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DE69603544T2 - Device for removing cuttings from a helical drilling tool - Google Patents

Device for removing cuttings from a helical drilling tool

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Publication number
DE69603544T2
DE69603544T2 DE69603544T DE69603544T DE69603544T2 DE 69603544 T2 DE69603544 T2 DE 69603544T2 DE 69603544 T DE69603544 T DE 69603544T DE 69603544 T DE69603544 T DE 69603544T DE 69603544 T2 DE69603544 T2 DE 69603544T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
helical
drilling
cuttings
scraping
Prior art date
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Application number
DE69603544T
Other languages
German (de)
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DE69603544D1 (en
Inventor
Davide Trevisani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soilmec SpA
Original Assignee
Soilmec SpA
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Publication date
Application filed by Soilmec SpA filed Critical Soilmec SpA
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B12/00Accessories for drilling tools
    • E21B12/06Mechanical cleaning devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Bohrens mit Erdbohrern mit ununterbrochenen Gewindegängen mittels eines schraubenförmigen Werkzeugs. Insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zum Reinigen des schraubenförmigen Bohrwerkzeugs von Bohrklein.The present invention relates to the field of drilling with augers with continuous threads using a helical tool. In particular, it relates to a device for cleaning the helical drilling tool of cuttings.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Bei geradlinigen Bohrverfahren muß die durch das schraubenförmige Bohrwerkzeug an die Oberfläche gebrachte Erde entfernt werden, um zu verhindern, daß sie von einer beträchtlichen Höhe herunterfällt, wenn sie auf der Schraube hoch nach oben gehoben wird.In straight line drilling operations, the soil brought to the surface by the screw-shaped drilling tool must be removed to prevent it from falling from a considerable height when it is lifted high up on the screw.

Gegenwärtig sind mehrere Arten von Vorrichtungen zum Entfernen von Bohrklein bekannt. Im allgemeinen werden diese Vorrichtungen mit Motoren angetrieben; die FR-A- 2624197 beschreibt eine Reinigungsvorrichtung für einen Erdbohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.Currently, several types of devices for removing cuttings are known. Generally, these devices are driven by motors; FR-A-2624197 describes a cleaning device for an earth drill according to the preamble of claim 1.

Die vollständigste Art umfaßt ein Gleitelement, das gleitend auf dem Bohrmast und an einem Führungsring befestigt ist, der eine Länge des schraubenförmigen Werkzeugs umgibt, um es in dem richtigen Abstand von dem Bohrmast zu halten. Der aktive Teil der Reinigungsvorrichtung für den Erdbohrer besteht aus einem drehenden Abschnitt, der auf dem Ring befestigt ist. Dieser drehende Abschnitt umfaßt eine Schabeklinge, die zwischen den Spiralen des schraubenförmigen Werkzeugs eingeführt und durch einen Motor über eine Zahnradanordnung gedreht wird.The most complete type includes a sliding element that is slidably mounted on the drilling mast and on a guide ring that surrounds a length of the helical tool to keep it at the correct distance from the The active part of the auger cleaning device consists of a rotating section mounted on the ring. This rotating section comprises a scraping blade which is inserted between the spirals of the helical tool and rotated by a motor via a gear arrangement.

Im Betrieb dreht die Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung die Schabeklinge die Spiralen herunter und drängt so das Bohrklein zum Herunterfallen, ungeachtet dessen, ob das schraubenförmige Werkzeug feststehend oder drehend ist. Wenn die Vorrichtung nicht aktiviert ist, tendiert sie dazu, das schraubenförmige Werkzeug hinauf zu steigen, wenn sich dieses in Bohrrichtung dreht.In operation, the auger cleaning device rotates the scraping blade down the spirals, forcing the cuttings to fall, regardless of whether the auger tool is stationary or rotating. When the device is not activated, it tends to climb up the auger tool as it rotates in the direction of drilling.

Ein erster Mißstand bei dieser Art von Erdbohrer- Reinigungsvorrichtungen betrifft die vertikale Bewegung entlang des schraubenförmigen Werkzeugs. Es ist zu verhindern, daß die Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung entlang des schraubenförmigen Werkzeugs nach oben läuft und störend in die oben am schraubenförmigen Bohrwerkzeug angebrachte Antriebseinheit eingreift. Es ist des weiteren zu verhindern, daß die Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung sich zu weit nach unten bewegt, weil sie im Erdreich stecken bleiben könnte. Daher muß die Bewegung der Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung durch einen Benutzer oder eine spezielle automatische Steuereinheit gesteuert werden.A first problem with this type of auger cleaning device concerns the vertical movement along the helical tool. It must be prevented that the auger cleaning device runs upwards along the helical tool and interferes with the drive unit attached to the top of the helical drilling tool. It must also be prevented that the auger cleaning device moves too far downwards because it could get stuck in the ground. Therefore, the movement of the auger cleaning device must be controlled by a user or a special automatic control unit.

Ein anderer Mißstand des Standes der Technik betrifft die maximale Quergröße des schraubenförmigen Werkzeugs. Im allgemeinen ist der maximale Durchmesser des Werkzeugs durch den nahegelegenen Bohrmast begrenzt. Wenn eine Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung dieser Art vorgesehen ist, müssen der Mast und eine solche Vorrichtung so weit voneinander beabstandet angeordnet sein, daß ein Wälzlager, ein Zahnradgetriebe und ein Motorgehäuse dazwischen Platz haben. Daraus folgt, daß der maximale Schraubendurchmesser, der gereinigt werden kann, erheblich geringer ist als der maximale Schraubendurchmesser, der ohne die Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung eingepaßt werden könnte.Another deficiency in the state of the art concerns the maximum transverse size of the helical tool. In general, the maximum diameter of the tool is limited by the nearby drilling mast. If a If an auger cleaning device of this type is provided, the mast and such a device must be spaced apart sufficiently to allow space between a roller bearing, a gear transmission and a motor housing. It follows that the maximum screw diameter that can be cleaned is considerably less than the maximum screw diameter that could be fitted without the auger cleaning device.

Schließlich verursachen die Bereitstellung eines Motors und eines Zahnradgetriebes neben den Einbaukosten auch praktische Komplikationen aufgrund lästiger und hinderlicher elektrischer Kabel und hydraulischer Leitungen.Finally, the provision of a motor and a gear transmission causes not only installation costs but also practical complications due to annoying and obstructive electrical cables and hydraulic lines.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die ermöglicht, auf das teure Antriebsmittel von herkömmlichen Erdbohrer-Reinigungsvorrichtungen zu verzichten, und die frei ist von den oben genannten Mißständen.An object of the present invention is to provide a device which makes it possible to dispense with the expensive drive means of conventional auger cleaning devices and which is free from the above-mentioned disadvantages.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es ermöglicht, den Betreiber von der Aufgabe zu entlasten, ununterbrochen auf die Position der Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung zu achten, ohne daß Mehrkosten für ein separates spezielles Steuerungssystem entstehen.A further object of the invention is to provide a device which makes it possible to relieve the operator of the task of constantly paying attention to the position of the auger cleaning device without incurring additional costs for a separate special control system.

Diese und andere Aufgaben, die im Folgenden noch ersichtlich werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Schaffung einer Vorrichtung zum Entfernen von Bohrklein aus einem schraubenförmigen Bohrwerkzeug gelöst, die ein Gleitelement umfaßt, welches in einer parallel zur Achse des Werkzeugs verlaufenden Richtung frei verschieblich ist und welches in dieser verschieblichen Bewegung an einem Schabelement befestigt ist, das in das schraubenförmige Bohrwerkzeug eingreift. Das Schabelement ist im wesentlichen radial auf dem schraubenförmigen Werkzeug ausgerichtet und liegt auf den Spiralen des schraubenförmigen Werkzeugs durch ein Rollelement auf. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schabelement frei um die Achse des Werkzeugs drehen und entlang den Spiralen des schraubenförmigen Werkzeugs laufen kann, wodurch bewirkt wird, daß das während des Bohrens auf dem schraubenförmigen Werkzeug sich absetzende Bohrklein herunterfällt.These and other objects which will become apparent hereinafter are achieved according to the present invention by providing a device for removing cuttings from a helical drilling tool which comprises a sliding element which is freely displaceable in a direction parallel to the axis of the tool and which is fastened in this displaceable movement to a scraping element which engages the helical drilling tool. The scraping element is aligned substantially radially on the helical tool and rests on the spirals of the helical tool by means of a rolling element. The device is characterized in that the scraping element can rotate freely about the axis of the tool and run along the spirals of the helical tool, thereby causing the cuttings which settle on the helical tool during drilling to fall down.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird Bezug genommen auf die folgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht beschränkenden Ausführungsform, die in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung betrachtet wird, die schematisch eine erfindungsgemäß angeordnete Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung darstellt.For a better understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of a preferred but non-limiting embodiment, considered in conjunction with the accompanying drawing, which schematically illustrates an auger cleaning device arranged according to the invention.

Beschreibung einer beispielhaften AusführungsformDescription of an exemplary embodiment

In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 1 schematisch die Position eines Paares von vertikalen Führungen, die an dem Bohrmast (nicht gezeigt) befestigt sind, der ein herkömmliches schraubenförmiges Bohrwerkzeug 4 verwendet.In the drawing, reference numeral 1 indicates schematically the position of a pair of vertical guides fixed to the drilling mast (not shown) using a conventional helical drilling tool 4.

Kurz zusammengefaßt besteht die Vorrichtung zum Entfernen von Bohrklein aus einem ersten, nicht-drehenden Abschnitt, der vertikal entlang den Führungen und dem schraubenförmigen Werkzeug gleitbar ist, und einem zweiten drehbaren Abschnitt, der an dem ersten Abschnitt befestigt ist, aber frei um die zentrale Bohrachse x des Werkzeugs drehen kann.Briefly, the cuttings removal device consists of a first non-rotating section which is vertically slidable along the guides and the helical tool, and a second rotatable section which is attached to the first section but can rotate freely around the central drilling axis x of the tool.

Der nicht-drehende Teil der Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung besteht aus einem Gleitelement 2, das gleitend auf Führungen 1 befestigt ist, und einem zylindrischen Element 3 zum Führen des schraubenförmigen Bohrwerkzeugs 4. Das zylindrische Element 3 wird auf das schraubenförmige Werkzeug aufgeschoben und starr an dem Gleitelement 2 befestigt.The non-rotating part of the auger cleaning device consists of a sliding element 2, which is slidingly mounted on guides 1, and a cylindrical element 3 for guiding the screw-shaped drilling tool 4. The cylindrical element 3 is pushed onto the screw-shaped tool and rigidly attached to the sliding element 2.

Das zylindrische Element 3 ist mit einem Koaxiallager ausgestattet, dessen Drehring 5 an einem Schabelement 6 befestigt ist, vorzugsweise in Form einer Klinge. Wie gezeigt weist das Schabelement 6 eine Oberfläche auf, die im wesentlichen radial auf dem schraubenförmigen Werkzeug 4 angeordnet ist und dazu geeignet ist, das sich während des Bohrens auf den Spiralen des Werkzeugs absetzende Bohrklein zum Herunterfallen zu bewegen.The cylindrical element 3 is equipped with a coaxial bearing, the rotating ring 5 of which is attached to a scraping element 6, preferably in the form of a blade. As shown, the scraping element 6 has a surface which is arranged substantially radially on the helical tool 4 and is suitable for causing the cuttings which settle on the spirals of the tool during drilling to fall down.

Der äußeren Abschnitt 6a des Schabelements 6 ist an dem drehenden Teil des Lagers 5 befestigt. Die Basis 6b des Klingenelements streicht die Oberfläche des schraubenförmigen Werkzeugs ab. Der radial innere Endabschnitt der Klingenbasis liegt mittels eines Rollelements 7 auf dem schraubenförmigen Werkzeug auf.The outer portion 6a of the scraping element 6 is fixed to the rotating part of the bearing 5. The base 6b of the blade element scrapes the surface of the helical tool. The radially inner end portion of the blade base rests on the helical tool by means of a rolling element 7.

Im Betrieb dreht sich, während das schraubenförmige Werkzeug in den Boden geschraubt wird, der drehende Abschnitt der Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung frei und folgt dabei der Drehung des schraubenförmigen Werkzeugs durch das Schabelement 6. Am Ende des Schraubschrittes ist die Vorrichtung zum Entfernen von Bohrklein oben am schraubenförmigen Werkzeug angeordnet, genau überhalb der Bohr fläche. Das Bohrwerkzeug wird dann nach oben gezogen, wodurch zwischen seinen Spiralen befindliches Erdreich nach oben gezogen wird und im Boden ein Bohrloch (nicht gezeigt) entsteht.In operation, as the helical tool is screwed into the ground, the rotating section of the auger cleaning device rotates freely, following the rotation of the helical tool through the scraping element 6. At the end of the screwing step, the device for removing cuttings is located on top of the helical tool, just above the drill surface. The drilling tool is then pulled upwards, pulling soil between its spirals upwards and creating a borehole in the ground (not shown).

Während des Vorgang des nach oben Ziehens übt auf dem schraubenförmigen Werkzeug aufliegendes Bohrklein eine entgegengesetzte Wirkung auf das Schabelement 6 aus, welches dazu neigt, die Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung gleitend entlang den vertikalen Führungen 1 nach oben zu drängen. Gleichzeitig sinkt die Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung wegen der Schwerkraft entlang dem schraubenförmigen Werkzeugs nach unten, welches voller Bohrklein 8 nach oben und aus dem Bohrloch gezogen wird.During the upward pulling process, cuttings resting on the helical tool exert an opposing effect on the scraping element 6, which tends to force the auger cleaning device to slide upwards along the vertical guides 1. At the same time, the auger cleaning device sinks downwards due to gravity along the helical tool, which, full of cuttings 8, is pulled upwards and out of the borehole.

In dieser Phase kann das Schabelement 6 frei entlang den Spiralen des schraubenförmigen Werkzeugs in Richtung des unteren Endes der Schraube drehen. Dadurch bewirkt es das Herausfallen des Bohrkleins, das am Ende des Bohrschrittes noch auf dem schraubenförmigen Werkzeug verblieben war. Der nicht-drehende Abschnitt der Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung liegt auf dem drehenden Abschnitt auf, der wiederum mittels eines Rollelements 7 auf dem schraubenförmigen Werkzeug aufliegt. Das Rollelement 7 rollt auf der geneigten Ebene der Schraube. Die Bewegung der Erdbohrer-Reinigungsvorrichtung entlang der Schraube nach unten wird erleichtert, da das Rollelement 7 auf dem steilsten, radial innersten Teil der Schraube aufliegt.In this phase, the scraping element 6 can freely rotate along the spirals of the helical tool towards the lower end of the screw. This causes the cuttings that were still left on the helical tool at the end of the drilling step to fall out. The non-rotating section of the auger cleaning device rests on the rotating section, which in turn rests on the helical tool by means of a rolling element 7. The rolling element 7 rolls on the inclined plane of the screw. The movement of the auger cleaning device downwards along the screw is facilitated because the rolling element 7 rests on the steepest, radially innermost part of the screw.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Entfernen von Bohrklein aus einem schraubenförmigen Bohrwerkzeug (4), umfassend ein Gleitelement (2), welches in einer parallel zur Achse (x) des Werkzeugs (4) verlaufenden Richtung frei verschieblich ist und welches in dieser verschieblichen Bewegung an einem Schabelement (6) befestigt ist, das in das schraubenförmige Bohrwerkzeug (4) eingreift, wobei das Schabelement (6) im wesentlichen radial auf dem schraubenförmigen Werkzeug (4) ausgerichtet ist und auf den Spiralen des schraubenförmigen Werkzeugs durch ein Rollelement (7) aufliegt,1. Device for removing cuttings from a helical drilling tool (4), comprising a sliding element (2) which is freely displaceable in a direction parallel to the axis (x) of the tool (4) and which is fastened in this displaceable movement to a scraping element (6) which engages in the helical drilling tool (4), the scraping element (6) being aligned substantially radially on the helical tool (4) and resting on the spirals of the helical tool by means of a rolling element (7), dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Schabelement (6) frei um die Achse (x) des Werkzeugs (4) drehen und entlang den Spiralen des schraubenförmigen Werkzeugs laufen kann, wodurch bewirkt wird, daß das während des Bohrens auf dem schraubenförmigen Werkzeug sich absetzende Bohrklein (8) herunterfällt.that the scraping element (6) can rotate freely about the axis (x) of the tool (4) and run along the spirals of the helical tool, thereby causing the cuttings (8) that settle on the helical tool during drilling to fall down. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,2. Device according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Rollelement (7) nahe dem Mittelkern des schraubenförmigen Werkzeugs (4) auf den Spiralen aufliegt.that the rolling element (7) rests on the spirals near the central core of the helical tool (4). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1,3. Device according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Schabelement (6) von dem Gleitelement (2) drehbar um die Mittelachse (x) des schraubenförmigen Werkzeugs (4) gestützt wird.that the scraping element (6) is supported by the sliding element (2) so as to be rotatable about the central axis (x) of the screw-shaped tool (4). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3,4. Device according to claim 3, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Schabelement (6) zum Führen des schraubenförmigen Werkzeugs drehbar auf einem zylindrischen Element (3) montiert ist, welches starr an dem Gleitelement (2) befestigt ist.that the scraping element (6) for guiding the screw-shaped tool is rotatably mounted on a cylindrical element (3) which is rigidly attached to the sliding element (2).
DE69603544T 1995-05-25 1996-05-08 Device for removing cuttings from a helical drilling tool Expired - Lifetime DE69603544T2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
IT95TO000415A IT1279562B1 (en) 1995-05-25 1995-05-25 DEVICE FOR REMOVING DEBRIS FROM A FLEXIBLE DRILLING TOOL.

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DE69603544D1 DE69603544D1 (en) 1999-09-09
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DE69603544T Expired - Lifetime DE69603544T2 (en) 1995-05-25 1996-05-08 Device for removing cuttings from a helical drilling tool

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