WO2007134478A1

WO2007134478A1 - Mud shaft for the drill string of a rotary percussive drilling rig, impact stack for a mud shaft and rotary percussive drilling rig

Info

Publication number: WO2007134478A1
Application number: PCT/CH2007/000262
Authority: WO
Inventors: Marcel Dell'anna
Original assignee: Btd Bohrtechnik Ag
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2007-11-29
Also published as: EP2029851A1; EP2029851B1

Abstract

A mud shaft for fitting into an outer drill string (5) of a rotary percussive drilling rig (1) having an overburden percussion mechanism is described. In this case, the rotary percussive drilling rig (1) has a central chisel bit (3), which is rotationally driven and is subjected to axial blows by a down-the-hole hammer (4), and a rotationally driven drill bit (6) subjected to axial blows by an external hammer (7). The mud shaft (8) has a cylindrical body, on the axial end regions of which standardized connecting threads (81, 82) are provided for connecting to the outer drill string (5) and to the external hammer (7), and which, at its end region facing the down-the-hole hammer (4) in the fitted state, has a blind-hole-like receptacle (83) which is connected to a supply bore (94) for the down-the-hole hammer (4). Arranged in the receptacle (83) is an impact stack (9) which comprises a number of annular steel discs (91) and, preferably vulcanized, elastomer discs (92). In this case, an elastomer disc (92) is always arranged between each two steel discs (91).

Description

Spülwelle für das Bohrgestänge einer Drehschlagbohranlage, Prallpaket für eine Spülwelle und Drehschlagbohranlage Rinse shaft for the drill string of a rotary impact drilling rig, baffle package for a flushing shaft and rotary impact drilling rig

Die Erfindung betrifft eine Spülwelle für das Bohrgestänge einer Drehschlagbohranlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Prallpaket für eine Spülwelle und eine mit einer Spülwelle ausgestattete Drehschlagbohranlage.The invention relates to a flushing shaft for the drill string of a rotary impact drilling according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a baffle package for a flushing shaft and equipped with a flushing shaft rotary impact drilling.

Im Tiefbau und im Tunnelbau werden Bohranlagen eingesetzt, die eine möglichst hohe Bohrleistung erzielen. Dabei kommen Drehbohranlagen mit Bohrschnecken, oder Drehschlagbohranlagen mit Aussenhammer oder mit Innenhammer oder auch Dop- pelkopfbohranlagen zum Einsatz. Die meisten dieser Tiefbohranlagen weisen einen zentralen Bohrmeissel auf, der gegenüber einer den Bohrmeissel umgebenden zylin- drischen Bohrkrone vorauseilt. Der zentrale Bohrmeissel und die Bohrkrone sind drehangetrieben. Die Drehrichtung kann gleich oder gegenläufig (Doppelkopfbohranlagen) sein. Das von den beiden Bohrköpfen zerkleinerte Bohrgut wird durch ein im Gestänge in die Tiefe gepumptes Spülmedium, beispielsweise Luft, Wasser, Suspensionen, etc., aufgenommen und zur Oberfläche gebracht. Eine Variante der aus dem Stand der Technik bekannten Bohranlagen sieht vor, dass zur Verbesserung der Abbauleistung ^' die beiden Bohrköpfe von einem ausserhalb des Bohrlochs angeordneten Hydaulik- hammer beaufschlagt sind. Die axialen Schläge des hydraulischen Aussenhammers werden über eine koaxiale Bohrgestängeanordnung auf die beiden drehangetriebenen Bohrköpfe übertragen. Die Bohrleistung derartiger Drehschlagbohranlagen sind be- schränkt. Insbesondere bei tiefen Bohrungen von 200 m und mehr ist die Bohrleistung dieser Bohranlagen nicht besonders hoch, da von der ausserhalb des Bohrlochs hydraulisch aufgebrachten Schlagenergie nur ein Teil an den beiden Bohrköpfen ankommt und überdies auf den zentralen Bohrmeissel und die umgebende Bohrkrone aufgeteilt wird.In civil engineering and tunneling drilling rigs are used, which achieve the highest possible drilling performance. In this case, rotary drilling rigs with augers, or rotary impact drills with external hammers or with internal hammers or double-head drilling rigs are used. Most of these deep drilling rigs have a central drill bit that precedes a cylindrical drill bit surrounding the drill bit. The central drill bit and the drill bit are rotationally driven. The direction of rotation can be the same or opposite (double-head drilling machines). The cuttings shredded by the two drill heads are picked up and brought to the surface by a flushing medium, for example air, water, suspensions, etc., pumped into the drill string in the depth. A variant of the known from the prior art drilling systems provides that the two drilling heads are acted upon by a hammer outside the borehole arranged Hydaulik- to improve the degradation efficiency ^'. The axial strokes of the hydraulic external hammer are transmitted via a coaxial drill string arrangement on the two rotary driven drill heads. The drilling capacity of such rotary impact drills is limited. In particular, with deep holes of 200 m and more, the drilling capacity of these rigs is not particularly high because of the outside of the borehole hydraulically applied impact energy only a part arrives at the two drill heads and is also divided into the central drill bit and the surrounding drill bit.

Eine andere Variante von Drehschlagbohranlagen sieht vor, dass der zentrale Meissel zusätzlich zürn Drehantrieb von einem pneumatisch betriebenen Imlochhammer be- aufschlagt wird, während die äussere zylindrische Bohrkrone drehangetrieben ist. Der Vorteil des Imlochhammers besteht darin, dass die Schlageinleitung immer im selben axialen Abstand vom zentralen Bohrmeissel erfolgt und von der Bohrlochtiefe abhängige Übertragungswege entfallen. Drehschlagbohranlagen mit Imlochhammer kom- men vor allem in mittelhartem bis sehr hartem Gestein zur Anwendung und weisen bereits akzeptable Bohrgeschwindigkeiten auf.Another variant of rotary impact drills provides that the central chisel in addition to rotary drive of a pneumatically operated down-the-hole hammer while the outer cylindrical drill bit is rotated. The advantage of the Imlochhammers is that the impact introduction is always carried out at the same axial distance from the central drill bit and dependent on the hole depth transmission paths omitted. Rotary impact drills with downhole hammer are used primarily in medium-hard to very hard rock and already show acceptable drilling speeds.

Aus der WO 93/09328ist beispielsweise eine Überlagerungsbohrvorrichtung bekannt, die einen Imlochhammer und einen Aussenhammer aufweist, der das Aussengestänge mit Schlägen beaufschlagt. Das Innengestänge mit dem Imlochhammer ist durch ein Dämpfungselement von den Schlägen des Aussenhammers entkoppelt, um ein Beschädigung des Imlochhammers durch diese Schläge zu vermeiden. Als Dämpfungselement ist eine elastische Scheibe oder ein pneumatisches Dämpfungsorgan, welches wie ein Stossdämpf er ausgebildet sein kann, vorgeschlagen. Das pneumatische Dämp- fungsorgan ist relativ aufwendig, bedingt eine komplizierte Konstruktion und ist daher wenig praxistauglich. Eine elastische Scheibe als Dämpfungsorgan erweist sich ebenfalls als nicht praktikabel, da diese sich durch die Schlageinwirkung soweit erwärmen kann, dass sie verflüssigt. Dadurch geht die Dämpfwirkung in relativ kurzer Zeit verloren. Ohne Dämpfung kann es aber relativ bald zu Beschädigungen des Im- lochhammers oder des Bohrgestänges kommen.From WO 93/09328, for example, an overburden drilling apparatus is known, which has a downhole hammer and an outer hammer, which acts on the outer rod with shocks. The internal linkage with the in-hole hammer is decoupled from the blows of the external hammer by a damping element, in order to avoid damaging the through-hole hammer by these blows. As a damping element is an elastic disc or a pneumatic damping member, which may be designed as a shock absorber, he proposed. The pneumatic damping element is relatively complex, requires a complicated construction and is therefore not suitable for practical use. An elastic disk as a damping member also proves to be impractical, since it can heat up by the impact effect that it liquefies. As a result, the damping effect is lost in a relatively short time. Without damping, however, damage to the implant hammer or the drill rod can occur relatively soon.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Drehschlagbohranlagen mit Überlagerungsbohrvorrichtungen dahingehend zu verbessern, dass sie höhere Standzeiten aufweisen und die Bohrleistungen verbessert sind. Insbesondere sollen Brüche des innerhalb des Bohrlochs angeordneten Bohrgestänges oder Beschädigungen des Imlochhammers vermieden werden können.Object of the present invention is therefore to improve rotary impact drills with overlay drilling to the effect that they have a longer service life and the drilling performance are improved. In particular, fractures of the drill pipe arranged inside the borehole or damage to the downhole hammer should be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist eine Spülwelle für das Bohrgestänge einer Dreh- schlagbohranlage vorgeschlagen, welche die im kennzeichnenden Abschnitt des Pa- tentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Die Aufgaben werden weiters gelöst durch ein Prallpaket für eine Spülwelle für das Bohrgestänge einer Drehschlagbohranlage mit den im Kennzeichen des entsprechenden Anspruchs angeführten Merkmalen. Weiterbildungen und/ oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.To solve these problems, a flushing shaft for the drill string of a rotary drilling rig is proposed, which has the features cited in the characterizing clause of patent claim 1. The tasks are further solved by a baffle package for a flushing shaft for the drill pipe of a rotary hammer drill with the cited in the characterizing part of the corresponding claim Features. Further developments and / or advantageous embodiments of the invention are the subject of the respective dependent claims.

Die erfindungsgemässe Spülwelle ist für den Einbau in ein äusseres Bohrgestänge ei- ner Drehschlagbohranlage mit einem Überlagerungsschlagwerk ausgebildet. Dabei weist die Drehschlagbohranlage einen an einem inneren Bohrgestänge angeordneten zentralen Bohrmeissel auf, der drehangetrieben ist und von einem Imlochhamrner mit axialen Schlägen beaufschlagt wird, sowie eine drehangetriebene und von einem Au- ssenhammer mit axialen Schlägen beaufschlagte Bohrkrone, die derart an dem das in- nere Bohrgestänge aufnehmenden äusseren Bohrgestänge angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen Bohrmeissel nacheilt. Die Spülwelle weist einen zylindrischen Körper auf, an dessen axialen Endbereichen genormte Anschlussgewinde für die Verbindung mit dem äusseren Bohrgestänge bzw. mit dem Aussenhammer vorgesehen sind, und der an seinem im montierten Zustand dem Imlochhamrner zugewandten Endbereich eine sacklochartige Aufnahme aufweist, die mit einer Versorgungsbohrung für den Imlochhamrner in Verbindung steht. In der Aufnahme ist ein Prallpaket angeordnet, das eine Anzahl kreisringförmiger Stahlscheiben und, vorzugsweise vulkanisierter, Elastomerscheiben umfasst. Dabei ist immer jeweils eine Elastomerscheibe zwischen zwei Stahlscheiben angeordnet.The flushing shaft according to the invention is designed for installation in an external drill rod of a rotary impact drilling machine with a superimposed impact mechanism. In this case, the rotary impact drilling on a central drill string arranged on a central drill bit, which is rotationally driven and is acted upon by a Imlochhamrner with axial blows, as well as a rotationally driven and acted upon by an outer hammer with axial impacts Bohrkrone, which at which the inner Drill rod receiving outer drill string is arranged that it lags against the central drill bit. The flushing shaft has a cylindrical body, at the axial end portions standardized connection threads for connection to the outer drill string or with the outer hammer are provided, and at its in the assembled state the Imlochhamrner facing end portion has a blind hole-like receptacle, which with a supply hole for the Imlochhamrner communicates. In the receptacle, a baffle package is arranged, which comprises a number of annular steel discs and, preferably vulcanized, elastomer discs. In this case, an elastomeric disc is always arranged between two steel discs.

Die erfindungsgemässe Spülwelle dient zur Entkopplung der von den Schlagsystemen (Imlochhammer bzw. Aussenhammer) erzeugten Schläge. Die Spülwelle mit dem Prallpaket ist bezogen auf eine Bohrrichtung hinter dem Imlochhammer angeordnet und mit dem äusseren Bohrgestänge verbunden ist. Die erfindungsgemässe Spülwelle ist ein modulares Bauteil, das bei Bedarf und Wunsch in die Drehschlagbohranlage einbaubar ist. Dadurch bleibt für den Anwender die Flexibilität erhalten. Fall er die Drehschlagbohranlage als eine konventionelle, aus dem Stand der Technik bekannte Anlage betreiben will, die beispielsweise nur einen, gemeinsam auf den zentralen Bohrmeissel und die Bohrkrone wirkenden Aussenhammer aufweist oder nur mit ei- nem Imlochhammer ausgestattet ist, kann an Stelle der erfindungsgemässen Spülwelle mit Prallpaket eine konventionelle Spülwelle in das Bohrgestänge eingebaut werden. Soll die Drehschlagbohranlage mit zwei unabhängig voneinander wirkenden Schlag- Systemen arbeiten, wird einfach die erfindungsgemässe Spülwelle mit Prallpaket bezogen auf die Bohrrichtung hinter dem Irnlochharrαner in das äussere Bohrgestänge eingefügt. Bei dem Prallpaket handelt es sich um einen in der Aufnahme der Spülwelle eingespannten Verbund aus Stahlscheiben und Elastomerscheiben. Die Elastomer- Scheiben sind dabei immer jeweils zwischen zwei Stahlscheiben angeordnet. Die Stahlscheiben dienen einerseits zur mechanischen Versteifung des Prallpakets und gewährleisten eine gute Verteilung der Sschlagenergie über die gesamte Fläche einer Elastomerscheibe. Andererseits dienen sie zur Ableitung der bei der Dämpfung der Schläge auftretenden Wärme. Dadurch wird eine übermässige Erhitzung der Elastomerschei- ben, die sogar zu einem Fliessen des Materials und zur Zerstörung des Prallpakets führen könnte, zuverlässig verhindert. Durch die eingespannte Anordnung des Prallpakets in der Aufnahme der Spülwelle ist bei der Schlagdämpfung eine kontrollierte Deformation gewährleistet.The flushing shaft according to the invention serves to decouple the blows generated by the impact systems (in-hole hammer or external hammer). The flushing shaft with the baffle package is arranged behind the perforated hammer with respect to a drilling direction and is connected to the outer drill string. The flushing shaft according to the invention is a modular component which can be installed in the rotary impact drilling rig if required and desired. This preserves flexibility for the user. If he wants to operate the rotary impact drilling rig as a conventional, known from the prior art system, for example, has only one, acting jointly on the central drill bit and the drill bit outer hammer or equipped only with a Imlochhammer, instead of the inventive flushing wave With a baffle package, a conventional flushing shaft can be installed in the drill pipe. If the rotary impact drill is to be equipped with two independently acting Working systems, is simply the inventive Spülwelle with baffle packet based on the drilling direction behind the Irnlochharrαner inserted into the outer drill pipe. The baffle package is a composite of steel discs and elastomer discs clamped in the receptacle of the flushing shaft. The elastomer discs are always arranged between two steel discs. The steel discs serve on the one hand to mechanically stiffen the impact package and ensure a good distribution of the impact energy over the entire surface of an elastomer disc. On the other hand, they serve to dissipate the heat occurring in the damping of shocks. As a result, excessive heating of the elastomeric disks, which could even lead to a flow of the material and to the destruction of the impact package, is reliably prevented. Due to the clamped arrangement of the baffle package in the recording of the flushing wave a controlled deformation is ensured in the impact damping.

Die Spülwelle ist zylindrisch ausgebildet und weist an seinen beiden EndbereichenThe flushing shaft is cylindrical and has at its two end portions

Anschlussgewrnde für die Kopplung an das äussere Bohrgestänge auf. Die Anschlussgewinde können genormte Innen- und/ oder Aussengewinde sein, damit das Zwischenstück modulartig in das Bohrgestänge einbaubar ist. Im Inneren der Spülwelle ist in einer Aufnahme das axial elastisch deformierbare Prallpaket untergebracht. Das elastisch deformierbare Prallpaket dient zur Entkopplung der von den beiden Schlagsystemen in das innere bzw. das äussere Bohrgestänge eingeleiteten axialen Schläge.Connection threads for coupling to the outer drill pipe. The connecting threads can be standardized internal and / or external threads, so that the intermediate piece can be built into the drill string in a modular manner. Inside the flushing shaft, the axially elastically deformable baffle package is housed in a receptacle. The elastically deformable impact package is used to decouple introduced by the two impact systems in the inner and the outer drill pipe axial shocks.

Die Aufnahme für das Prallpaket ist an dem dem Imlochhammer zugewandten Endbereich der Spülwelle angeordnet und steht mit einer Versorgungsbohrung für den Im- lochhammer in Verbindung. Ein im Bereich der Versorgungsbohrung angeordneter Spülring dient zur Einleitung des Spülmedium, beispielsweise eines Gemischs aus Druckluft und Wasser, und zur Versorgung des Imlochhammers mit Druckluft. Die Versorgungsbohrung mündet dabei derart in die Aufnahme für das Prallpaket, dass sich im Betrieb an der vom Imlochhammer abgewandten Seite ein Luftpolster ausbil- den kann, welches für eine zusätzliche Entkopplung der axialen Schläge der beiden Schlagsysteme sorgt. Die Elastomerscheiben des in der Aufnahme der Spülwelle angeordneten Prallpakets haben eine etwas kleineren Aussendurchmesser als die Stahlscheiben. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Elastomerscheiben bei einer axialen Stauchung radial ungehindert elastisch ausdehnen können. Das Prallpaket weist mit Vorteil eine zentrale Durchgangsöffnung für den ungehinderten Durchtritt des Spülmediums auf.The receptacle for the baffle package is arranged on the end region of the flushing shaft facing the downhole hammer and is in communication with a supply bore for the lancing hammer. A flushing ring arranged in the region of the supply bore serves to introduce the flushing medium, for example a mixture of compressed air and water, and to supply the in-hole hammer with compressed air. The supply bore discharges into the receptacle for the baffle package in such a way that, during operation, an air cushion can form on the side remote from the downhole hammer, which provides for an additional decoupling of the axial beats of the two beater systems. The elastomeric disks of the impact package arranged in the receptacle of the flushing shaft have a slightly smaller outside diameter than the steel disks. This ensures that the elastomer discs can expand elastically radially unimpeded in an axial compression. The baffle package advantageously has a central passage opening for the unhindered passage of the flushing medium.

Die Stahlscheiben dienen zur mechanischen Versteifung des Prallpakets. Die eigentliche Dämpf- und Entkopplungsfunktion wird hingegen von den Elastomerscheiben wahrgenommen. Die axiale Höhe der Elastomerscheiben beträgt etwa das Einfache bis etwa das Zweieinhalbfache der axialen Höhe der Stahlscheiben. Das Prallpaket weist mit Vorteil eine axiale Gesamthöhe von etwa 35 mm bis etwa 105 mm auf. Diese Dimensionierung des Prallpakets in Verbindung mit einem im Betrieb in der Aufnahme ausgebildeten Luftpolster sorgt im Betrieb dafür, dass bei den üblichen Einzelschlagenergien der beiden Schlagsysteme eine zuverlässige Entkopplung der axialen Schläge gewährleistet ist.The steel discs are used for mechanical stiffening of the baffle package. The actual damping and decoupling function, however, is perceived by the elastomeric discs. The axial height of the elastomer discs is about the simple to about two and a half times the axial height of the steel discs. The baffle package advantageously has an overall axial height of about 35 mm to about 105 mm. This dimensioning of the baffle in conjunction with a trained in operation in the recording air cushion ensures during operation that a reliable decoupling of the axial shocks is ensured in the usual single beat energies of the two impact systems.

Das Prallpaket weist mit Vorteil eine den zentralen Durchgang der kreisringförmigen Stahl- und Elastomerscheiben durchsetzende, mit einer zentralen Bohrung versehene Büchse auf, deren Fussteil sich am Boden der Aufnahme in der Spülwelle abstützt. Die Büchse schliesst das Prallpaket radial nach innen ab und sorgt für einen noch weiter verbesserten Abtransport der bei der Kompression der Elastomerscheiben auftretenden Wärme. Zusätzlich begrenzt die Büchse die Ausdehnung der Elastomerscheiben bei Belastung.The baffle has advantageously the central passage of the annular steel and elastomer discs passing through, provided with a central bore sleeve whose foot is supported at the bottom of the receptacle in the flushing. The bushing closes off the baffle package radially inwards and ensures a further improved removal of the heat which occurs during the compression of the elastomeric disks. In addition, the bush limits the expansion of the elastomeric disks under load.

Aus Festigkeitsgründen besteht die Büchse des Prallpakets vorzugsweise ebenfalls aus Stahl.For strength reasons, the sleeve of the baffle preferably also made of steel.

Eine erfindungsgemässe Drehschlagbohranlage mit einem an einem inneren Bohrgestänge angeordneten zentralen Bohrmeissel, der drehangetrieben und von einem Im- lochhammer beaufschlagt ist, und einer Bohrkrone, die drehangetrieben und von einem eigenen Aussenhammer mit Axialschlägen beaufschlagt ist und derart an einem das innere Bohrgestänge aufnehmenden äusseren Bohrgestänge angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen Bohrmeissel nacheilt, ist zur Entkopplung der vom Im- lochhammer und der vom Aussenhammer erzeugten Axialschläge mit einem eingespannten Prallpaket, das aus einem Verbund aus Stahlscheiben und Elastomerscheiben besteht, ausgestattet. Das Prallpaket ist dabei in einer erfindungsgemäss ausgebildeten Spülwelle angeordnet.A rotary impact drilling system according to the invention with a central drill bit arranged on an inner drill string, which is rotationally driven and acted upon by an impact hammer, and a drill bit which is rotationally driven and subjected to axial impacts by its own outer hammer and thus arranged on an outer drill string receiving the inner drill string is that It lags behind the central drill bit and is designed to decouple the axial impacts generated by the hammer and the external hammer with a clamped impact package consisting of a composite of steel discs and elastomer discs. The baffle package is arranged in an inventive trained Spülwelle.

Die erfindungsgemässe Drehschlagbohranlage ist mit zwei Schlagsystemen ausgestattet. Ein Imlochhammer beaufschlagt den zentralen Bohrmeissel. Der vorauseilende zentrale Bohrmeissel muss einen Grossteil der Abbauarbeit leisten. Der Imlochhammer bietet dabei eine optimale Unterstützung der Abtragarbeit. Die vom Imlochharnrner auf den zentralen Bohrmeissel übertragene Schlagenergie ist nicht abhängig von der Bohrlochtiefe bzw. der Länge des inneren Bohrgestänges. Vielmehr werden die axialen Schläge des Irrdochhammers immer im gleichen Abstand von der Bohrsohle über das innere Bohrgestänge in den zentralen Bohrmeissel eingeleitet. Die gegenüber dem zentralen Bohrmeissel nacheilende Bohrkrone wird durch den Aussenhammer über das äussere Bohrgestänge mit axialen Schlägen beaufschlagt. Die axialen Schläge des zusätzlichen Schlagsystems dienen ausschliesslich zur Unterstützung der Abbauarbeit der mit dem äusseren Bohrgestänge verbundenen Bohrkrone. Die Schlagenergie des zusätzlichen Schlagsystems muss nicht wie bei den aus dem Stand der Technik be- kannten Drehschlagbohranlagen auf die Bohrkrone und den zentralen Bohrmeissel verteilt werden. Vielmehr dient das Prallpaket dazu, die vom Aussenhammer erzeugten Axialschläge von den auf den zentralen Bohrmeissel einwirkenden axialen Schläge des Imlochhammers entkoppeln. Die Schlagenergien der beiden Schlagsysteme sind unabhängig voneinander auf den jeweiligen Anwendungszweck und Untergrund ab- stimmbar. Dadurch ist eine sehr hohe Bohrleistung erzielbar. Durch die erfindungsgemässe Entkopplung der Schlagsysteme ist die Standzeit der Drehschlagbohranlage deutlich verbessert. Brüche des Bohrgestänges innerhalb des Bohrloches, beispielsweise in Gewindebereichen des modular aufgebauten Bohrgestänges können dadurch weitgehend verhindert werden. Die Anordnung des Prallpakets in einer Spülwelle erhöht die Modularität der Anlage, die bei Bedarf auch ohne diese Spülwelle betrieben werden kann. Dadurch bleibt für den Anwender die Flexibilität erhalten. Fall er die Drehschlagbohranlage als eine konventionelle, aus dem Stand der Technik bekannte Anlage betreiben will, die beispielsweise nur einen, gemeinsam auf den zentralen Bohrmeissel und die Bohrkrone wirkenden Aussenhammer aufweist oder nur mit einem Imlochhammer ausgestattet ist, kann an Stelle der erfindungsgemässen Spülwelle mit Prallpaket eine konventionelle Spülwelle in das Bohrgestänge eingebaut werden. Soll die Drehschlagbohranlage hingegen wieder mit zwei unabhängig voneinander wirkenden Schlagsystemen arbeiten, wird einfach die erfindungsgemässe Spülwelle mit dem Prallpaket bezogen auf die Bohrrichtung hinter dem Imlochhammer in das äussere Bohrgestänge eingefügt.The rotary impact drilling rig according to the invention is equipped with two impact systems. A down hole hammer acts on the central drill bit. The leading central drill bit has to do most of the mining work. The Imlochhammer offers optimum support for the removal work. The impact energy transmitted to the central drill bit by the in-hole harneeper is not dependent on the drill hole depth or the length of the inner drill string. Rather, the axial blows of the Irrdochhammers are always introduced at the same distance from the drilling sole via the inner drill string in the central Bohrmeissel. The drill bit following the central drill bit is subjected to axial impacts by the outer hammer via the outer drill string. The axial impacts of the additional impact system are solely to aid in the mining work of the drill bit connected to the outer drill string. The impact energy of the additional impact system does not have to be distributed to the drill bit and the central drill bit, as in the case of the rotary impact drills known from the prior art. Rather, the baffle serves to decouple the axial shocks generated by the outer hammer of the forces acting on the central Bohrmeissel axial blows of the Imlochhammers. The impact energies of the two impact systems are independent of each other and can be matched to the respective application and substrate. As a result, a very high drilling performance can be achieved. The decoupling of the impact systems according to the invention significantly improves the service life of the rotary impact drilling rig. Fractures of the drill string within the wellbore, for example, in threaded areas of the modular drill pipe can thereby be largely prevented. The arrangement of the baffle in a flushing wave increases the modularity of the system, which can be operated without this flushing wave if necessary. This preserves flexibility for the user. If he the rotary hammer drill as a conventional, known from the prior art Plant want to operate, for example, only one, acting jointly on the central drill bit and drill bit outer hammer or is equipped only with a downhole hammer, instead of the inventive flushing wave with baffle a conventional flushing wave can be installed in the drill pipe. If the rotary hammer drill, however, again work with two independently acting impact systems, simply the invention according to the flushing wave with the baffle package based on the drilling direction behind the Imlochhammer inserted into the outer drill pipe.

Der Ausserihammer ist vorzugsweise hydraulisch betrieben. Der hydraulische Antrieb ist erprobt und kann beispielsweise vom hydraulischen Drehantrieb der Bohrgestänge abgeleitet werden.The outside hammer is preferably operated hydraulically. The hydraulic drive has been tested and can be derived, for example, from the hydraulic rotary drive of the drill string.

Der Imlochhammer ist mit Vorteil pneumatisch betrieben. Die Versorgung des pneu- matischen Imlochhammers mit Druckluft ist auch bei grossen Bohrtiefen bzw. Bohrlängen im allgemeinen einfacher zu bewerkstelligen als eine Hydraulikversorgung. Undichtigkeiten der pneumatischen Versorgungsleitungen sind weit weniger problematisch als solche bei hydraulischen Systemen.The downhole hammer is pneumatically operated with advantage. The supply of the pneumatic Imlochhammers with compressed air is generally easier to accomplish even with large drilling depths or drill lengths as a hydraulic supply. Leaks in the pneumatic supply lines are far less problematic than those in hydraulic systems.

19. Verfahren zum Betrieb einer Drehschlagbohranlage (1) mit einem an einem inneren Bohrgestänge (2) angeordneten zentralen Bohrmeissel (3), der drehangetrieben wird und von einem Imlochhammer (4) mit axialen Schlägen beaufschlagt wird, und mit einer drehangetriebenen und von einem Ausserihammer (7) mit axialen Schlägen beaufschlagten Bohrkrone (6), die derart an einem das innere Bohrgestänge aufneh- menden äusseren Bohrgestänge angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen19. A method for operating a rotary percussion drilling rig (1) having a central drill bit (3) arranged on an inner drill string (2), which is rotationally driven and subjected to axial impacts by a downhole hammer (4), and a rotary driven and an external hammer (7) Drill bit (6) acted upon by axial impacts, which is arranged on an outer drill string which receives the inner drill string in such a way that it faces the central one

Bohrmeissel nacheilt, wobei die axialen Schläge des Imlochhammers (4) und des Au- ssenhammers (7) weitgehend voneinander entkoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entkopplung der axialen Schläge des Imlochhammers (4) und des Au- ssenhammers (7) ein eingespanntes Prallpaket (9) verwendet wird, das aus einem Ver- bund aus kreisringförmigen Stahlscheiben (91) und Elastomerscheiben (92) zusammengesetzt wird, wobei jeweils eine Elastomerscheibe (92) zwischen zwei Stahlscheiben (91) angeordnet wird. Bei dem. erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb einer Drehschlagbohranlage mit einem an einem inneren Bohrgestänge angeordneten zentralen Bohrmeissel, der drehangetrieben wird und von einem Imlochhammer mit axialen Schlägen beaufschlagt wird, und mit einer drehangetriebenen und von einem Aussenhammer mit axialen Schlägen beaufschlagten Bohrkrone, die derart an einem das innere Bohrgestänge aufnehmenden äusseren Bohrgestänge angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen Bohrmeissel nacheilt, werden die axialen Schläge des Irrdochharnmers und des Au- ssenhammers weitgehend voneinander entkoppelt. Zur Entkopplung der axialen Schläge des Imlochhammers und des Aussenhammers wird ein eingespanntes Prallpaket verwendet, das aus einem eingespannten Verbund aus kreisringförmigen Stahlscheiben und Elastomerscheiben zusammengesetzt wird, wobei jeweils eine Elastomerscheibe zwischen zwei Stahlscheiben angeordnet wird.The chisel lags, whereby the axial impacts of the idler hammer (4) and the outer hammers (7) are largely decoupled from each other, characterized in that for the decoupling of the axial blows of the idler hammer (4) and the outer hammers (7) a clamped Impact packet (9) is used, which is composed of a composite of annular steel discs (91) and elastomeric discs (92), wherein in each case an elastomeric disc (92) between two steel discs (91) is arranged. In which. A method according to the invention for operating a rotary impact drill with a central drill bit arranged on an inner drill string which is rotated and subjected to an axial hammer by a downhole hammer, and a drill bit which is driven in rotation and hammered by an external hammer and which thus engages the inner drill string receiving external drill pipe is arranged so that it lags the central drill bit, the axial blows of the Irrdochharnmers and the Aussenshammers are largely decoupled from each other. To decouple the axial impacts of the idler hammer and the external hammer a clamped impact package is used, which is composed of a clamped composite of annular steel discs and elastomer discs, wherein in each case an elastomer disc between two steel discs is arranged.

Die mit dem Imlochhammer erzeugten und an den zentralen Bohrmeissel abgegebenen und die vom Aussenhammer erzeugten und auf die Bohrkrone übertragenen Schläge werden durch das Prallpaket voneinander entkoppelt. Das Prallpaket dient dabei einerseits zur Dämpfung der Axialschläge und andererseits zur Ableitung der bei der Dämpfung auftretenden Wärme. Das Betreiben der Drehschlagbohranlage mit zwei voneinander unabhängigen Schlagsystemen erlaubt eine auf die jeweiligen Anforderungen und den Untergrund angepasste Einzelschlagenergie der jeweiligen axialen Schläge. Dadurch ist eine sehr hohe Bohrleistung erzielbar. Durch die Entkopplung der Schlagsysteme voneinander ist eine höhere Standzeit der Drehschlagbohranlage erreichbar und können Brüche des Bohrgestänges innerhalb des Bohrloches weitgehend vermieden werden.The blows generated by the downhole hammer and delivered to the central drill bit and the hammer generated by the external hammer and transferred to the drill bit are decoupled from each other by the baffle package. The baffle serves on the one hand for damping the Axialschläge and on the other hand to dissipate the heat occurring in the damping. The operation of the rotary impact drilling rig with two independent impact systems allows a single impact energy of the respective axial impacts adapted to the respective requirements and the ground. As a result, a very high drilling performance can be achieved. By decoupling the impact systems from one another a longer service life of the rotary impact drilling is reached and fractures of the drill string within the well can be largely avoided.

Die an die Bohrkrone übertragenen axialen Schläge werden bevorzugt mit einem hydraulisch betriebenen Aussenhammer erzeugt und in das äussere Bohrgestänge eingeleitet. Dies erlaubt eine einfache Verstellung der Einzelschlagenergie.The axial blows transmitted to the drill bit are preferably generated by a hydraulically operated external hammer and introduced into the outer drill pipe. This allows a simple adjustment of the single impact energy.

Die auf den zentralen Bohrmeissel übertragenen axialen Schläge werden mit Vorteil mit einer pneumatisch angetriebenen Imlochhammer erzeugt. Der pneumatische Be- trieb des Imlochhammers ist einfacher zu bewerkstelligen als beispielsweise ein hydraulischer Betrieb. Undichtigkeiten der Pneumatik innerhalb des Bohrlochs sind weniger kritisch als bei hydraulischem Betrieb.The axial impacts transmitted to the central drill bit are advantageously generated by a pneumatically driven downhole hammer. The pneumatic loading Operation of the Imlochhammers is easier to accomplish than, for example, a hydraulic operation. Leakage of the pneumatic within the wellbore is less critical than in hydraulic operation.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:Further advantages and features will become apparent from the following description of an embodiment of the invention with reference to the schematic drawings. It shows in not to scale representation:

Fig. 1 eine Darstellung einer Drehschlagbohranlage gemäss der Erfindung;Fig. 1 is an illustration of a rotary hammer drill according to the invention;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung einer erfindungsgemässen Spülwelle mit Prallpaket, die mit einer mit einer Ausgleichsstange versehenen Auswurf glocke verbindbar ist;Figure 2 is an exploded view of an inventive flushing with baffle, which is connected to a bell provided with a balance rod ejection.

Fig. 3 die Spülwelle und die Auswurf glocke gemäss Fig. 2 im zusammenmontierten Zustand; undFig. 3, the flushing shaft and the ejection bell according to Figure 2 in the assembled state. and

Fig.4 ein Prallpaket mit Büchse.4 a baffle with box.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäss ausgebildete Drehschlagbohranlage, die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Die Drehschlagbohranlage 1 besitzt ein inneres Bohrgestänge 2 und ein das innere Bohrgestänge 2 aufnehmendes äusseres Bohrgestänge 5. Das bezogen auf eine Bohrrichtung D vordere Ende des inneren Bohrgestänges 2 trägt einen zentralen Bohrmeissel 3, beispielsweise eine Stiftbohrkrone mit Diamant und/oder Hartmetallstiften. Am vorderen Ende des äusseren Bohrgestänges 5 ist eine ringförmige Bohrkrone 6 mit Hartmetallkörpern oder dergleichen montiert. Das innere und das äussere Bohrgestänge 2, 5 sind über einen vorzugsweise hydraulischen Antrieb 15 drehangetrieben. Der mit dem inneren Bohrgestänge 2 verbundene zentrale Bohrmeissel 3 eilt der am äusseren Bohrgestänge 5 montierten Bohrkrone 6 voraus und leistet im Betrieb die grösste Abbauarbeit. Das innere Bohrgestänge 2 weist unmittelbar hinter dem zentralen Bohrmeissel 3 einen sogenannten Imlochhammer 4 auf, der pneumatische be- treibbar ist. Der Imlochhainmer 4 wird über eine zentrale Bohrung 10 mit der erforderlichen Druckluft versorgt und beaufschlagt im Betrieb den zentralen Bohrmeissel 3 mit axialen Schlägen. Die Druckluft bildet zugleich auch das Spülmedium, das für den Abtransport des an der Bohrsohle von den Bohrköpfen zerkleinerten Bohrguts erf or- derlich ist. Gegebenenfalls ist das Spülmedium ein Gemisch aus Druckluft und Wasser. Am rückwärtigen Ende ist das Bohrgestänge 2, 5 über eine Auswurf glocke 13 und eine Spülwelle 8 mit dem hydraulischen Drehantrieb 15 verbunden. An der Auswurf glocke 13 wird das vom Spülmedium aus der Bohrlochtiefe transportierte zerkleinerte Bohrgut ausgeworfen. Die Spülwelle 8 wird über einen darum montierten Spülring 11 mit einem Anschluss 12 mit dem Spülmedium, versorgt. Im Betrieb befinden sich die Auswurfglocke 13 und alle dahinter anschliessenden Bauteile ausserhalb des Bohrlochs. Die an die Auswurfglocke 13 in Bohrrichtung D anschliessenden Abschnitte des Bohrgestänges 2, 5 befinden sich innerhalb des Bohrlochs. Das Bohrgestänge 2, 5 ist modu- lar aufgebaut und beliebig verlängerbar, was in Fig. 1 durch Unterbrechungslinien angedeutet ist.The schematic representation in FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the rotary percussion drilling machine according to the invention, which is provided overall with the reference numeral 1. The rotary impact drilling rig 1 has an inner drill pipe 2 and an outer drill pipe 5 receiving the inner drill pipe 2. The front end of the inner drill pipe 2 bears with respect to a drilling direction D a central drill bit 3, for example a pin drill bit with diamond and / or hard metal pins. At the front end of the outer drill pipe 5, an annular drill bit 6 is mounted with hard metal bodies or the like. The inner and the outer drill pipe 2, 5 are rotationally driven via a preferably hydraulic drive 15. The central drill bit 3 connected to the inner drill string 2 precedes the drill bit 6 mounted on the outer drill rod 5 and, during operation, performs the greatest work of dismantling. The inner drill pipe 2 has immediately behind the central drill bit 3 a so-called downhole hammer 4, the pneumatic is drivable. The Imlochhainmer 4 is supplied via a central bore 10 with the required compressed air and applied during operation the central drill bit 3 with axial blows. At the same time, the compressed air also forms the flushing medium, which is required for the removal of the drill bit comminuted by the drill heads at the drill hole. Optionally, the flushing medium is a mixture of compressed air and water. At the rear end of the drill pipe 2, 5 is connected via an ejection bell 13 and a flushing shaft 8 with the hydraulic rotary drive 15. At the ejection bell 13, the shredded cuttings transported by the flushing medium from the wellbore depth is ejected. The flushing shaft 8 is supplied via a flushing ring 11 mounted around it with a connection 12 with the flushing medium. In operation, the ejection bell 13 and all subsequent components are outside the borehole. The adjoining the ejection bell 13 in the direction of drilling D sections of the drill string 2, 5 are located within the borehole. The drill pipe 2, 5 has a modular design and can be extended as desired, which is indicated in FIG. 1 by interruption lines.

Zum Unterschied vom Stand der Technik ist die erfindungsgemässe Drehschlagbohranlage mit einem, zusätzlichen Schlagsystem.7 ausgestattet, welches im Betrieb axiale Schläge auf das Bohrgestänge ausübt. Entkopplungsmittel sorgen dafür, dass die axialen Schläge des zusätzlichen Schlagsystems 7 nur auf das äussere Bohrgestänge 5 übertragen werden. Die Entkopplungsmittel bestehen aus einer speziell ausgebildeten Spülwelle 8 mit einem axial elastisch deformierbaren Prallpaket 9. Die axialen Schläge des zusätzlichen Schlagsystems 7 werden vorzugsweise hydraulisch erzeugt. Beispielsweise handelt es sich um einen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannten Aussenhammer dessen hydraulischer Betrieb aus dem hydraulischen Antrieb 15 für die Drehbewegung des Bohrgestänges 2, 5 abgeleitet ist. Die Axialschläge des zusätzlichen Schlagsystems 7 dienen ausschliesslich zur Unterstützung der Abbauarbeit der am äusseren Bohrgestänge 5 montierten Bohrkrone 6. Die Schlagenergie des zusätzlichen Schlagsystems 7, das vorzugsweise hydraulisch betrieben ist, muss nicht wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Drehschlagbohranlagen auf die Bohrkrone 6 und den zentralen Bohrmeissel 3 verteilt werden. Vielmehr sorgen die vorgesehenen Entkopplungsmittel 8, 9 dafür, dass die vom zusätzlichen Schlagsystem 7 ausgeübten Axialschläge von den auf den zentralen Bohrmeissel 3 einwirkenden axialen Schlägen des Imlochhammers 4 entkoppelt sind. Der zentrale Bohrmeissel 3, der gegenüber der am äusseren Bohrgestänge 5 montierten Bohrkrone 6 vorauseilt und einen Grossteil der Abbauarbeit leistet, wird nur vom Imlochhammer 4 beaufschlagt und bietet dabei eine optimale Unterstützung der Abtragarbeit. Die vom Imlochhammer 4 auf den zentralen Bohrmeissel 3 übertragene Schlagenergie ist nicht abhängig von der Bohrlochtiefe bzw. der Länge des inneren Bohrgestänges 2. Vielmehr werden die axialen Schläge des Imlochhammers 4 immer im gleichen Abstand von der Bohrsohle in den zentralen Bohrmeissel 3 eingeleitet. Die Schlagenergien der beiden Schlagsysteme 4, 7 sind un- abhängig voneinander auf den jeweiligen Anwendungszweck und Untergrund abstimmbar. Dadurch ist eine sehr hohe Bohrleistung erzielbar. Durch die Entkopplung der Schlagsysteme 4, 7 ist auch die Standzeit der Drehschlagbohranlage deutlich verbessert. Brüche des Bohrgestänges 2, 5 innerhalb des Bohrloches, beispielsweise in Gewindebereichen des modular aufgebauten Bohrgestänges 2, 7, können dadurch weit- gehend verhindert werden.In contrast to the prior art, the rotary impact drilling system according to the invention is equipped with an additional impact system 7, which exerts axial impacts on the drill pipe during operation. Decoupling means ensure that the axial impacts of the additional impact system 7 are transmitted only to the outer drill pipe 5. The decoupling means consist of a specially designed flushing shaft 8 with an axially elastically deformable impact package 9. The axial impacts of the additional impact system 7 are preferably generated hydraulically. For example, it is a well-known from the prior art external hammer whose hydraulic operation is derived from the hydraulic drive 15 for the rotational movement of the drill string 2, 5. The axial impacts of the additional impact system 7 serve exclusively to support the dismantling work of the drill bit 6 mounted on the outer drill pipe 5. The impact energy of the additional impact system 7, which is preferably hydraulically operated, does not have to be on the drill bit 6, as is the case with the rotary impact drilling systems known from the prior art and the central drill bit 3 are distributed. Rather, the provided decoupling means 8, 9 ensure that the force exerted by the additional impact system 7 Axial impacts are decoupled from acting on the central drill bit 3 axial blows of the Imlochhammers 4. The central drill bit 3, which leads ahead of the drill bit 6 mounted on the outer drill pipe 5 and performs a large part of the work of dismantling, is acted upon only by the in-hole hammer 4 and thereby offers optimal support for the removal work. The impact energy transferred from the downhole hammer 4 to the central drill bit 3 is not dependent on the drill hole depth or the length of the inner drill pipe 2. Rather, the axial impacts of the in-hole hammer 4 are always introduced at the same distance from the drill hole into the central drill bit 3. The impact energies of the two impact systems 4, 7 are independent of each other tuned to the particular application and ground. As a result, a very high drilling performance can be achieved. Due to the decoupling of the impact systems 4, 7, the service life of the rotary impact drilling rig is significantly improved. Fractures of the drill pipe 2, 5 within the borehole, for example in threaded areas of the modular drill pipe 2, 7, can be largely prevented.

In den Fig. 2 - 4 sind Details einer erf indungsgemässen Drehschlagbohranlage dargestellt. Die dargestellten Komponenten tragen dabei zum besseren Verständnis die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Komponenten in der Übersichtsdarstel- lung in Fig. 1, auch wenn sie in einzelnen, für die Erfindung nicht wesentlichen Merkmalen, beispielsweise Aussendurchmesser, unterschiedlich ausgebildet sein können. In Fig. 2 und 3 sind eine erfindungsgemässe Spülwelle 8 mit einem Prallpaket 9 und eine Auswurf glocke 13 mit einer Ausgleichsstange 14 in auseinandergezogenem Zustand (Fig.2) und im zusammengebauten Zustand (Fig. 3) dargestellt. Die Spülwelle 8 weist einen insgesamt zylindrischen Körper auf, an dessen beiden axialen Endbereichen genormte Anschlussgewinde 81, 82 für die Verbindung mit dem äusseren Bohrgestänge 5 bzw. mit dem zusätzlichen Schlagsystem 7 vorgesehen sind. Der dem zusätzlichen Schlagsystem zugewandte Endabschnitt weist dazu eine Sacklochbohrung mit einem Innengewinde auf. Der in Bohrrichtung weisende Endabschnitt ist mit einem Aussen- gewinde 82 versehen. Der im montierten Zustand dem Imlochhammer zugewandteDetails of a rotary hammer drilling rig according to the invention are shown in FIGS. 2-4. The illustrated components bear for better understanding the same reference numerals as the corresponding components in the overview representation in Fig. 1, even if they may be formed differently in individual, not essential to the invention features, such as outer diameter. In Fig. 2 and 3, an inventive Spülwelle 8 with a baffle package 9 and a discharge bell 13 with a balance bar 14 in the exploded state (Figure 2) and in the assembled state (Fig. 3) are shown. The flushing shaft 8 has an overall cylindrical body, at the two axial end portions standardized connection threads 81, 82 are provided for connection to the outer drill pipe 5 and with the additional impact system 7. The additional impact system facing the end portion has to a blind hole with an internal thread. The end section pointing in the direction of drilling is provided with an external thread 82. The facing in the assembled state of the hole hammer

Endbereich der Spülwelle 8 weist eine sacklochartige Aufnahme 83 auf. Die Aufnahme 83 steht mit einer Versorgungsbohrung 84 in Verbindung, die sich vom Grund 85 der Aufnahme zum Umfang der Spülwelle 8 erstreckt. Der in Fig. 1 dargestellte Spülring umgibt die Spülwelle im Bereich der Mündung und sorgt für die Zufuhr des Spülmediums, beispielsweise ein Gemisch aus Druckluft und Wasser, über die Versorgungsbohrung 84 in den zentralen Kanal des inneren Bohrgestänges.End region of the flushing shaft 8 has a blind hole-like receptacle 83. The receptacle 83 is in communication with a supply bore 84 extending from the bottom 85 of the Recording to the periphery of the flushing shaft 8 extends. The flushing ring shown in Fig. 1 surrounds the flushing shaft in the region of the mouth and provides for the supply of the flushing medium, for example a mixture of compressed air and water, through the supply bore 84 in the central channel of the inner drill string.

Das gesamthaft mit dem Bezugszeichen 9 versehene Prallpaket ist in die Aufnahme 83 einsetzbar. Es besteht aus einer Abfolge von kreisringförmigen Stahl- und vorzugsweise vulkanisierten Elastomerscheiben 91 bzw. 92. Jede Elastomerscheibe 92 ist zwischen zwei Stahlscheiben 91 angeordnet. Die beiden äussersten Scheiben des Prallpakets 9 sind Stahlscheiben 91. Das Prallpaket weist einen zentralen Durchgang 93 auf, der eine Büchse 94 aufnimmt. Die Büchse 94 ragt von einem Fussteil 95 ab, das sich im montierten Zustand am Grund 85 der Aufnahme 83 abstützt. Die Büchse 94 ist mit einer zentralen Bohrung 96 versehen.The aggregate provided with the reference numeral 9 baffle package is inserted into the receptacle 83. It consists of a sequence of annular steel and preferably vulcanized elastomeric disks 91 and 92, respectively. Each elastomeric disk 92 is disposed between two steel disks 91. The two outermost discs of the baffle 9 are steel discs 91. The baffle has a central passage 93 which receives a sleeve 94. The sleeve 94 protrudes from a foot part 95, which is supported in the assembled state at the bottom 85 of the receptacle 83. The sleeve 94 is provided with a central bore 96.

Die Spülwelle 8 ist mit Ihrem mit dem Aussengewinde 82 versehenen Endbereich mit einem korrespondierend mit einem Innengewinde 131 versehenen Endbereich der Auswurfglocke 13 einschraubbar. Der zweite Endbereich der Auswurfglocke 13 weist einen beispielsweise mit einem Aussengewinde 132 versehenen Anschlussbereich für die Verbindung mit dem äusseren Bohrgestänge auf. In der Auswurfglocke 13 ist eine Ausgleichsstange 14 gelagert, die mit einem Anschlussbereich 141 zu dem inneren Bohrgestänge ausgestattet ist. Der gegenüberliegende kopfartige erweiterte Endabschnitt 142 der Ausgleichsstange 14 ragt im zusammengebauten Zustand in die Aufnahme 83 der Spülwelle 8. Die Ausgleichsstange 14 weist im Anschluss an den kopfartigen Endabschnitt 142 einen Abschnitt 143 mit einem polygonalen Querschnitt auf. Beispielsweise ist die Ausgleichsstange 14 in diesem Abschnitt 143 achteckig ausgebildet. Die Auswurf glocke 13 weist im Inneren einen korrespondierenden Bereich 133 auf, der ebenfalls polygonal, beispielsweise achteckig, ausgebildet ist. Die zusammenwirkenden Flächen am polygonalen Abschnitt 143 der Ausgleichsstange 14 und am polygonalen Bereich 133 der Auswurf glocke 13 dienen zur Drehmomentübertragung vom äusseren Bohrgestänge an das innere Bohrgestänge. Fig. 3 zeigt die mit der Auswurf glocke 13 zusammenmontierte Spülwelle 8. Das Prallpaket 9 ist in der Aufnahme 83 untergebracht und zwischen dem Grund 85 der Aufnahme 83 und dem köpf artigen Endabschnitt 142 der Ausgleichsstange 14 gehalten. Das derart eingespannte Prallpaket 9 verhindert, dass axiale Schläge des Aussenham- mers 7, die über die Spülwelle 8 eingeleitet werden, auf die Ausgleichsstange 14 und das innere Bohrgestänge übertragen werden. Die vom Aussenhammer erzeugten Axialschläge werden somit nur über das äussere Bohrgestänge übertragen. Gleichzeitig verhindert das Prallpaket auch, dass Schläge des pneumatisch betriebenen Imloch- schlagwerks über das innere Bohrgestänge auf das äussere Bohrgestänge übertragen werden. Das Prallpaket gewährleistet somit eine weitgehend vollständige Entkopplung der beiden Schlagwerke. Die Entkopplung wird noch dadurch unterstützt, dass die Versorgungsbohrung 84 am Grund der Aufnahme 83 in die Spülwelle 8 mündet. Wegen des hohen Druckes, mit dem das Spülmedium, eingespeist wird, bildet sich im Betrieb zwischen dem Grund 85 der Aufnahme 83 und dem Prallpaket ein Luftpolster, welches für eine zusätzliche Entkopplung der Schlagsysteme sorgt.The flushing shaft 8 can be screwed with its end region provided with the external thread 82 with an end region of the ejection bell 13 that is correspondingly provided with an internal thread 131. The second end region of the ejection bell 13 has a connection region, for example, provided with an external thread 132 for connection to the outer drill pipe. In the ejection bell 13, a balance bar 14 is mounted, which is equipped with a connection portion 141 to the inner drill string. The opposite head-like extended end portion 142 of the balance bar 14 projects in the assembled state into the receptacle 83 of the flushing shaft 8. The balancing bar 14 has following the head-like end portion 142 has a portion 143 with a polygonal cross section. For example, the balance bar 14 is formed octagonal in this section 143. The ejection bell 13 has inside a corresponding region 133 which is also polygonal, such as octagonal, is formed. The cooperating surfaces on the polygonal portion 143 of the balance bar 14 and the polygonal portion 133 of the ejection bell 13 are used for torque transmission from the outer drill string to the inner drill string. The baffle package 9 is housed in the receptacle 83 and held between the bottom 85 of the receptacle 83 and the head-like end portion 142 of the balance bar 14. The impact package 9 clamped in this way prevents axial impacts of the outer hammer 7, which are introduced via the flushing shaft 8, from being transmitted to the compensation rod 14 and the inner drill pipe. The axial impacts generated by the outer hammer are thus transmitted only via the outer drill pipe. At the same time, the baffle package also prevents blows from the pneumatically operated downhole hammer unit from being transmitted to the outer drill string via the inner drill string. The baffle package thus ensures a largely complete decoupling of the two striking mechanisms. The decoupling is further supported by the fact that the supply bore 84 at the bottom of the receptacle 83 opens into the flushing shaft 8. Because of the high pressure with which the flushing medium is fed, formed in operation between the bottom 85 of the receptacle 83 and the baffle package, an air cushion, which provides for additional decoupling of the impact systems.

Fig. 4 zeigt schematisch das Prallpaket 9. Es besteht aus einer Abfolge von kreisringförmigen Stahlscheiben 91 und Elastomerscheiben 92. Die äusseren Scheiben des Prallpakets 9 sind Stahlscheiben. Die Elastomerscheiben 92 weisen eine Dicke r auf, die et- wa das Einfache bis etwa das Zweieinhalbfache der Dicke t der Stahlscheiben 91 beträgt. Die axiale Gesamthöhe h des Prallpakets beträgt etwa 35 mm bis etwa 105 mm. Die Elastomerscheiben 92 weisen einen Aussendurchmesser auf, der kleiner ist als derjenige der Stahlscheiben 91. Dadurch können sie sich bei der axialen Komprimierung ungehindert radial ausdehnen. Durch die kreisringförmige Ausbildung der Stahl- und Elastomerscheiben 91, 92 bleibt im Prallpaket ein zentraler Durchgang 93 frei. Dieser dient zur Aufnahme der Büchse 94, die sich vom Fussteil 95 axial erstreckt. Im montierten Zustand liegt das Fussteil 95 am Grund der Aufnahme in der Spülwelle an. Die Büchse 94 samt Fussteil besteht vorzugsweise aus Stahl. Eine axiale Bohrung 96 in der Büchse 94 gewährleistet den Durchtritt des Spülmediums durch das Prallpaket 9. Die Stahlscheiben und die Büchse dienen zur mechanischen Versteifung des Prallpakets und zur Ableitung der bei der Schlagdämpfung auftretenden Wärme. Durch die vollständig eingespannte Anordnung der Elastomerscheiben des in die Aufnahme der Spülwelle eingesetzten Prallpakets können sich die Elastomerscheiben bei der Schlagdämpfung nur kontrolliert deformieren. Die Wärmeableitung über die Stahlscheiben gewährleistet, dass die Elastomerscheiben nicht in einem fliessf ähigen Zustand übergeführt werden.Fig. 4 shows schematically the baffle package 9. It consists of a sequence of annular steel discs 91 and elastomeric discs 92. The outer discs of the baffle package 9 are steel discs. The elastomeric disks 92 have a thickness r, which is about the simple to about two and a half times the thickness t of the steel disks 91. The overall axial height h of the baffle package is about 35 mm to about 105 mm. The elastomeric disks 92 have an outer diameter which is smaller than that of the steel disks 91. As a result, they can freely expand radially during the axial compression. Due to the annular formation of the steel and elastomeric disks 91, 92 remains in the baffle a central passage 93 free. This serves to accommodate the sleeve 94 which extends axially from the foot 95. In the assembled state, the foot part 95 rests against the bottom of the receptacle in the flushing shaft. The bush 94 together with foot part is preferably made of steel. An axial bore 96 in the sleeve 94 ensures the passage of the flushing medium through the baffle package 9. The steel discs and the sleeve are used for mechanical stiffening of the baffle and for dissipating the heat occurring in the impact damping. Due to the fully clamped arrangement of the elastomer discs in the recording of the Rinsing wave used impact package, the elastomeric discs can only deform controlled in the impact damping. The heat dissipation through the steel discs ensures that the elastomer discs are not transferred in a flowable state.

Durch die Erfindung werden eine Drehschlagbohranlage mit zwei voneinander unabhängigen, entkoppelten Schlagwerken und erfindungswesentliche Komponenten vorgeschlagen. Der Betrieb einer derartigen Drehschlagbohranlage erlaubt höhere Bohrge- schwindigkeiten bei grosseren Standzeiten der Komponenten. Wegen des modularen Aufbaus der Anlage und der Komponenten sind auch bereits bestehende Drehschlagbohranlagen ohne grossere Schwierigkeiten gemäss der Erfindung umrüstbar. The invention proposes a rotary impact drilling machine with two independent, decoupled striking mechanisms and components essential to the invention. The operation of such a rotary impact drilling machine allows higher drilling speeds with longer service lives of the components. Because of the modular structure of the system and components also existing rotary drilling rigs without much difficulty according to the invention can be converted.

Claims

Patentansprüche claims

1. Spülwelle für den Einbau in ein äusseres Bohrgestänge (5) einer Drehschlag- bohranlage (I)₇ die einen an einem inneren Bohrgestänge (2) angeordneten zentralen Bohrmeissel (3) aufweist, der drehangetrieben ist und von einem Im- lochhammer (4) mit axialen Schlägen beaufschlagt wird, und eine drehangetriebene und von einem Aussenhammer (7) mit axialen Schlägen beaufschlagte Bohrkrone (6) besitzt, die derart an dem das innere Bohrgestänge (2) aufneh- menden äusseren Bohrgestänge (5) angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen Bohrmeissel (3) nacheilt, welche Spülwelle (8) einen zylindrischen Körper aufweist, an dessen axialen Endbereichen genormte Anschlussgewinde (81, 82) für die Verbindung mit dem äusseren Bohrgestänge (5) bzw. mit dem. Aussenhammer (7) vorgesehen sind, und der an seinem im montierten Zustand dem Imlochhammer (4) zugewandten Endbereich eine sacklochartige Aufnahme (83) aufweist, die mit einer Versorgungsbohrung (94) für den Imlochhammer (4) in Verbindung steht und in der ein Prallpaket (9) angeordnet ist, das eine Anzahl kreisringförmiger Stahlscheiben (91) und vorzugsweise vulkanisierter Elastomerscheiben (92) umf asst, wobei jeweils eine Elastomerscheibe (92) zwischen zwei Stahlscheiben (91) angeordnet ist.1. Rinsing shaft for installation in an outer drill pipe (5) of a rotary impact drilling system (I) _7, which has a central drill bit (3), which is rotationally driven and driven by an indenter hammer (4), arranged on an inner drill pipe (2). is loaded with axial blows, and has a rotationally driven and acted upon by an external hammer (7) with axial impacts Bohrkrone (6), which is arranged on the said inner drill string (2) receiving outer drill string (5) that they the central drill bit (3) lags behind, which rinsing shaft (8) has a cylindrical body, at its axial end portions standardized connecting threads (81, 82) for connection to the outer drill string (5) or with the. Outer hammer (7) are provided, and at its in the mounted state the Imlochhammer (4) facing end portion a blind hole-like receptacle (83) which communicates with a supply bore (94) for the Imlochhammer (4) and in which a baffle package (9) comprising a number of annular steel discs (91) and preferably vulcanized elastomer discs (92), each having an elastomer disc (92) disposed between two steel discs (91).

2. Spülwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Aufnahme (83) versehene Endbereich des Körpers einen mit einem genormten Aussengewinde (82) ausgestatteten zylindrischen Fortsatz aufweist, der zur Ver- bindung mit einer Auswurfglocke (13) des äusseren Bohrgestänges (13) ausgebildet ist, und am entgegengesetzten Endbereich des Körpers eine Sacklochbohrung mit einem genormten Innengewinde (81) vorgesehen ist.2. Flushing shaft according to claim 1, characterized in that the receptacle (83) provided with the end portion of the body having a standardized external thread (82) equipped cylindrical extension, the connection to an ejector bell (13) of the outer drill string ( 13) is formed, and at the opposite end portion of the body, a blind hole with a standardized internal thread (81) is provided.

3. Spülwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elasto- merscheiben (92) einen kleineren Äussendurchmesser aufweisen als die Stahlscheiben (91). 3. Rinsing shaft according to claim 1 or 2, characterized in that the elastomeric discs (92) have a smaller outer diameter than the steel discs (91).

4. Spülwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die axiale Höhe (r) der Elastomerscheiben (92) etwa das Einfache bis etwa das Zweieinhalbfache der axialen Höhe der Stahlscheiben (91) beträgt.4. Flushing shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the axial height (r) of the elastomeric discs (92) is about the simple to about two and a half times the axial height of the steel discs (91).

5. Spülwelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallpaket (9) eine axiale Gesamthöhe (h) von etwa 35 mm bis etwa 105 mm aufweist.5. dishwashing shaft according to claim 20, characterized in that the baffle package (9) has an axial total height (h) of about 35 mm to about 105 mm.

6. Spülwelle nach einem der Ansprüche 18 - 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallpaket (9) einen zentralen Durchgang (93) aufweist.6. rinsing shaft according to one of claims 18 - 21, characterized in that the baffle package (9) has a central passage (93).

7. Spülwelle nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallpaket (9) eine den zentralen Durchgang (93) der kreisringförmigen Stahl- und Elastomerscheiben (91, 92) durchsetzende, mit einer zentralen Bohrung (96) versehene Büchse (94) aufweist, deren Fussteil (95) sich am Boden (85) der Aufnahme (83) in der Spülwelle (8) abstützt.7. Rinse according to claim 22, characterized in that the baffle package (9) has a central passage (93) of the annular steel and elastomeric discs (91, 92) passing through, provided with a central bore (96) sleeve (94), whose foot part (95) is supported on the bottom (85) of the receptacle (83) in the flushing shaft (8).

8. Prallpaket für den Einsatz in eine Aufnahme in einer Spülwelle eines Bohrgestänges einer Drehschlagbohranlage mit Aussenhammer und Imlochhammer, umfassend eine Abfolge einer Anzahl kreisringförmiger Stahlscheiben (91) und vorzugsweise vulkanisierter Elastomerscheiben (92), wobei jeweils eine Elastomerscheibe (92) zwischen zwei Stahlscheiben (91) angeordnet ist.8. Impact package for use in a receptacle in a flushing shaft of a drill pipe of a rotary hammer drill with external hammer and downhole hammer, comprising a sequence of a number of annular steel discs (91) and preferably vulcanized elastomeric discs (92), wherein in each case an elastomeric disc (92) between two steel discs ( 91) is arranged.

9. Prallpaket nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerscheiben (92) einen kleineren Aussendurchmesser aufweisen als die Stahlscheiben (91).9. impact package according to claim 8, characterized in that the elastomeric discs (92) have a smaller outer diameter than the steel discs (91).

10. Prallpaket nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe (r) der Elastomerscheiben (92) etwa das Einfache bis etwa das Zweieinhalbfache der axialen Höhe der Stahlscheiben (91) beträgt.10. baffle package according to claim 8 or 9, characterized in that the axial height (r) of the elastomeric discs (92) is about the simple to about two and a half times the axial height of the steel discs (91).

11. Prallpaket nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallpaket (9) eine axiale Gesamthöhe (h) von etwa 35 mm bis etwa 105 mm aufweist. 11 impact package according to claim 10, characterized in that the baffle package (9) has an overall axial height (h) of about 35 mm to about 105 mm.

12. Prallpaket nach einem, der Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallpaket (9) einen zentralen Durchgang (93) aufweist.12. baffle package according to one of the claims 8 - 11, characterized in that the baffle package (9) has a central passage (93).

13. Prallpaket nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallpaket (9) eine den zentralen Durchgang (93) der kreisringförmigen Stahl- und Elastomerscheiben (91, 92) durchsetzende, mit einer zentralen Bohrung (96) versehene metallische Büchse (94) aufweist, deren Fussteil (95) deren Fussteil eine äussere Stahlscheibe bildet.13 baffle package according to claim 12, characterized in that the baffle package (9) has a central passage (93) of the annular steel and elastomeric discs (91, 92) passing through, provided with a central bore (96) metallic sleeve (94) whose foot part (95) whose foot part forms an outer steel disc.

14. Prallpaket nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse aus Stahl besteht.14. baffle package according to claim 13, characterized in that the bush is made of steel.

15. Drehschlagbohranlage mit einem an einem inneren Bohrgestänge (2) angeord- neten zentralen Bohrmeissel (3), der drehangetrieben und von einem Irnloch- hammer (4) beaufschlagt ist, und einer Bohrkrone (6), die drehangetrieben und von einem eigenen Aussenhammer (7) mit Axialschlägen beaufschlagt ist und derart an einem das innere Bohrgestänge (2) aufnehmenden äusseren Bohrgestänge (5) angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen Bohrmeissel (3) nacheilt, wobei Mittel (8, 9) zur Entkopplung der vom Imlochhammer (4) und der vom Aussenhammer (7) erzeugten Axialschläge vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Entkopplung der Axialschläge von einem Prallpaket gemäss einem der Ansprüche 8 - 14 gebildet sind.15. A rotary hammer drill rig with a central drill bit (3) arranged on an inner drill string (2), which is rotationally driven and acted upon by an irrigation hammer (4), and a drill bit (6) which is rotationally driven and driven by a separate external hammer (3). 7) is subjected to axial strokes and is arranged on an inner drill string (2) receiving outer drill pipe (5) that it lags from the central drill bit (3), wherein means (8, 9) for decoupling from the Imlochhammer (4 ) and the axial hammer generated by the outer hammer (7) are provided, characterized in that the means for decoupling the Axialschläge of a baffle package according to one of claims 8 - 14 are formed.

16. Drehschlagbohranlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das16. Rotary hammer drill according to claim 15, characterized in that the

Prallpaket in einer Spülwelle gemäss einem der Ansprüche 1 - 7 angeordnet ist.Impact package in a flushing wave according to one of claims 1-7 is arranged.

17. Drehschlagbohranlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenhammer (7) hydraulisch betrieben ist.17. Rotary hammer drill according to claim 15 or 16, characterized in that the outer hammer (7) is hydraulically operated.

18. Drehschlagbohranlage nach einem der Ansprüche 15 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Imlochhammer (4) pneumatisch betrieben ist. 18. Rotary hammer drill according to one of claims 15 - 17, characterized in that the Imlochhammer (4) is pneumatically operated.

19. Verfahren zum Betrieb einer Drehschlagbohranlage (1) mit einem an einem inneren Bohrgestänge (2) angeordneten zentralen Bohrmeissel (3), der drehangetrieben wird und von einem Imlochharnmer (4) mit axialen Schlägen beauf- schlagt wird, und mit einer drehangetriebenen und von einem Aussenhammer19. Method for operating a rotary impact drilling rig (1) with a central drill bit (3) arranged on an inner drill string (2), which is rotated and is impacted by an in-hole hammer (4) with axial impacts, and with a rotary driven and an external hammer

(7) mit axialen Schlägen beaufschlagten Bohrkrone (6), die derart an einem das innere Bohrgestänge aufnehmenden äusseren Bohrgestänge angeordnet ist, dass sie gegenüber dem zentralen Bohrmeissel nacheilt, wobei die axialen Schläge des Imlochhammers (4) und des Aussenhammers (7) weitgehend von- einander entkoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entkopplung der axialen Schläge des Imlochhammers (4) und des Aussenhammers (7) ein eingespanntes Prallpaket (9) verwendet wird, das aus einem Verbund aus kreisringförmigen Stahlscheiben (91) und Elastomerscheiben (92) zusammengesetzt wird, wobei jeweils eine Elastomerscheibe (92) zwischen zwei Stahlschei- ben (91) angeordnet wird. (7) axially impacted drill bit (6) disposed on an inner drill string receiving outer drill pipe such that it lags the central drill bit, the axial impacts of the downhole hammer (4) and outer hammer (7) being largely of - be decoupled from each other, characterized in that for the decoupling of the axial impacts of the Imlochhammers (4) and the outer hammer (7) a clamped impact package (9) is used, which consists of a composite of annular steel discs (91) and elastomer discs (92) is assembled, wherein in each case an elastomeric disc (92) between two steel discs (91) is arranged.