DE19732480C1

DE19732480C1 - Hydraulic drill with flushing feed

Info

Publication number: DE19732480C1
Application number: DE1997132480
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Klemm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2017-07-30

Abstract

The drill has a hydraulic drive impact head (23) with a tubular insertion end (15) to which a drill shank is rotatably mounted. The insertion end has a rotary drive (10) and a flushing tube (28) with a piston (24) which extends through an inner wall (17) of the seal (31) mounted in the insertion end. The seal fits axially movable and rotatably in a ring groove (30) in the flushing tube.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einer hydraulischen Schlagvorrichtung, durch die ein Spülrohr hindurchgeht.The invention relates to a drilling device with a hydraulic impact device through which a flushing pipe goes through.

Erdbohrungen werden in der Regel spülend durchgeführt, wobei ein flüssiges Spülmedium in das Bohrgestänge ein geleitet wird, das an der Bohrlochsohle austritt und das abgelöste Bohrgut zurückspült. Wenn das Bohrge stänge drehend und schlagend angetrieben wird, befindet sich an dem rückwärtigen Bereich des Bohrgestänges ein Spülkopf, der drehfest gehalten wird, während sich das Bohrgestänge dreht. An diesen Spülkopf ist eine Schlauchleitung zur Zuführung des Spülmediums ange schlossen. Solche Spülköpfe unterliegen einem hohen Verschleiß und sie müssen regelmäßig ausgewechselt wer den. Earth bores are usually flushed out, taking a liquid drilling fluid into the drill string is directed, which emerges at the bottom of the borehole and the detached drillings are washed back. If the Bohrge rod is driven rotating and striking at the rear of the drill pipe Flushing head, which is held against rotation while the Drill pipe rotates. There is one on this flushing head Hose line for supplying the flushing medium closed. Such flushing heads are subject to a high level Wear and tear and they need to be replaced regularly the.

Aus DE 24 28 236 C2 ist eine hydraulische Schlagvor richtung bekannt, bei der ein Spülrohr durch die Schlagvorrichtung hindurchgeht. Der Kolben der Schlag vorrichtung ist mit einer Bohrung für den Durchgang des Spülrohres versehen. Das Spülrohr ragt in ein Einsteck ende hinein, das als Amboß für den Kolben der Schlag vorrichtung dient. An diesem Einsteckende ist das Bohr gestänge befestigt. Auf diese Weise kann ein Spülmedium in das Bohrgestänge gedrückt werden, ohne daß ein dreh barer Spülkopf vorhanden ist. Schwierigkeiten bereitet es jedoch, das Ende des Spülrohres gegen die Innenwand des Einsteckendes abzudichten.From DE 24 28 236 C2 is a hydraulic impact device direction known, in which a flushing pipe through the Impact device passes. The piston the blow device with a hole for the passage of the Provide flushing pipe. The flushing pipe protrudes into an insert end in, that as an anvil for the piston the blow device serves. The drilling is at this insertion end linkage attached. In this way, a flushing medium be pushed into the drill pipe without turning bar rinsing head is available. Creates difficulties it, however, the end of the flush pipe against the inner wall to seal the insertion end.

In DE 37 28 269 C1, von der der Oberbegriff des Patent anspruchs 1 ausgeht, ist eine Bohrvorrichtung beschrie ben, bei der das Spülrohr in eine Längsbohrung des Ein steckendes hineinragt und dort mit einer sphärischen oder trapezförmigen Erweiterungen versehen ist, an der ein Dichtring angebracht ist, welcher den Spalt zwischen Spülrohr und Bohrung abdichtet.In DE 37 28 269 C1, of which the preamble of the patent claims 1 goes out, a drilling device is described ben, in which the flushing pipe in a longitudinal bore of the Ein stuck in and there with a spherical or trapezoidal extensions is provided on the a sealing ring is attached, which the gap between Rinsing pipe and bore seals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvor richtung zu schaffen, die ohne äußeren Spülkopf auskommt und die Abdichtung eines Spülrohrs gegen das Einsteckende bei hoher Lebensdauer ermöglicht.The invention has for its object a Bohrvor to create a direction that does not require an external flushing head and the sealing of a flushing pipe against the insertion end with a long service life.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved with the invention the features specified in claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung trägt das Spülrohr einen axial verschiebbaren, drehbar ange ordneten Dichtkörper, der an der Innenwand des Ein steckendes angreift. Durch die axiale Verschiebbarkeit des Dichtkörpers auf dem Spülrohr wird erreicht, daß Axialbewegungen, die das Einsteckende infolge der Schläge ausführt, keinen wesentlichen Abrieb verur sachen. Vielmehr kann der Dichtkörper die durch den Schlag verursachte Axialbewegung des Einsteckendes mit machen. Die Relativbewegung findet somit zwischen Dichtkörper und Spülrohr statt, wo die Dichtwirkung durch einen großflächigen Kontakt über eine relativ lange axiale Strecke hervorgerufen wird, und nicht durch einen Anpreßdruck. Der Dichtkörper wird von dem Einsteckende nicht nur in axialer Richtung (in Schlag richtung) mitgenommen, sondern er kann sich auch auf dem Spülrohr drehen und von dem Einsteckende drehend mitgenommen werden. Durch diese lose Lagerung des Dichtkörpers auf dem Spülrohr wird die mechanische Be lastung des Dichtkörpers durch Schlag- und Drehbewe gungen verringert, so daß die Spüldichtung trotz der rauhen Betriebsverhältnisse eine hohe Lebensdauer hat.In the drilling device according to the invention Flushing pipe an axially displaceable, rotatable arranged sealing body, which on the inner wall of the A stuck attacks. Due to the axial displacement of the sealing body on the flushing pipe is achieved that Axial movements that result from the insertion Strikes, does not cause significant abrasion stuff. Rather, the sealing body through the Impact caused axial movement of the insertion end with do. The relative movement thus takes place between Sealing body and flush pipe instead of where the sealing effect through a large-area contact over a relative long axial distance is caused, and not by a contact pressure. The sealing body is from the Insert end not only in the axial direction (in impact direction), but it can also move on rotate the irrigation tube and rotate from the insertion end get picked up. Through this loose storage of the Sealing body on the flushing pipe is the mechanical loading loading of the sealing body due to impact and rotation conditions reduced, so that the flush seal despite the rough operating conditions has a long service life.

Vorzugsweise hat der Dichtkörper eine konvex gekrümmte Außenfläche. Durch eine solche sphärische Ausbildung des Dichtkörpers wird eine hohe Anpassungsfähigkeit an Fehlausrichtungen des Spülrohres in Bezug auf das Ein steckende erreicht.The sealing body preferably has a convex curvature Outside surface. Through such spherical training the sealing body is highly adaptable Misalignment of the purge pipe in relation to the on reached stuck.

Der Dichtkörper kann in einer umlaufenden Nut des Spül rohres sitzen, deren Breite größer ist als diejenige des Dichtkörpers, so daß die erforderliche Verschieb barkeit gewährleistet ist. Das Übermaß der Nutbreite sollte so groß sein, wie der maximal bei einem Schlag zu erwartende Vorschub des Einsteckendes.The sealing body can be in a circumferential groove of the flush sit tube, the width of which is greater than that of the sealing body, so that the required displacement availability is guaranteed. The excess of the groove width should be as large as the maximum in one stroke expected feed of the insertion end.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greift der Dichtkörper mit einem Dichtring an der In nenwand des Einsteckendes an. Während der Dichtkörper aus einem starren Material besteht, besteht der Dicht ring aus elastischem Material, das gegen die Innenwand des Einsteckendes gedrückt wird. Der Dichtring liegt also mit erheblicher Reibung an dem Einsteckende an. Da der Dichtkörper mit dem Einsteckende mitgeht, findet keine wesentliche Relativbewegung zwischen beiden statt, mit der Folge, daß kein wesentlicher Abrieb am Dichtring auftritt. Das Material des Dichtkörpers sollte einen geringen Reibungskoeffizienten mit dem Material des Spülrohres haben. Ein geeignetes Material für den Dichtkörper ist z. B. Teflon. Das Spülrohr be steht aus Stahl oder Kunststoff.According to a preferred embodiment of the invention grips the sealing body with a sealing ring on the In inner wall of the insertion end. During the sealing body consists of a rigid material, the seal is made ring made of elastic material against the inner wall of the insertion end is pressed. The sealing ring lies So with considerable friction at the insertion end. There the sealing body goes with the insertion end no significant relative movement between the two instead, with the result that no significant abrasion on Sealing ring occurs. The material of the sealing body should have a low coefficient of friction with the Have the material of the flushing pipe. A suitable material for the sealing body is z. B. Teflon. The flushing pipe be is made of steel or plastic.

Zweckmäßigerweise sitzt der Dichtring in einer Ringnut des Dichtkörpers, und er ist an seiner Innenfläche dem Druck im Innern des Spülrohres ausgesetzt. Dadurch wird erreicht, daß der Dichtring bei Abrieb stets von dem Druck des Spülmediums nach außen nachgedrückt und somit nachgestellt wird.The sealing ring expediently sits in an annular groove of the sealing body, and it is on its inner surface Pressure exposed inside the flushing pipe. This will achieved that the sealing ring is always worn by the Pressure of the flushing medium pressed outwards and thus is adjusted.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.The following is with reference to the drawings an embodiment of the invention explained in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Bohrvorrichtung und Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a drilling device and

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die Einzelheiten II aus Fig. 1. Fig. 2 in an enlarged scale the detail II in FIG. 1.

Die Bohrvorrichtung weist einen Drehantrieb 10 auf. Ein hydraulischer Drehmotor 11 treibt über ein Getriebe 12 eine in einem Gehäuse 13 gelagerte Buchse 14, die eine innere Keilverzahnung aufweist. Durch das Gehäuse 13 führt das Einsteckende 15 hindurch, das eine längslau fende Keilverzahnung 16 aufweist, welche mit der Keil verzahnung der Buchse 14 in Eingriff steht. Das Ein steckende 15 ist in der Buchse 14 mit axialem Spiel gelagert, so daß es sich axial in Grenzen bewegen kann. The drilling device has a rotary drive 10 . A hydraulic rotary motor 11 drives a bushing 14 , which is mounted in a housing 13 and has internal splines, via a gear 12 . Through the housing 13 , the insertion end 15 passes through, which has a longitudinal splined toothing 16 which engages with the spline of the socket 14 . The one stuck 15 is mounted in the socket 14 with axial play, so that it can move axially within limits.

Das Einsteckende 15 ist rohrförmig ausgebildet, d. h. es weist eine Bohrung auf, deren Innenwand mit 17 bezeich net ist. Das untere Ende des Einsteckendes 17 ist mit einem Innengewinde 18 und einem Außengewinde 19 ver sehen. In das Innengewinde 18 ist ein inneres Bohrrohr 20 eingeschraubt. Auf das Außengewinde 19 ist ein Aus wurfstück 21 aufgeschraubt, das mit einem nicht darge stellten äußeren Bohrgestänge verbunden ist. Die Stirn wand 22 des Einsteckendes 15 bildet eine Schlagüber tragungsfläche, mit der Schläge sowohl auf das Innen rohr 20 als auch auf das Außenrohr übertragen werden.The insertion end 15 is tubular, ie it has a bore, the inner wall of which is denoted by 17 . The lower end of the insertion end 17 is seen with an internal thread 18 and an external thread 19 . An inner drill pipe 20 is screwed into the internal thread 18 . On the external thread 19 , a throwing piece 21 is screwed on, which is connected to an external drill pipe, not shown. The end wall 22 of the insertion end 15 forms a shock transmission surface with which blows are transmitted to both the inner tube 20 and the outer tube.

An dem Gehäuse 13 des Drehantriebs 10 ist eine Schlag vorrichtung 23 befestigt. Diese Schlagvorrichtung ent hält einen Schlagkolben 24, der in einem Zylinder 25 hin- und herbewegbar ist. Die Steuerung des hydrau lischen Schlagkolbens 24 erfolgt durch einen (nicht dargestellten) Steuerkolben. Die Einzelheiten der Schlagvorrichtung 23 sind aus Gründen der Übersicht lichkeit nicht dargestellt. Die Schlagvorrichtung 23 arbeitet generell in gleicher Weise wie diejenige von DE-PS 24 28 236.On the housing 13 of the rotary drive 10 , a striking device 23 is attached. This striking device holds a striking piston 24 , which can be moved back and forth in a cylinder 25 . The control of the hydraulic percussion piston 24 is carried out by a control piston (not shown). The details of the striking device 23 are not shown for reasons of clarity. The striking device 23 generally works in the same way as that of DE-PS 24 28 236.

Das rückwärtige Ende des Gehäuses der Schlagvorrichtung 23 ist mit einem Kopfstück 26 abgeschlossen, das einen Anschluß 27 für die Zufuhr von Spülmedium aufweist. Das Kopfstück 26 ist mit der Schlagvorrichtung 23 leicht lösbar verbunden, so daß es auf einfache Weise ausge wechselt werden kann. Das Kopfstück 26 ist gegenüber der Schlagvorrichtung 23 nicht drehbar.The rear end of the housing of the impact device 23 is closed with a head piece 26 which has a connection 27 for the supply of flushing medium. The head piece 26 is easily detachably connected to the striking device 23 , so that it can be changed out in a simple manner. The head piece 26 is not rotatable relative to the striking device 23 .

Von dem Kopfstück 26 erstreckt sich ein Spülrohr 28 axial durch die Schlagvorrichtung 23 hindurch bis in das Innere des Einsteckendes 15. Der Kolben 24 ist mit einer durchgehenden Bohrung 29 versehen, durch die das Spülrohr 28 mit Spiel hindurchgeht. Im Innern des Ein steckendes 15 befindet sich das freie Ende des Spülroh res 28. Hier ist das Spülrohr mit einer umlaufenden Nut 30 versehen, in der ein das Spülrohr umgebender Dicht körper 31 sitzt.A flushing pipe 28 extends axially from the head piece 26 through the striking device 23 into the interior of the insertion end 15 . The piston 24 is provided with a through bore 29 through which the flushing pipe 28 passes with play. Inside the plug 15 is the free end of the rinsing tube res 28th Here, the flushing pipe is provided with a circumferential groove 30 , in which a sealing body 31 surrounding the flushing pipe is seated.

Die Einzelheiten der Dichtung sind in Fig. 2 darge stellt. Der Dichtkörper 31 besteht aus zwei gegeneinan dergesetzten Halbschalen, die von einem Dichtring 32 umspannt und zusammengehalten werden. Alternativ hierzu kann der Dichtkörper 31 auch einstückig ausgebildet sein. Der Dichtkörper besteht aus Teflonmaterial und er ist in der Nut 30 axial zum Spülrohr 28 verschiebbar.The details of the seal are shown in Fig. 2 Darge. The sealing body 31 consists of two half shells against each other, which are spanned by a sealing ring 32 and held together. Alternatively, the sealing body 31 can also be formed in one piece. The sealing body consists of Teflon material and it is axially displaceable in the groove 30 to the flushing pipe 28 .

Der Dichtkörper 31 hat eine glatte zylindrische Innen fläche 33, mit der er auf dem Nutgrund gleitet. Die Außenfläche 34 ist konvex bzw. sphärisch gekrümmt. Am Äquator befindet sich eine umlaufende Ringnut 35, in der der Dichtring 32 sitzt. Der Dichtring 32 steht in reibendem Kontakt mit der Innenwand 17 des Einsteck endes 15.The sealing body 31 has a smooth cylindrical inner surface 33 with which it slides on the groove base. The outer surface 34 is convexly or spherically curved. At the equator there is a circumferential annular groove 35 in which the sealing ring 32 is seated. The sealing ring 32 is in frictional contact with the inner wall 17 of the insertion end 15th

An der Innenfläche des Dichtkörpers 31 ist eine um laufende Nut 36 vorgesehen, in die Bohrungen 37 einmün den, welche in der Wand des Spülrohres 28 vorgesehen sind. Von der Nut 36 erstrecken sich radiale Bohrungen 38 durch den Dichtkörper zum Grund der Ringnut 35. Durch die Bohrungen 37,38 und die Nut 36 ist sicherge stellt, daß die Innenseite des Dichtringes 32 immer dem Druck im Innern des Spülrohrs 28 ausgesetzt ist. Wenn der Dichtring 32 einem Abrieb unterliegt, wird er durch diesen Druck nach außen gedrückt, so daß stets für eine sichere Anlage des Dichtrings an der Innenwandfläche 17 gesorgt ist.On the inner surface of the sealing body 31 , a running groove 36 is provided, into which the holes 37 are provided, which are provided in the wall of the flushing pipe 28 . Radial bores 38 extend from the groove 36 through the sealing body to the base of the annular groove 35 . Through the bores 37 , 38 and the groove 36 is sicherge that the inside of the sealing ring 32 is always exposed to the pressure inside the flushing tube 28 . If the sealing ring 32 is subject to abrasion, it is pressed outwards by this pressure, so that the sealing ring is always securely seated on the inner wall surface 17 .

Beim Betrieb der Bohrvorrichtung wird dem Kopfstück 26 Spülflüssigkeit zugeführt, die über das Spülrohr 28 und das Einsteckende 15 in das Innenrohr 20 gedrückt wird. Gleichzeitig wird das Einsteckende 15 mit den beiden Bohrgestängen durch den Drehantrieb 10 gedreht, während das Gehäuse 13 mit der Schlagvorrichtung 23 und dem Kopfstück 26 drehfest gehalten wird. Die Schlagvorrich tung 23 übt Schläge auf das rückwärtige Ende des sich drehenden Einsteckendes 15 aus.During operation of the drilling device, flushing liquid is fed to the head piece 26 and is pressed into the inner tube 20 via the flushing tube 28 and the insertion end 15 . At the same time, the insertion end 15 with the two drill rods is rotated by the rotary drive 10 , while the housing 13 is held in rotation with the striking device 23 and the head piece 26 . The Schlagvorrich device 23 exerts blows on the rear end of the rotating insertion end 15 .

Claims

1. Drilling device with a hydraulic Schlagvor direction ( 23 ), the strikes on a tubular A stuck end ( 15 ), on which at least one drill rod ( 20 , 21 ) can be rotatably and impact-resistant attached, one of the insertion end ( 15 ) rotating drive ( 10 ) and a flushing pipe ( 28 ) passing through the piston ( 24 ) of the impact device ( 23 ), which ends under sealing by a sealing body ( 31 ) engaging on the inner wall ( 17 ) of the insertion end in the insertion end ( 15 ), characterized that the sealing body ( 31 ) in an annular groove ( 30 ) of the flushing pipe ( 28 ) relative to the flushing pipe ( 28 ) is axially displaceable and rotatable to a limited extent.

2. Drilling device according to claim 1, characterized in that the width of the circumferential groove ( 30 ) of the flushing pipe ( 28 ) is greater than the length of the sealing body ( 31 ).

3. Drilling device according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing body has a sealing ring ( 32 ) which sits in an annular groove ( 35 ) of the sealing body ( 31 ) and on its inner surface the pressure inside the flushing pipe ( 28 ) is exposed.

4. Drilling device according to one of claims 1-3, characterized in that the flushing pipe ( 28 ) has Bohrun gene ( 37 ), and that on the inner wall ( 33 ) of the sealing body ( 31 ) a circumferential groove ( 36 ) is hen vorgese which connects these bores ( 37 ) with bores ( 38 ) which open into the annular groove ( 35 ).