auch des Hüllrohrs in das Innere des Bohrloch erfolgt.For a proper Bohrvortrieb is proposed according to a further preferred embodiment that in a conventional manner, the drill bit is rotatably mounted relative to the jacket tube and / or cladding tube, so that is reliably prevented that in addition to the required rotational movement of the drill bit a rectilinear Both the jacket tube and the cladding tube are introduced into the interior of the borehole.
Wie oben bereits mehrfach angedeutet, erfolgt durch das Mantelrohr ein zielgerichtetes und genaues Bohren, wobei dies dadurch zusätzlich unterstützt wird, daß der Außendurchmesser des Mantelrohrs den Außendurchmesser des Hüllrohrs übersteigt. Es kann somit der Außendurchmesser des Mantelrohrs exakt auf die Abmessungen des herzustellenden Bohrlochs abgestimmt werden, wobei das Mantelrohr eine entsprechend kurze Länge aufweist, so daß durch eine paßgenaue Anlage des Mantelrohrs an der Bohrlochinnenwand entstehende Reibungskräfte sicher überwunden werden können, während das daran anschließende Hüllrohr mit entsprechend verringertem Durchmesser leicht und ohne große Reibungswiderstände in das Innere des Bohrlochs eingebracht werden kann.As already indicated several times above, a targeted and accurate drilling takes place through the jacket tube, whereby this is additionally supported by the fact that the outside diameter of the jacket tube exceeds the outside diameter of the jacket tube. Thus, the outer diameter of the casing tube can be matched exactly to the dimensions of the borehole to be produced, wherein the casing tube has a correspondingly short length, so that frictional forces can be reliably overcome by a precisely fitting contact of the casing tube to the borehole inside wall, while the subsequent casing tube can be introduced easily and without large frictional resistance in the interior of the well corresponding reduced diameter.
Zur Unterstützung bei der Herstellung einer zielgenauen Bohrung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Mantelrohr einen gegenüber dem Hüllrohr verstärkten Querschnitt und/oder erhöhte Festigkeit aufweist. Dadurch, daß das Mantelrohr einen verstärkten Querschnitt und/oder eine erhöhte Festigkeit aufweist, wird sichergestellt, daß Abweichungen von der gewünschten Bohrrichtung durch die Festigkeit bzw. Steifigkeit des Mantelrohrs verhindert werden.To assist in the production of an accurate bore, it is proposed according to a further preferred embodiment that the jacket tube has a cross section which is reinforced with respect to the cladding tube and / or increased strength. Characterized in that the jacket tube has a reinforced cross-section and / or increased strength, it is ensured that deviations from the desired drilling direction are prevented by the strength or rigidity of the jacket tube.
Für eine besonders einfache und zuverlässige Verbindung von aneinander anschließenden Hüllrohrelementen wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß zur Verbindung von aneinander angrenzenden Hüllrohrelementen muffenartige Elemente vorgesehen sind, welche jeweils aneinander anschließende Endbereiche der Hüllrohrelemente übergreifen und mit Vorsprüngen bzw. Erhebungen ausgebildet bzw. ausbildbar sind, welche in komplementäre Vertiefungen bzw. Ausnehmungen am Umfang der Hüllrohrelemente eingreifen. Derartige Vorsprünge bzw. Erhebungen, welche in komplementäre Vertiefungen bzw. Ausnehmungen eingreifen, lassen sich nicht nur einfach und kostengünstig herstellen, sondern ermöglichen auch im üblicherweise rauhen Bohrbetrieb eine zuverlässige Verbindung bzw. Kopplung beim Verlängern von Hüllrohrabschnitten als eine einfache Verbindung gegenüber herkömmlichen Schraubverbindungen. Darüber hinaus sind derartige Vertiefungen bzw. Ausnehmungen als auch Vorsprünge bzw. Erhebungen nicht so leicht Beschädigungen ausgesetzt, wie dies bei bekannten Schraubverbindungen zum Verlängern von Hüllrohrelementen der Fall ist.For a particularly simple and reliable connection of adjoining cladding elements is proposed according to a further preferred embodiment that sleeve-like elements are provided for connecting mutually adjacent cladding tube elements, which overlap each adjoining end portions of Hüllrohrelemente and trained with projections or surveys or be formed which engage in complementary recesses or recesses on the circumference of the Hüllrohrelemente. Such projections or elevations, which engage in complementary depressions or recesses, can not only be produced simply and cost-effectively, but also enable a normally reliable drilling or reliable connection or coupling when extending sheath tube sections as a simple connection compared to conventional screw connections. In addition, such depressions or recesses and projections or elevations are not as easily exposed to damage, as is the case with known screw connections for extending cladding tube elements.
Für eine besonders einfache Verbindung benachbarter Hüllrohrelemente wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die muffenartigen Elemente im Bereich der Vorsprünge bzw. Erhebungen mit verringertem Materialquerschnitt ausgebildet sind und daß die Vorsprünge bzw. Erhebungen nach einem Anordnen der muffenartigen Elemente am Außenumfang der miteinander zu verbindenden Hüllrohrelemente entsprechend den Vertiefungen der Hüllrohrelemente ausbildbar sind.For a particularly simple connection of adjacent cladding elements is proposed according to a further preferred embodiment that the sleeve-like elements are formed in the region of the projections or elevations with reduced material cross-section and that the projections or projections after arranging the sleeve-like elements on the outer circumference to be joined together Hüllrohrelemente can be formed according to the wells of the Hüllrohrelemente.
Neben den vorgeschlagenen muffenartigen Elementen zum Verbinden von benachbarten Hüllrohrelementen wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß zusätzliche Sicherungselemente, wie beispielsweise bolzenförmige Stifte oder Zapfen, zum Positionieren und/oder Festlegen der muffenartigen Elemente vorgesehen sind, wodurch Verbindungspositionen entsprechend sicher aufrecht erhalten werden können.In addition to the proposed sleeve-like elements for connecting adjacent cladding elements is in accordance with a further preferred embodiment proposed that additional securing elements, such as bolt-shaped pins or pins, are provided for positioning and / or fixing of the sleeve-like elements, whereby connection positions can be maintained according to secure.
Für einen besonders zuverlässigen Abtransport von abgebautem Material aus dem Bereich der Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß im Bereich der Festlegung des Mantelrohrs an der Bohrkrone und/oder einem damit verbundenen Schlagschuh bzw. Adapter wenigstens eine Durchtrittsöffnung für ein Einbringen von abgebautem Material in den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs und des daran anschließenden Hüllrohrs gebildeten Ringraum vorgesehen ist.For a particularly reliable removal of excavated material from the area of the drill bit is proposed according to a further preferred embodiment that in the field of fixing the jacket tube to the drill bit and / or an associated beater or adapter at least one passage opening for an introduction of degraded material is provided in the annular space formed between the outer periphery of the drill pipe and the inner circumference of the casing tube and the adjoining cladding tube.
Zur Unterstützung beim Abtransport von abgebautem Material bzw. zum Einbringen des Materials in das Innere des Ringraums zwischen dem Mantelrohr bzw. dem daran anschließenden Hüllrohr und dem Außenumfang des Bohrgestänges wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Bohrkrone bzw. ein damit verbundener Adapter an ihrer (seiner) von der Abbaufläche abgewandten Rückseite mit einer polygonförmigen Profilierung versehen ist, welche bei einem Zurückziehen relativ zum Mantelrohr in eine komplementäre, polygonförmige Aufnahmeöffnung des Adapters bzw. Zwischenelements zur Kopplung mit dem Mantelrohr eintritt.To assist in the removal of degraded material or for introducing the material into the interior of the annular space between the jacket tube or the adjoining sheath and the outer circumference of the drill string is proposed according to a further preferred embodiment that the drill bit or an adapter connected thereto its rear side facing away from the excavation surface is provided with a polygonal profiling which, when withdrawn relative to the casing tube, enters into a complementary, polygonal receiving opening of the adapter or intermediate element for coupling to the casing tube.
Neben der Möglichkeit eines Einbringens von abgebautem Material unmittelbar im Bereich der Anschlußstelle des Mantelrohrs und der Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß in Abstand von der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone und/oder dem Adapter und dem Mantelrohr wenigstens eine Durchtrittsöffnung am Umfang des Mantelrohrs vorgesehen ist, welche in das Innere des zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs definierten Ringraums mündet.In addition to the possibility of introducing degraded material directly in the region of the connection point of the jacket tube and the drill bit is proposed according to a further preferred embodiment that is provided at a distance from the junction between the drill bit and / or the adapter and the jacket tube at least one passage opening on the circumference of the jacket tube, which in the interior of between the outer periphery of the drill string and the Inner circumference of the casing tube defined annulus opens.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 2 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Adapter der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kopplung der Bohrkrone mit dem Bohrgestänge als auch zur Übertragung einer Zugbeanspruchung auf das an die Bohrkrone anschließende Mantelrohr;
- Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Bereichs der Kopplung zwischen dem Bohrgestänge und des Hüllrohrs zur Aufbringung einer Schlag- bzw. Druckbeanspruchung auf das Hüllrohr der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- Fig. 5 perspektivische Darstellungen von Zwischenelementen, wobei Fig. 5a eine Darstellung des Zwischenelements ist, welches zur Übertragung einer Druckbeanspruchung vom Bohrgestänge auf das Hüllrohr dient, während Fig. 5b eine Darstellung eines Zwischenelements zur Übertragung einer Zugbeanspruchung vom Bohrgestänge auf das Mantelrohr ist;
- Fig. 6 in vergrößertem Maßstab eine Darstellung einer Verbindung zwischen benachbarten Hüllrohrelementen;
- Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII der Fig. 6 durch die Verbindung benachbarter Hüllrohrelemente, wobei Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI der Fig. 7 darstellt;
- Fig. 8 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei lediglich der Bereich des Mantelrohrs für den Abtransport von abgebautem Material angedeutet ist;
- Fig. 9 eine teilweise Schnittdarstellung der Ausbildung gemäß Fig. 8, wobei ebenso wie in Fig. 8 die Bohrkrone in Abstand vom Mantelrohr angeordnet ist;
- Fig. 10 in einer zu Fig. 9 ähnlichen Darstellung die Bohrkrone in einer in Anlage an das Mantelrohr zurückgezogenen Stellung;
- Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 8 im vordersten Bereich des Mantelrohrs; und
- Fig. 12 in vergrößertem Maßstab eine Detaildarstellung des Bereichs XII der Fig. 11.
- 1 shows a sectional view of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention;
- FIG. 2 is a side view, partially in section, of the device according to the invention, similar to FIG. 1; FIG.
- 3 shows an enlarged scale an adapter of the device according to the invention for coupling the drill bit with the drill pipe and for transmitting a tensile stress on the casing tube adjoining the drill bit;
- Figure 4 is a schematic sectional view of the region of the coupling between the drill string and the cladding tube for applying a shock or compressive stress on the cladding tube of the device according to the invention.
- Fig. 5 shows perspective views of intermediate elements, wherein Fig. 5a is a representation of the intermediate element, which serves to transmit a compressive stress from the drill pipe to the cladding tube, while Figure 5b is an illustration of an intermediate element for transmitting a tensile stress from the drill pipe to the casing pipe.
- 6 is an enlarged view of a connection between adjacent Hüllrohrelementen.
- Fig. 7 is a section along the line VII of Figure 6 by the connection of adjacent Hüllrohrelemente, wherein Figure 6 is a view in the direction of arrow VI of Figure 7 ..;
- Fig. 8 in a representation similar to Figure 2 is a side view of the device according to the invention, wherein only the region of the jacket tube for the removal of mined material is indicated;
- 9 is a partial sectional view of the embodiment according to FIG. 8, wherein, just as in FIG. 8, the drill bit is arranged at a distance from the jacket tube;
- FIG. 10 shows, in a representation similar to FIG. 9, the drill bit in a position retracted in contact with the jacket tube; FIG.
- 11 shows a section along the line XI-XI of Figure 8 in the foremost region of the jacket tube ..; and
- 12 shows an enlarged view of a detailed representation of the area XII of FIG. 11.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Bohren bzw. Drehschlagbohren eine schematisch mit 2 angedeutete Bohrkrone aufweist, welche über ein Bohrgestänge 3 zu einem Schlag- oder Drehschlagbohren zum Abbau von in den Fig. 1 und 2 nicht näher dargestelltem Material ausgebildet ist.In the illustration of FIGS. 1 and 2 it can be seen that a generally designated 1 device for drilling or rotary impact drilling has a schematically indicated with 2 drill bit, which via a
An die Bohrkrone 2 schließt ein Mantelrohr 4 mit vergleichsweise dickem Querschnitt bzw. hoher Festigkeit an, wobei an dem von der Bohrkrone 2 abgewandten Ende das Mantelrohr 4 eine Aufnahme 5 aufweist, in welcher ein Hüllrohr 6 aufgenommen ist, wobei das Hüllrohr 6 nicht nur einen gegenüber dem Durchmesser D des Mantelrohrs 4 verringerten Durchmesser d aufweist, sondern auch eine geringere Wandstärke und geringere Festigkeit aufweist.To the
Die Bohrkrone 2 ist mit dem Bohrgestänge 3 über einen in Fig. 3 im Detail dargestellten Adapter 7 unmittelbar gekoppelt, wobei über diesen Adapter 7 auch eine Mitnahme, insbesondere eine Zugbeanspruchung des Mantelrohrs 4 über ein in Fig. 5b im Detail dargestelltes Zwischenelement 8 erfolgt.The
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Mantelrohr 4 eine vergleichsweise große Länge aufweist und neben einer entsprechenden Festigkeit auch einen Durchmesser D aufweist, welcher weitestgehend dem durch die Bohrkrone 2 ausgebildeten Abmessungen des Bohrloch, welches nicht näher dargestellt ist, entspricht, wird durch das Mantelrohr 4 sichergestellt, daß ein zielgenaues Bohren ausführbar ist.Taking into account the fact that the
Das in der Aufnahme 5 am von der Bohrkrone 2 abgewandten Ende des Mantelrohrs 4 aufgenommene Hüllrohr 6 wird über ein weiteres Zwischenelement 10, welches in Fig. 4 und 5a im Detail näher dargestellt ist, ebenfalls durch das Bohrgestänge 3 auf Druck beansprucht, so daß das Hüllrohr 6 entsprechend dem Pfeil 11 ebenfalls bei einem Vortrieb der Bohrkrone 2 in das Bohrloch eingebracht wird.The
Bei dem in Fig. 3 in größerem Maßstab dargestellten Adapter 7 ist ersichtlich, daß dieser eine Anschlagfläche 12 aufweist, welche mit einer entsprechend komplementär ausgebildeten Anschlagfläche 13 des in Fig. 5b dargestellten Zwischenstücks 8 zusammenwirkt, so daß bei einer Beaufschlagung des Adapters 7 in Richtung des Pfeils 9 über das in die Verschraubung 14 eingeschraubte, in Fig. 3 nicht näher dargestellte Bohrgestänge neben einem Vortrieb der Bohrkrone 2 eine Mitnahme des Mantelrohr 4 erfolgt.In the illustrated in Fig. 3 on a
Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 sind darüber hinaus im Adapter 7 Durchtrittskanäle 15 sowie Austrittsöffnungen 16 zum Spülen der Bohrkrone 2 und/oder zur Mitnahme von abgebautem Material angedeutet, wie dies in weiterer Folge noch näher erörtert werden wird.In the illustration according to FIG. 3, through-
Zur Schlag- bzw. Druckbeaufschlagung des Hüllrohrs 6 ist das Zwischenelement 10 vorgesehen, welches in Fig. 4 und 5a im Detail dargestellt ist. Die Mitnahme des Zwischenelements 10 und in weiterer Folge des Hüllrohrs 6 erfolgt wiederum über eine Anschlagfläche 17 im Bereich des aus dem Bohrloch vorragenden Bohrgestänges 3, wobei die Anschlagfläche 17 des Bohrgestänges 3 mit einer entsprechenden komplementären Anschlagfläche 18 zusammenwirkt.For impact or pressurization of the
Wie insbesondere aus Fig. 3 bis 5 ersichtlich, sind die Anschlagflächen sowohl des Adapters 7 als auch des Bohrgestänges 3 sowie die Anschlagflächen 13 bzw. 18 der hülsenförmigen Zwischenelemente 8 und 10 jeweils zur Längsachse des Bohrgestänges, welche in Fig. 4 mit 19 angedeutet ist, geneigt.As can be seen in particular from FIGS. 3 to 5, the abutment surfaces of both the
Aus Fig. 5a und 5b ist ersichtlich, daß die Anschlagfläche 18 des Zwischenelements 10, welches zwischen dem Bohrgestänge 3 und dem Hüllrohr 6 vorgesehen ist, geringer ist als die Anschlagfläche 3 des Zwischenelements 8 zwischen dem Adapter 7 und somit dem Bohrgestänge 3 und dem Mantelrohr 4, so daß insgesamt bei einer Vortriebsbewegung des Bohrgestänges 3 auf das Mantelrohr 4 eine größere Kraft als auf das Hüllrohr 6 übertragen wird, so daß sichergestellt wird, daß das Mantelrohr 4 zumindest in gleichem Ausmaß in das Bohrloch eingebracht wird wie das Hüllrohr 6. Weiters ist davon auszugehen, daß zum Einbringen des Mantelrohrs 4 in das Bohrloch aufgrund des größeren Durchmessers und somit höherer Reibwiderstände zwischen dem Außendurchmesser des Mantelrohrs 4 und der Bohrlochwand eine größere Kraft für ein ordnungsgemäßes Einbringen des Mantelrohrs 4 erforderlich ist.From Fig. 5a and 5b it can be seen that the
In Fig. 4 ist darüber hinaus eine zusätzliche Fixierung für das Hüllrohr 6 von einem Stift bzw. Bolzen 20 angedeutet.In Fig. 4, an additional fixation for the
Für eine einfache Verbindung zwischen benachbarten Hüllrohrelementen 6' und 6", welche in Fig. 6 und 7 angedeutet sind, wird jeweils ein muffenartiges Element 21 vorgesehen, wobei zum Inneren des Hüllrohrs 6 vorragende Vorsprünge bzw. Erhebungen 22 angedeutet sind, welche in entsprechenden Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 23 des Hüllrohrs für eine sichere Verbindung von benachbarten Hüllrohrelementen 6' und 6" eingreifen. Die Vorsprünge bzw. Erhebungen 22 können bereits vorab ausgebildet sein, so daß das Muffenelement 21 eine entsprechende Elastizität beim Verbinden benachbarter Hüllrohrelemente 6' und 6" aufweisen muß, oder sie können nach einem Anordnen des muffenartigen Elements 21 im Bereich der miteinander zu verbindenden Hüllrohrelemente 6' und 6" durch ein einfaches Werkzeug im Bereich von Sollbruchstellen ausgebildet werden.For a simple connection between
Bereits in den schematischen Darstellungen von Fig. 1 und 2 ist beabstandet von der Bohrkrone 2 im Mantelrohr 4 eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 24 angedeutet, wobei der Materialabtransport aus dem Bereich der Bohrkrone 2 anhand der Fig. 8 bis 12 im Detail erörtert werden wird.Already in the schematic representations of Fig. 1 and 2 is spaced from the
Neben den Durchtrittsöffnungen 24 in Abstand von der Bohrkrone 2, wobei am Außenumfang des Mantelrohrs 4 entsprechend abgesetzte bzw. vertiefte, in Längsrichtung verlaufende Bereiche 25 vorgesehen sind, wodurch das schematisch mit 26 angedeutete abgebaute Material in den Bereich der Durchtrittsöffnungen 24 gefördert wird, ist davon auszugehen, daß an der Rückseite der Bohrkrone 2 im Bereich der Stirnfläche 27 des Mantelrohrs 4 Material in den Bereich der in des in Fig. 8 und 9 dargestellten Bohrstellung vorragenden vorderen Bereichs des Adapters 7 gelangt.In addition to the
Wie dies aus Fig. 11 und 12 sowie aus der schematischen Darstellung des hülsenförmigen Zwischenelements 8 in Fig. 5b ersichtlich ist, ist der Adapter 7 im Bereich des Anschlusses an die Bohrkrone 2 polygonförmig, insbesondere im wesentlichen dreieckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet, so daß in diesem Teil auch ein Materialeintritt in den Ring- bzw. Freiraum zwischen dem Bohrgestänge 3 bzw. dem Adapter 7 und dem Mantelrohr 4 erfolgen kann. Durch die polygonartige Ausbildung 32, 33 des aus dem Mantelrohr 4 vorragenden Teilbereichs des Adapters 7 und des Zwischenelements 8 wird sichergestellt, daß hinter der Bohrkrone 2 befindliches abgebautes Material weitestgehend zerkleinert wird, so daß ein sicherer Abtransport möglich ist.As can be seen from FIGS. 11 and 12 and from the schematic representation of the sleeve-shaped
Für einen ordnungsgemäßen Abtransport des in den Ringraum zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Bohrgestänge 3 insbesondere durch die Durchtrittsöffnungen 24 eintretenden Material ist darüber hinaus am vordersten Abschnitt des Bohrgestänges 3 eine Leiteinrichtung 28 ausgebildet, welche von einer gewindeartigen Profilierung bzw. einer Förderschnecke gebildet ist. Die Förderschnecke bzw. Leiteinrichtung 28 ist darüber hinaus auch bereits in Fig. 1 und 2 schematisch angedeutet.For a proper removal of the entering into the annular space between the
Bei einer Drehbewegung der Bohrkrone 2 und des Bohrgestänges 3 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt durch die Förderschnecke bzw. Leiteinrichtung 28 ein sicherer Abtransport von abgebautem Material durch den Ringraum 31 zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Bohrgestänge 3 als auch durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge 3 und dem an das Mantelrohr 4 anschließende Hüllrohr 6.During a rotary movement of the
Neben einem insbesondere durch das Mantelrohr 4 mit relativ großer Stärke und verstärktem Querschnitt ermöglichte zielgerichtete und genaue Bohren läßt sich somit durch eine gezielte Abförderung des abgebauten Materials die Bohrgeschwindigkeit verbessern als auch die Richtungsgenauigkeit erhöhen.In addition to a targeted in particular by the
Für eine periodische Reinigung insbesondere der Durchtrittsöffnungen 24, welche gegebenenfalls durch abzutransportierendes Material verlegt werden können, kann die Bohrkrone 2 in Anlage an das Mantelrohr 4 entsprechend dem Pfeil 29 zurückgezogen werden, wodurch ein Verschieben der Leiteinrichtung bzw. Förderschnecke 28 relativ zu den Durchtrittsöffnungen 24 erfolgt, so daß durch den Mitnahmeeffekt eine Reinigungswirkung der Durchtrittsöffnungen 24 erzielbar ist. Darüber hinaus kann durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges 2 entgegen der eigentlichen Abbaurichtung, d.h. beispielsweise im Uhrzeigersinn in der in Fig. 9 und 10 gezeigten Darstellung eine Reinigung der Durchtrittsöffnungen 24 durch die umgekehrte Förderrichtung der Förderschnecke 28 bewirkt werden.For a periodic cleaning, in particular of the
Nach der erfolgten Reinigung erfolgt wiederum eine Beaufschlagung der Bohrkrone 2 in Richtung des Pfeils 30 der Fig. 9 zur Fortführung des Abbauvorgangs.Once the cleaning has taken place, the
Durch die Übertragung der Kräfte vom Bohrgestänge 3 auf das Mantelrohr 4 als auch das Hüllrohr 6 unter Zwischenschaltung der hülsenförmigen Zwischenelemente 8 bzw. 10 wird darüber hinaus sichergestellt, daß die mit dem Bohrgestänge 3 unmittelbar gekoppelte Bohrkrone 2 sowohl zu einer Drehals auch zu einer Schlagbewegung beaufschlagbar ist, während sowohl das Mantelrohr 4 als auch das Hüllrohr 6 lediglich in axialer Richtung bzw. Längsrichtung des herzustellenden Bohrlochs ohne Rotationsbeanspruchung in das Bohrloch eingebracht werden.By the transmission of forces from the
Claims (18)
- A method for boring or drilling, in particular percussion drilling or rotary percussion drilling, holes in soil or rock, wherein a borehole is formed by a percussive and/or rotary movement carried out by a drill bit (2) mounted on a drill rod assembly (3) and a jacket tube (6) coupled with the drill bit (2) is introduced into the borehole, characterized in that the jacket tube (6) is received in a socket provided on the end facing away from the drill bit working surface, of an envelope tube (4) coupled with the drill bit (2), and that the jacket tube (6) is subjected to a percussive and/or compressive stress on its end facing away from the drill bit (2).
- A method according to claim 1, characterized in that the compressive stress acting on the jacket tube (6) on its end facing away from the drill bit (2) is chosen to be smaller than the tensile stress exerted by the drill bit (2) on the envelope tube (4).
- A method according to claim 1 or 2, characterized in that the drill bit (2), in a manner known per se, is rotationally mounted relative to the envelope tube (4) and/or jacket tube (6).
- A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that excavated material, via at least one opening provided in the region of the connection site between the drill bit (2) and the envelope tube (4) and/or a passage opening provided at a distance from the connection site between the drill bit (2) and the envelope tube (4), is introduced into the annular space (31) defined between the outer periphery of the drill rod assembly (3) and the inner peripheries of the envelope tube (4) and the adjoining jacket tube (6), and carried off the borehole.
- A device for boring or drilling, in particular percussion drilling or rotary percussion drilling, holes in soil or rock, wherein a borehole is formed by a percussive and/or rotary movement carried out by a drill bit (2) mounted on a drill rod assembly (3) and a jacket tube (6) coupled with the drill bit (2) is capable of being introduced into the borehole, characterized in that the jacket tube (6) is received in a socket (5) provided on the end facing away from the drill bit working surface, of an envelope tube (4) coupled with the drill bit (2), and that a percussive and/or compressive stress is exerted on the end of the jacket tube (6) facing away from the drill bit (2).
- A device according to claim 5, characterized in that, for the coupling of the envelope tube (4) with the drill bit (2), a sleeve-like intermediate element (8) is provided for the transmission of a tensile stress exerted by the drill rod assembly (3) on the envelope tube (4).
- A device according to claim 5 or 6, characterized in that a sleeve-like intermediate element (10) is provided for the transmission of a compressive strength exerted by the drill rod assembly (3) on the jacket tube (6).
- A device according to claim 6 or 7, characterized in that a stop surface (13, 18) of the sleeve-shaped intermediate elements (8, 10) provided between the drill rod assembly (3) and the envelope tube (4) as well as between the drill rod assembly (3) and the jacket tube end facing away from the drill bit (2) is each comprised of a stop surface enclosing an acute angle with the longitudinal axis (19) of the drill rod assembly (3) and the envelope tube (4) and the jacket tube (6), which stop surfaces cooperate with respective complementary stop surfaces (12, 17) of the drill rod assembly (3) or an adapter (7) coupled therewith.
- A device according to claim 8, characterized in that the stop surface (13) of the intermediate element (8) provided between the drill rod assembly (3) and the envelope tube (4) is larger than the stop surface (18) of the intermediate element (10) provided between the drill rod assembly (3) and the jacket tube end facing away from the drill bit (6).
- A device according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the drill bit (2), in a manner known per se, is rotationally mounted relative to the envelope tube (4) and/or jacket tube (6).
- A device according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the outer diameter (D) of the envelope tube (4) exceeds the outer diameter (d) of the jacket tube (6).
- A device according to any one of claims 5 to 11, characterized in that the envelope tube (4) has an elevated cross section and/or elevated strength relative to the jacket tube (6).
- A device according to any one of claims 5 to 12, characterized in that, for the connection of adjoining jacket tube elements (6', 6"), sleeve-like elements (21) are provided, each overlapping adjoining end regions of the jacket tube elements and formed, or capable of being formed, with projections or elevations (22) engaging in complementary depressions or recesses (23) provided about the peripheries of the jacket tube elements (6', 6").
- A device according to claim 13, characterized in that the sleeve-like elements (21) are designed to have reduced material cross sections in the region of the projections or elevations (22), and that the projections or elevations (22) are capable of being formed to correspond with the depressions (23) of the jacket tube elements (6', 6") after the arrangement of the sleeve-like elements (21) on the outer peripheries of the jacket tube elements (6', 6") to be connected.
- A device according to claim 13 or 14, characterized in that additional securing elements (20) such as, for instance, pin-shaped studs or spigots are provided for the positioning and/or fixing of the sleeve-like elements (21).
- A device according to any one of claims 5 to 15, characterized in that, in the region of fixation of the envelope tube (4) to the drill bit (2) and/or an impact shoe or adapter (7) connected therewith, at least one passage opening for the introduction of excavated material into the annular space (31) formed between the outer periphery of the drill rod assembly (3) and the inner peripheries of the envelope tube (4) and the adjoining jacket tube (6) is provided.
- A device according to claim 16, characterized in that the drill bit (2), or an adapter (7) connected therewith, on its rear side facing away from the working surface, is provided with a polygonal profile (32) which, at a retraction relative to the envelope tube (4), enters a complementary polygonal reception opening (33) of the adapter (7) or intermediate element (8) for coupling with the envelope tube (4).
- A device according to claim 16 or 17, characterized in that at least one passage opening (24) is provided on the periphery of the envelope tube (4) at a distance from the connection site between the drill bit (2) and/or adapter (7) and the envelope tube (4), which passage opening opens into the interior of the annular space (31) defined between the outer periphery of the drill rod assembly (3) and the inner periphery of the envelope tube (4).
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