NL1014813C2 - Reamer for soil drilling. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Ruimer voor grondboringen.Short designation: Reamer for ground drilling.

De uitvinding heef betrekking op een ruimer voor grondboringen, meer in het bijzonder ten gebruike bij het horizontaal gestuurd boren, omvattende een kop met een ringcilindrische mantel, die door middel van 5 spaakdelen vastzit op een buiskern en aan het ene einde met grond-losmakende elementen en spuitmondstukken voor een spoelvloeistof is bezet, terwijl de einden van de buiskern zijn voorzien van middelen voor het koppelen met een boorpijp.The invention relates to a reamer for soil drilling, more particularly for use in horizontal drilling, comprising a head with an annular cylindrical jacket, which is fixed on a tube core by means of 5 spoke parts and at one end with soil-loosening elements and rinsing fluid spray nozzles are occupied, while the ends of the tubing core are provided with means for coupling to a drill pipe.

Een ruimer van dit type, in vakkringen met "fly cutter" 10 genoemd, is bekend en wordt toegepast voor het opruimen van een volgens het principe van het horizontaal gestuurd boren met behulp van een boorpijp in de grond aangebracht boorgat van relatief kleinere diameter (ook wel "pilot boring" genoemd). De ruimer wordt daartoe met het ene kernbuiseinde vastgekoppeld aan het buiten het 15 gemaakte boorgat uitstekende einde van de boorpijp en vervolgens al draaiend - onder toevoer van boorvloeistof - met de terugtredende boorpijp door de grond heen getrokken. Daarbij wordt door de roterende ring-cilindrische mantel grond rond het voorgeboorde gat losgemaakt, welke grond met vloeistof gemengd aan de achterzijde van 20 de ruimer door het reeds geruimde boorgat wordt afgevoerd. Het door de grond heen trekken van de ruimer gaat daarbij gepaard met het meetrekken van een tweede boorpijp die met het achtereinde van de buiskern is gekoppeld. Die tweede boorpijp is bestemd om in een volgende fase als trekpijp te kunnen dienen, bijvoorbeeld ten behoeve 25 van een verdere opruiming van het boorgat.A reamer of this type, known in professional circles with a "fly cutter" 10, is known and is used for cleaning up a borehole of relatively smaller diameter arranged in the ground by means of a drill pipe using a drill pipe. called "pilot boring"). To this end, the reamer is coupled with the one core tube end to the end of the drill pipe protruding outside the borehole and then pulled through the soil while rotating - with the supply of drilling fluid - with the retreating drill pipe. Thereby, the rotating ring-cylindrical jacket loosens soil around the pre-drilled hole, which soil mixed with liquid at the back of the reamer is discharged through the already cleared borehole. Pulling the reamer through the ground involves pulling a second drill pipe coupled to the rear end of the tubing core. Said second drill pipe is intended to be able to serve as a pull pipe in a subsequent phase, for instance for the purpose of further cleaning of the borehole.

De hier beschouwde bekende ruimer, waarbij de spaakdelen zich alle in een vlak loodrecht op de ruimeras achter het werkzame kopvlak van de ringcilindrische mantel bevinden, werkt in verschillende grondsoorten minder goed. Zo komt het vaak voor, dat grote brokken 30 grond eenvoudig tussen de spaakdelen door naar achteren ontwijken en aanleiding geven tot verstoppingen, waardoor de grondafvoer naar achteren kan stagneren. Om dit risico te verminderen zijn betrekkelijk grote hoeveelheden spoelvloeistof (zoals bentoniet) 1014813 - 2 - noodzakelijk, waarvoor de beschikbare pompcapaciteit veelal niet toereikend is. In het algemeen dient het ruimen met behulp van dit type ruimer dan ook in meerdere stappen, met ruimers van opklimmende diametergrootte, te worden uitgevoerd. Het ruimen met de bekende 5 ruimer is daardoor in het algemeen een tijdrovende bezigheid, terwijl daarbij betrekkelijk grote hoeveelheden spoelvloeistof nodig zijn.The known reamer considered here, in which the spoke parts are all situated in a plane perpendicular to the reamer shaft behind the active end face of the ring-cylindrical jacket, works less well in different soil types. For example, it often happens that large chunks of soil simply dodge backwards between the spoke parts and give rise to blockages, whereby the soil discharge can stagnate backwards. To reduce this risk, relatively large amounts of flushing liquid (such as bentonite) 1014813 - 2 - are required, for which the available pump capacity is often not sufficient. Generally, reaming using this type of reamer should therefore be multi-step, with reamers of ascending diameter size. Reaming with the known reamer is therefore generally a time-consuming activity, while relatively large amounts of rinsing liquid are required.

De uitvinding nu beoogt een verbeterde ruimer te verschaffen, waarmede een voorgeboord gat in een gering aantal stappen tot de gewenste diameter kan worden geruimd, zonder dat daarbij de 10 bovengenoemde nadelen worden ondervonden.The object of the invention is now to provide an improved reamer with which a pre-drilled hole can be reamed to the desired diameter in a few steps, without the above-mentioned disadvantages being encountered.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt, doordat bij een ruimer van de in de aanhef omschreven soort tenminste een aantal spaakdelen is geplaatst volgens het oppervlak van een kegel, waarvan de top in de aanzetrichting van de ruimer wijst.According to the invention, this object is achieved in that, in a reamer of the type described in the preamble, at least a number of spoke parts are placed along the surface of a cone, the top of which points in the feed direction of the reamer.

15 Bij de ruimer volgens de uitvinding wordt de te verwijderen grond rond het voorgeboorde gat door de op een kegelvlak gelegen spaakdelen meer geleidelijk, namelijk vanuit het midden in schuin buitenwaartse en achterwaartse richting bewerkt en daardoor met grotere zekerheid "verkruimeld". Het werken met de ruimer volgens de 20 uitvinding gaat wezenlijk sneller en vraagt wezenlijk minder spoelvloeistof. Dit geldt voor alle grondsoorten, waarin de techniek van het horizontaal gestuurd boren toepasbaar is.In the reamer according to the invention, the soil to be removed around the pre-drilled hole is worked more gradually by the spoke parts located on a conical surface, namely from the center in an oblique outward and backward direction and thereby "crumbled" with greater certainty. Working with the reamer according to the invention is considerably faster and requires considerably less flushing liquid. This applies to all soil types in which the technique of horizontal directional drilling can be applied.

Opgemerkt dient te worden, dat een conisch gevormde ruimer reeds bekend is. Het gaat daarbij echter om een op een buiskern 25 bevestigd conisch lichaam van plaatstaal, dat aan het oppervlak met ribben en spuitmondstukken is bezet, terwijl in het oppervlak ervan sleuven zijn aangebracht, waardoor een grond/spoelvloeistofmengsel naar achteren moet ontwijken. De met deze ruimer te verwezenlijken aanzetsnelheden zijn betrekkelijk laag. Bij een te hoge 30 aanzetsnelheid loopt het conische ruimerlichaam, bijvoorbeeld in kleihoudende grond, snel vol, stagneert de afvoer en neigt de ruimer tot "doldraaien" en samendrukken van de grond in de aanzetrichting.It should be noted that a conically shaped reamer is already known. However, this is a conical body of sheet steel mounted on a tube core 25, which is occupied on the surface with ribs and spray nozzles, while slots are provided in its surface, whereby a soil / flushing liquid mixture must escape to the rear. The feed rates to be achieved with this broader are relatively low. If the rate of attack is too high, the conical reamer body, for example in clay-containing soil, quickly fills up, the discharge stagnates and the reamer tends to "spin" and compress the soil in the initial direction.

In een voorkeursuitvoering van de ruimer volgens de uitvinding is tenminste een deel van de op een kegeloppervlak gelegen spaakdelen 35 opzij, en wel met name aan de in de draairichting wijzende zijde, met spuitmondstukken voor spoelvloeistof bezet, waarvan de spuitopeningen bij voorkeur in hoofdzaak in de aanzetrichting van de ruimer wijzen. Daarbij is het praktisch, dat de op een kegeloppervlak gelegen 1014813 - 3 - spaakdelen zijn uitgevoerd in de vorm van buissecties, die de vloeistofverbinding tussen de buiskern en de spuitmondstukken vormen.In a preferred embodiment of the reamer according to the invention, at least a part of the spoke parts 35 situated on a conical surface, is occupied at the side, in particular on the side pointing in the direction of rotation, with spray nozzles for rinsing liquid, the nozzles of which preferably preferably substantially point the feed direction of the reamer. It is practical here that the spoke parts located on a conical surface are in the form of tube sections, which form the fluid connection between the tube core and the spray nozzles.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de ruimer volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door een de ruimerdoortocht aan het achter-5 einde van de cirkelcilindrische mantel blokkerende, afneembare eindwand.A special embodiment of the reamer according to the invention is characterized by a detachable end wall blocking the reamer passage at the rear end of the circular cylindrical jacket.

Door het aanbrengen van een dergelijke eindwand kan de ruimer volgens de uitvinding ook met voordeel worden toegepast als roterend geleidelichaam bij het door het geruimde gat heentrekken van 10 bijvoorbeeld een buisleiding. Het plaatsen van de eindwand heeft dan tot gevolg, dat de tijdens het fungeren van de ruimer als geleidelichaam via de spuitmondstukken toegevoerde spoelvloeistof niet ongecontroleerd naar achteren, naar de door te trekken buisleiding kan stromen doch als bij een zuiger gedwongen wordt in de 15 doortrekrichting af te vloeien.By applying such an end wall, the reamer according to the invention can also advantageously be used as a rotating guide body when pulling, for example, a pipeline through the cleared hole. The placing of the end wall then has the result that the rinsing liquid supplied during the operation of the reamer as guide body via the spray nozzles cannot flow backwards uncontrolled, to the pipeline to be drawn through, but if forced by a piston in the pulling direction. to flow.

Bij voorkeur is de afneembare eindwand daarbij op een aantal plaatsen langs de omtrek van een uitsparing voorzien, welke een doorlaatopening vormt voor een ter plaatse aan de binnenzijde van de eindwand aangebracht, naar achteren gericht spuitmondstuk. Door 20 middel van zulke naar achteren gerichte spuitmondstukken is een gecontroleerde, effectieve smering van de wand van het geruimde boorgat achter de ruimer te bewerkstelligen en wordt het doortrekken van de buisleiding vergemakkelijkt.Preferably, the removable end wall is provided at a number of locations along the circumference with a recess which forms a passage opening for a rear-facing spray nozzle fitted on the inside of the end wall. By means of such rearwardly directed spray nozzles, controlled, effective lubrication of the wall of the cleared borehole behind the reamer can be accomplished and the pipeline penetration is facilitated.

De uitvinding wordt hieronder aan de hand van de tekening met 25 een uitvoeringsvoorbeeld nader toegelicht.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing with an exemplary embodiment.

Fig. 1 is een vooraanzicht in perspectief van de ruimer volgens de uitvinding, bij afgenomen achterwand en fig. 2 is een achteraanzicht in perspectief van de ruimer volgens fig. 1, met gemonteerde achterwand.Fig. 1 is a front perspective view of the reamer according to the invention, with the rear wall removed, and FIG. 2 is a rear perspective view of the reamer according to FIG. 1, with rear wall mounted.

30 De in de tekening weergegeven ruimer bestaat uit een centrale buiskern 1 en een coaxiaal daaromheen gelegen ringcilindrische mantel 2.The reamer shown in the drawing consists of a central tube core 1 and an annular cylindrical jacket 2 coaxially surrounding it.

Tussen de buiskern 1 en de mantel 2 bevindt zich een drietal radiaal gerichte spaken 3.Between the tube core 1 and the jacket 2 there are three radially oriented spokes 3.

35 De mantel is aan de omtrek bezet met ribben 2a en aan de voorste kopse rand met doornvormige elementen 2b, waarmede in gebruik het te verwijderen cilindrische grondlichaam rond het voorgeboorde 1014813 - 4 - gat moet worden losgemaakt uit het buiten het bereik van de ruimer blijvende grondlichaam.35 The jacket is circumferentially covered with ribs 2a and at the front end edge with thorn-shaped elements 2b, with which, in use, the cylindrical base body to be removed around the pre-drilled 1014813-4 hole must be released from the area out of reach of the reamer soil body.

De spaken 3 zijn aan de voorzijde voorzien van in de aanzetrichting wijzende spuitmondstukken 3a voor een spoelvloeistof, 5 zoals bentoniet, waarmede losgemaakte grond moet worden gemengd om deze als grondbrij in achterwaartse richting te kunnen afvoeren. De spaken 3 zijn daarbij uitgevoerd als buisstukken, waarvan de holle ruimten in verbinding staan met die van de tevens als centrale toevoerbuis voor de spoelvloeistof fungerende buiskern 1. De spaken 3 10 kunnen bovendien nog bezet zijn met soortgelijke doornvormige elementen als die op de voorste kopse rand van de mantel 2.The spokes 3 are provided at the front with spout nozzles 3a for a rinsing liquid, such as bentonite, with which loosened soil must be mixed in order to be able to discharge it backwards as soil slurry. The spokes 3 are in the form of tube pieces, the hollow spaces of which communicate with those of the tube core 1, which also functions as a central supply tube for the flushing liquid. edge of the jacket 2.

Tot zover is de ruimer van een bekende constructie. Volgens de uitvinding nu is naast de drie radiaal gerichte spaken 3 nog een tweede groep spaken 4 toegepast. De drie spaken 4 van deze tweede 15 groep zijn geplaatst volgens hun kegelvlak, waarvan de top in de aanzetrichting A wijst. De spaken 4 liggen voor het grootste gedeelte vóór de voorste kopse rand van de cirkelcilindrische mantel 2 en liggen versprongen ten opzichte van de spaken 3, en wel zodanig, dat telkens een spaak 4 midden tussen twee opeenvolgende spaken 3 reikt. 20 De spaken 4 zijn eveneens uitgevoerd als buisstukken, waarvan de holle ruimten in verbinding staan met die van de centrale buiskern.So far is the reamer of a known construction. According to the invention, a second group of spokes 4 is used in addition to the three radially oriented spokes 3. The three spokes 4 of this second group are arranged according to their conical surface, the top of which points in the starting direction A. The spokes 4 for the most part lie in front of the front end edge of the circular cylindrical jacket 2 and are offset from the spokes 3, such that a spoke 4 in each case extends midway between two successive spokes 3. The spokes 4 are also designed as pipe pieces, the hollow spaces of which communicate with those of the central pipe core.

De spaken 4 zijn aan de buitenzijde voorzien van langsribben 4a en bezet met schuin in de draairichting B en in de aanzetrichting A wijzende doornvormige elementen 4b, terwijl op de in de draairichting 25 wijzende zijden van de spaken 4 spuitmondstukken 4c zijn aangebracht, waarvan de spuitopeningen in hoofdzaak in de aanzetrichting A wijzen.The spokes 4 are provided on the outside with longitudinal ribs 4a and are provided with mandrel-shaped elements 4b slanting in the direction of rotation B and in the feed direction A, while on the sides of the spokes 4 pointing in the direction of rotation 4 spray nozzles 4c are provided, the nozzles of which point mainly in the feed direction A.

Verwezen wordt thans naar fig. 2, waarin te zien is hoe de ringcilindrische mantel 2 aan de achterwijze afsluitbaar is met een door bouten 5a te bevestigen eindwand 5. De radiaal gerichte spaken 3 30 dienen daarbij als montagesteun voor de eindwand 5, waartoe op de achterzijde van de spaken 3 draadbussen (in de tekening niet zichtbaar) voor de bouten 5a zijn gelast. De eindwand is op een zestal plaatsen langs de omtrek van uitsparingen voorzien. Een drietal van deze uitsparingen, welke met 5b zijn aangeduid, dienen 35 slechts ter aanpassing aan de ter plaatse eindigende spaken 4, terwijl de andere drie uitsparingen, welke met 5c zijn aangeduid, dienen voor het doorlaten van de spuitstralen, welke kunnen uitgaan van de achter de uitsparingen 5c opgestelde spuitmondstukken 3c.Reference is now made to Fig. 2, which shows how the ring-cylindrical jacket 2 can be closed backwards with an end wall 5 to be secured by bolts 5a. The radially oriented spokes 3 serve as mounting support for the end wall 5, for which purpose 3 threaded bushes (not visible in the drawing) for the bolts 5a are welded to the back of the spokes. The end wall is provided with recesses at six locations along the circumference. Three of these recesses, denoted by 5b, serve only to adapt to the locally terminated spokes 4, while the other three recesses, denoted by 5c, serve to transmit the jets, which may emanate from the nozzles 3c arranged behind the recesses 5c.

1014813 - 5 -1014813 - 5 -

De bovengenoemde spuitmondstukken 3b, 4c en 3c zijn afzonderlijk dan wel in groepen afsluitbaar, afhankelijk van de omstandigheden waaronder de ruimer moet werken.The above-mentioned spray nozzles 3b, 4c and 3c can be closed individually or in groups, depending on the conditions under which the reamer must operate.

Voor normaal gebruik, dus wanneer een voorgeboord gat moet 5 worden opgeruimd, wordt de eindwand 5 afgenomen, zodat de aan de voorzijde van de ruimer losgemaakte en met spoelvloeistof gemengde grond naar achteren kan ontwij ken en door het reeds geruimde gat kan afvloeien. Ten behoeve van het normale gebruik wordt de ruimer met het voorste, open uiteinde van de buiskern 1 (links in fig. 1) 10 vastgekoppeld aan het uiteinde van de boorpijp, dat uitsteekt buiten het zojuist voorgeboorde gat, terwijl het achtereinde van de kernbuis, dat is afgesloten, wordt gekoppeld met een "loze" boorpijp, die met de ruimer mee in het geruimde gat wordt getrokken om in een later stadium eveneens als trekbuis te kunnen fungeren.For normal use, ie when a pre-drilled hole 5 has to be cleared, the end wall 5 is removed, so that the soil loosened at the front of the reamer and mixed with flushing liquid can escape backwards and drain through the already cleared hole. For normal use, the reamer with the front, open end of the pipe core 1 (on the left in fig. 1) 10 is coupled to the end of the drill pipe, which protrudes beyond the pre-drilled hole, while the rear end of the core pipe, that is closed is coupled with a "dummy" drill pipe, which is pulled into the cleared hole with the reamer to be able to function as a drawtube at a later stage.

15 101481315 1014813

Claims (8)

1. Ruimer voor grondboringen, meer in het bij zonder ten gebruike bij het horizontaal gestuurd boren, omvattende 5 een kop met een ringcilindrische mantel, die door middel van spaakdelen vastzit op een buiskern en aan het ene einde met grond-losmakende elementen en spuitmondstukken voor een spoelvloeistof is bezet, terwijl de einden van de buiskern zijn voorzien van middelen voor het koppelen met een boorpijp, met het kenmerk, dat tenminste 10 een aantal spaakdelen is geplaatst volgens het oppervlak van een kegel, waarvan de top in de aanzetrichting van de ruimer wijst.1. Auger for soil drilling, more particularly for use in horizontal drilling, comprising a head with an annular cylindrical jacket, which is fixed to a pipe core by means of spoke parts and at one end with soil-loosening elements and spray nozzles for a flushing fluid is occupied, while the ends of the tube core are provided with means for coupling to a drill pipe, characterized in that at least 10 a number of spoke parts are arranged along the surface of a cone, the top of which is in the starting direction of the reamer points. 2. Ruimer volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de op een kegeloppervlak gelegen spaakdelen opzij, en wel met name aan de in de draairichting wijzende zijde, met spuitmond- 15 stukken voor spoelvloeistof zijn bezet.2. Reamer according to claim 1, characterized in that at least a part of the spoke parts located on a conical surface are occupied with rinsing liquid nozzles, in particular on the side pointing in the direction of rotation. 3. Ruimer volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de spuit-openingen van de spuitmondstukken in hoofdzaak in de aanzetrichting van de ruimer wijzen.Reamer according to claim 2, characterized in that the nozzles of the spray nozzles point substantially in the feed direction of the reamer. 4. Ruimer volgens conclusies 2-3, met het kenmerk, dat de op een 20 kegeloppervlak gelegen spaakdelen zijn uitgevoerd in de vorm van buissecties, die de vloeistofverbinding tussen de buiskern en de spuitmondstukken vormen.4. Reamer according to claims 2-3, characterized in that the spoke parts located on a conical surface are in the form of tube sections, which form the liquid connection between the tube core and the spray nozzles. 5. Ruimer volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de buissecties met ribben zijn bezet.Reamer according to claim 4, characterized in that the tube sections are provided with ribs. 6. Ruimer volgens conclusies 1-5, gekenmerkt door een de ruimer- doortocht aan het achtereinde van de cirkelcilindrische mantel blokkerende, afneembare eindwand.Reamer according to claims 1-5, characterized by a removable end wall blocking the reamer passage at the rear end of the circular cylindrical jacket. 7. Ruimer volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat een aantal spaakdelen is geplaatst in een vlak loodrecht op de ruimeras, dat 30 gelegen is nabij de achterste eindrand van de ringcilindrische mantel, welke spaakdelen het montage-steunvlak voor de afneembare eindwand vormen.7. Reamer according to claim 6, characterized in that a number of spoke parts are placed in a plane perpendicular to the reamer shaft, which is located near the rear end edge of the ring-cylindrical jacket, which spoke parts form the mounting support surface for the removable end wall. 8. Ruimer volgens conclusies 6 en 7, met het kenmerk, dat de afneembare eindwand op een aantal plaatsen langs de omtrek van een 35 uitsparing is voorzien, welke een doorlaatopening vormt voor een ter plaatse van de eindwand aangebracht, naar achteren gericht spuit-mondstuk. 1 0148 1 38. Reamer according to claims 6 and 7, characterized in that the removable end wall is provided at a number of places along the circumference with a recess which forms a passage opening for a rear-facing spray nozzle fitted at the location of the end wall. . 1 0148 1 3