DE1888608U - Vorrichtung zum Niederbringen \on Bohrlochern im luft spulverfahren - Google Patents

Description

S^ RA. &51

R 23 j^Sytg&isuSftase Unterlage (Beschreibung und Schufzanspr.) tsf dte zuletzt eingereichte; sis weicht von ds." "'

p) g

fassung tier unprCno!.':!) einy.-^lch'-sn Unterlagan ab. Die rechtliche Beck·,'!:··"· Die ursri'ünc'lic!-, c.ii>-.sic;.tin ü.iiriacön befinden sich In den Am!v:I;·,-!. S ■ , .·;-". ..-*,. eines rscJ-.iiichsn Inviresiss gsbüiircnfrci eingesehen werden. Auf Antrag woiiion hi^vc-a euch ',»„*:₍.,-.., .... negative zu den üblichen Preisen geliefert. Peutsche? Pgtenfarnt, Qebrauchsmusfer-

Gebrauohamuster - AnmeldunS;

Rheinische Braunkohlenwerke AG., Köln, Kaiser-Friedrich-Ufer

'♦Vorrichtung zum Wiederbringen von Bohrlöchern im Luftspülverfahren .^w

Zum Niederbringen von Bohrlöchern, z, B. zum Herstellen von Brunnei bohrungen zur Absenkung des Grundwasserspiegels im Braunkohlen·^ tagebau* werden vielfach Saugbohrgeräte verwendet, Da jedoch bei grossen Tiefen ab etwa 200 m der Bohrfortschritt nur sehr gering ist, wird die sogenannte Mischluftspülung verwendet, bei der in das Bohrgestänge Pressluft eingeblasen wird, die den erforderlichen Auftrieb für das Bohrgut bewirkt. Die Bohrleist ist dabei abhängig von der Luftmenge und der Sinblastiefej die Sinblastiefe hinwiederum von dem durch einen Kompressor erzeugten Luftdruck,

Die bisher verwendeten Bohrgestänge, die aus Schüssen von etwa 3 m Länge zusammengesetzt sind, tragen an ihrer Auseenwand zwei um 180° gegeneinander versetzte Luftleitungen, die bei einer lichten Weite des Bohrgestänges von 200 mm etwa eine lichte Weite von 40 mm aufweisen können. Die einzelnen den Schüssen des Bohrgestänges entsprechenden Rohrabschnitte dieser Luftleitungen müssen beim Ansetzen jedes Schusses an das Bohrgestänge selbstverständlich genau mit den bereits daran befindlichen Luftleitungen zur Deckung gebracht werden. Dabei wird

immer nur eine Luftleitung an den Kompressor angeschlossen, weil die luftführende Leitung durch eine angeordnete Düse nur so lange Pressluft in das mit Wasser gefüllte Gestängerohr einblasen kann, wie der mit der Taufe grosser werdende Wasserdruck kleiner ist als der Druck, mit dem die Luft in das Bohrgestänge eingeblasen wird. Sobald die Düse mit fortlaufendem Bohrvorschritt eine Taufe erreicht, bei der der Druck der Wassersäule grosser ist als der Druck der ressluft, kann keine Luft mehr aus der Luftleitung in das Bohrgestänge austreten· Es muss mithin spätestens in einer Taufe, bei der der Druck der Wassersäule und der der Pressluft gleich gross sind, die Luftzufuhr auf eine Blasdüse umgestellt werden, die weniger tief angeordnet ist, sich also in einem Befreien befindet, in dem der Druck der Pressluft den der Wassersäule noch übersteigt. Das geschieht in der Weise, dass beim Nachsetzen eines Schusses die Mitnehmerstange um 180° verdreht angeflanscht wird, wodurch die vorher tot liegende Luftleitung, die in einer geringeren Taufe eine Blasdüse aufweist, mit dem Kompressor verbunden wird.

Die Verwendung von zwei am Bohrgestänge angebrachten Luftleitungen setit voraus, dass die Verbindung der einzelnen Schüsse des Bohrgestänges über Plansche erfolgt, um auf diese Weise zu erreichen, dass die einzelnen Abschnitte der Luftleitungen genau miteinander fluchten und somit eine durchgehende Verbindung hergestellt ist. Diese Planschverbindung ist nachteilig, insbesondere deshalb, weil sie einen erheblichen Arbeitsaufwand erfordert. Einfacher wäre eine Schraubverbindung^, die Jedoch,, solange zwei Luftleitungen verwendet werden, nicht anwendbar ist, *eil dabei keine Gewähr dafür gegeben ist, daß die einzelnen Abschnitte der Luftleitungen beim

Zusammenschrauben der einzelnen Schüsse genau miteinander fluchten und somit eine durchgehende Verbindung herstellen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen Nachteil zu beseitigen. Sie schlägt vor, dass die Bohrgestängeschüsse unmittelbar miteinander verschraubt und die beiden einander zugekehrten Enden derselben umlaufende Kragen, Flansche oder dgl, tragen, die in montiertem Zustand einen vom Gestängeinnenraum getrennten, umlaufenden geschlossenen Raum bilden, und die so an jeder Verbindungsstelle gebildeten Ringräume über nur eine vom Bohrgestänge getragene Luftleitung miteinander verbunden sind, wobei die die Luftleitung mit dem Gestängeinnenraum verbindenden Düsen in Abhängigkeit von Luft- und Wasserdruck öffnen und sohliessen, Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Düsen in besonderen, das G_estänge aussen umgreifenden Ringkammern angeordnet sein, die ihrerseits mit der Luftleitung in Verbindung stehen. Die DUsen sind zweckmässig in der Weise ausgebildet, dass sie jeweils aus einem innerhalb eines Ventilgehäuses angeordneten Differentialkolben bestehen, innerhalb dessen ein weiterer Kolben verschiebbar angeordnet ist, beide Kolben rückseitig durch Pressluft, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von öl, und stirnseitig durch den Druck der im Bohrgestänge stehenden Wassersäule beaufschlagt und mir vorzugsweise zur Kolbenachse radialen Luftdurchlassöffnungen versehen sind, die in Abhängigkeit von der durch die Druckverhältnisse bestimmten Relativstellung der Kolben zueinander und deren Stellung im Ventilgehäuse mit einer Luftdurchlassöffnung fluchten oder dieser gegenüber schoben sind, wodurch das Sinströmen von Pressluft in das Bohrgestänge entweder zugelassen oder unterbrochen wird, ^tarch diese Ausbildung der Düse

τ ■ ■: J

-A-

wird erreicht, dass bei einer vorherbestimmten Taufe die Düse den Lufteintritt selbsttätig freigibt. Weiterhinwird in den Fällen, in denen der Wasserdruck, der auf die DUse einwirkt, grosser ist als der Luftdruck, ein Etnfliessen des Wassers in die Luftleitung verhindert. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, nur eine Luftleitung vorzusehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge-; stellt,t Is zeigen:

Fig, 1 das Schema einer Gesamtanordnung zum Fiederbringen von Bohrlöchern nach dem Luftspülverfahren, in Seitenansicht,

Pig, 2 einen Abschnitt des Bohrgestänges mit Luftzuführung und Einblasdüse im Längsschnitt,

Pig, 3 bis

5 verschiedene Betriebsstellungen der Blasdüse, im Längsschnitt ·

Zum Niederbringen des Bohrloches 10 dient ein Bohrgestänge 11, an dessen unterem Ende eine in der Zeichnung nicht dargestellte Bohrkrone angebracht ist. Das Bohrgut wird durch das Bohrgestänge nach oben gefördert. In dem Bohrgestänge befindet sich ein Luft- Wasser-Gemisch. Es wird durch einen Drehtisch 12 angetrieben. Seitlich am Bohrgestänge ist die Luftleitung 13 angeordnet, durch die Pressluft zu einer der Düsen 14 und von dort in das Innere des Bohrgestänges 11 strömt. Die Düsen 14» 14a, 14b sind in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel soll die obere Düse 14 unterhalb der Brdoberfläche in einer Taufe von 20 m, die Düse Ha in einer Taufe von 100 m und die Düse Hb in einer Taufe von 180 m angeordnet sein.

Die Wahl des Abstandes richtetsioh dabei nach dem Druck der Pressluft.

Die Pig« 2 zeigt im grösseren Maßstab einen Abschnitt des stänges 11, der über ein Schraubgewinde 15 mit einem Schuss 16 verbunden ist. Letzterer nimmt die Düse 14 auf. Der Bohrgestängeabschnitt 11 ist an beiden Enden mit einem umlaufenden Kragen, Plansch oder dgl, 17 versehen. Der Abschnitt 16 mit der Ringkamaer 23 zur Aufnahme der Düse H trägt ebenfalls an seinem Snde einen umlaufenden Kragen 18, In diesen Kragen 17, 18 sind umlaufende, nutförmige Vertiefungen 19» 20 angebracht, so daß sich an den Verbindungsstellen der einzelnen Bohrgestängeabschnitte ein umlaufender Ringraum ergibt. Am Bohrgestängeabschnitt 11 ist aussen und zu diesem paralleverlaufend ein Luftrohr 21 angebracht, das am Kragen 17 befestigt und über eine Bohrung mit der darin befindlichen ^usnehmung 19 verbunden ist. Der Bohrgestängeschuss 16 trägt ebenfalls ein Luftrohr 22,

au»

das an seinem oberen Ende in die Ausnehmung 20 des Kragens 18 mündet. Die Luftrohre 21 und 22 sind somit über den von den Ausnehmungen 19 und 20 gebildeten Ringraum miteinander verbunden, und zwar unabhängig davon, um welches Iflass gegeneinander versetzt sie in diesen Ringraum 18, 19 einmünden.

Die Pig. 3 bis 5 zeigen Einzelheiten des im Ringraum 23 angeordneten Blasventils,

Das Ausführungsbeispiel geht davon aus, dass Luft mit 20 atü verwendet wird. Damit liegt die imcimale Einblastiefe mit 200 m. Weiterhin sollen die Sinblasdüsen bei einer Taufe von 100 m Öffnen, im

Verlauf des weiteren Sohrvorschrittes und damit "bei Bunehmender Taufe offen "bleiben und schliesslich "bei einer Taufe von 200 m schliessen.

In der Ringkammer 23 beträgt somit der Luftdruck 20 atü, Dieser Luftdruck wirkt auf die Ringfläche F1 des Differentialkolbens 25 und über eine Bohrung 26 im Differentialkolben auch auf die '"ückfläche 28 eines weiteren Kolbens 27 ein, der im Kolben 25 verschiebbar angeordnet ist_f Dabei kann bei 24 Öl zwischengeschaltet sein. Auf diese Weise lassen sich die Dichtungsprobleme besser beherrschen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kolbenfläche F2 als Summe der zum Rohrinneren gerichteten Stirnflächen der Kolben 25 und 27 doppelt so gross wie die Ringfläche F1 an der Rückseite des Kolbens 25, Bis die Blasdüse eine Taufe von 100 m erreicht, ist die aus dem Luftdruck resultierende Kraft - 20 mal Rtogfläche F1 - grosser als der Wasserdruck auf die Fläche F2, Der Kolben 25 wird somit in Pfeilrichtung 29 in Richtung auf das Bohrgestänge gedrückt. Der Kolben 27 wird ebenfalls in Pfeilrichtung 29 durch den Luftdruck, und in Pfeilrichtung 30, also in entgegengesetzter Richtung durch den Druck des im Bohrgestänge befindlichen Wassers beaufschlagt. Solange der Luftdruck grosser ist, wird der Kolben 27 in Pfeilrichtung 29 verschoben bzw. in seiner rechten Extremlage gehalten. Mithin ist in Taufen von 0 bis 100 m gemäss Fig, 3 der Zeichnung ein Überströmen von Luft aus dem Ringraum 23 durch den Kanal 31 im Kolbengehäuse 32 und die Leitung 33 im Kolben 25 sowie die Durchbrechung 34 im Kolben 27 und von dort in das Innere des Bohrgestänges nicht möglich. Mit zunehmender Taufe über 100 m hinaus jedoch wird die Kraft, die aus dem Wasserdruck und der Fläche F2 resultiert, grosser als die Kraft aus dem Luftdruck und der ^ingfläche F1, Der Kolben 25 wandert somit in Pfeilrichtung 30 nach aussen, in der Zeichnung also nach links. Der Kolben 27 be-

hält dabei seine relative Lage zum Kolben 25. Wenn der Kolben 25 seine linke Extremlage erreicht hat, sind, wie Pig· 4 erkennen lässt, die Leitungen 31» 33 und 34 miteinander verbunden, so dass Pressluft aus dem Ringraum 23 über die genannten Kanäle in das Innere des Bohrgestänges strömen kann. Wird die Zufuhr von Pressluft, z. B. auf Grund einer Störung am Kompressor, unterbrochen, dann überwiegt der Druck der Wassesäule und der Kolben 27 wandert innerhalb des Kolbens 25 ebenfalls in Pfeilrichtung 30, wodurch, wie Fig. 5 zeigt, die Verbindung 33» 34 unterbrochen wird. Es kann somit kein Wasser in den Ringraum 23 und damit in die Leitung 13» 21, 22 einströmen,.Die Verschiebung des Kolbens 27 nach links in die in Fig. 5 der Zeichnung dargestellte Lage findet auch bei aufrecht erhaltener Pressluftzufuhr statt, sobald die Taufe 200 m übersteigt, da dann der Druck der Wassersäule grosser ist als jener der Pressluft.

Claims (1)

1. RA.051496«22.1.64 Q

   Schutzansprtiche

   1, Vorrichtung zum Niederbringen von Bohrlöchern im Luftspülverfahren, "bestehend aus dem eigentlichen Bohrgestänge und daran geführten Luftleitungen, die mit in den Gestängeinnenraum mündenden Blasdüsen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrgestängeabschnitte (11) unmittelbar miteinander verschraubt und die "beiden einander zugekehrten Enden derselben umlaufende Kragen, Flansche oder dgl, (17» 18) tragen, die in montiertem Zustand einen vom Gestängeinnenraum getrennten, umlaufenden geschlossenen Raum (19, 20) bilden, und die so an jeder Verbindungsstelle gebildeten Ringraum über eine vom Bohrgestänge getragene Luftleitung (21, 22) miteinander verbunden sind, wobei die die Luftleitung mit dem Gestängeinnenraum verbindenden Düsen (H) in Abhängigkeit von Luft- und Wasserdruck öfflen und schliessen,

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (H)in besonderen, das Gestänge aussen umgreifenden Ringkammern (23) angeordnet sind, die ihrerseits mit der Luftleitung (21, 22) in Verbindung stehen,

   3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14) jeweils aus einem innerhalb des Ventilgehäuses (32) angeordneten Differentialkolben (25) bestehen, innerhalb dessen ein weiterer Kolben (27) verschiebbar angeordnet ist, beide Kolben (25, 27) rückseitig durch Pressluft, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von öl, und stirnseitig durch den Druck der im Bohrgestänge stehenden Wassersäule beaufschlagt und mir vorzugsweise zur Kolbenachse radialen Luftdurchlassoffnungen (33, 34) versehen sind,

   die in Abhängigkeit von der durch die Druckverhältnisse bestimmten Relativstellung der Kolben (25» 27) zueinander und deren Stellung im Ventilgehäuse (32) mit einer Luftdurchlassöffnung fluchten oder dieser gegenüber verschoben sind und entsprechend das Einblasen von Pressluft in das Bohrgestänge zulassen oder sperren.