FI20215527A1 - Drilling rig for drilling a borehole into the ground - Google Patents
Drilling rig for drilling a borehole into the ground Download PDFInfo
- Publication number
- FI20215527A1 FI20215527A1 FI20215527A FI20215527A FI20215527A1 FI 20215527 A1 FI20215527 A1 FI 20215527A1 FI 20215527 A FI20215527 A FI 20215527A FI 20215527 A FI20215527 A FI 20215527A FI 20215527 A1 FI20215527 A1 FI 20215527A1
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- blade
- channel
- flushing
- drilling
- pilot
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 117
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 70
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000009527 percussion Methods 0.000 claims abstract 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 14
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/36—Percussion drill bits
- E21B10/38—Percussion drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/64—Drill bits characterised by the whole or part thereof being insertable into or removable from the borehole without withdrawing the drilling pipe
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Keksintö koskee poralaitetta (100) porareiän (22) poraamiseksi maaperään (102), joka poralaite (100) käsittää useampiosaisen terän (5,9), iskulaitteen (14), pyörityslaitteen (50), ensimmäisen virtauskanavan, suojaputken (3) ja sovitelman (24) suojaputken (3) vetämiseksi porareikään, jossa terään (5,9) kuuluu pilottiterä (9) ja laajennusvälineet (5), pilottiterän (9) käsittäessä - teräpinnan (12), - huuhtelukanavan (4), - ainakin yksi paluukanava (1), - ainakin yksi terähuuhtelukanava (10), jossa paluukanavan (1) tai paluukanavien (1) yhteenlaskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhtelukanavan (10) tai terähuuhtelukanavien (10) yhteenlaskettu poikkipinta-ala, ja - ainakin yksi poistokanava (7), joka on virtaussuunnassa poikkipinta-alaltaan laajeneva teräpinnalta (12) kohti suojaputken (3) sisätilaa (20), ja poistokanavan (7) syvyys on kasvava poistokanavan (7) leveyssuunnassa terän (5,9) pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan, ja laajennusvälineet (5) ulottuvat terän (5,9) pituussuunnassa pilottiterän (9) etupuolelle poraussuunnassa, jolloin terähuuhtelukanavan (10) pää pilottiterän (9) naamalla on terän (5,9) radiaalisuunnassa pilottiterän (9) ja laajennusvälineiden (5) välillä.The invention relates to a drilling device (100) for drilling a borehole (22) in soil (102), which drilling device (100) comprises a multi-part blade (5,9), a percussion device (14), a rotating device (50), a first flow channel, a protective tube (3) and an arrangement (24) for pulling the protective tube (3) into the borehole, wherein the blade (5,9) includes a pilot blade (9) and expansion means (5), the pilot blade (9) comprising - a blade surface (12), - a flushing channel (4), - at least one return channel (1), - at least one blade flushing channel (10), wherein the total cross-sectional area of the return channel (1) or return channels (1) is greater than the total cross-sectional area of the blade flushing channel (10) or blade flushing channels (10), and - at least one outlet channel (7), which is wider in cross-sectional area in the flow direction than the blade surface (12) towards the interior (20) of the protective tube (3), and the depth of the outlet channel (7) is increasing in the width direction of the outlet channel (7) in the direction opposite to the direction of rotation of the blade (5,9), and the expansion means (5) extend in the longitudinal direction of the blade (5,9) to the front side of the pilot blade (9) in the drilling direction, whereby the end of the blade flushing channel (10) on the face of the pilot blade (9) is in the radial direction of the blade (5,9) between the pilot blade (9) and the expansion means (5).
Description
PORALAITE PORAREIÄN PORAAMISEKSI MAAPERÄÄNDRILLING EQUIPMENT FOR DRILLING A HOLE IN THE GROUND
Keksinnön kohteena on poralaite porareiän poraamiseksi maape- rään, joka poralaite käsittää useampiosaisen terän, iskulaitteen yhdistettynä terään iskuliikkeen antamiseksi terälle, pyöri- tyslaitteen terän pyörittämiseksi, ensimmäisen virtauskanavan yhdistettynä iskulaitteeseen paineellisen työilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelle iskulaitteen käyttämiseksi, suojaputken käsittäen etuosan ja sisätilan sovitettuna vedet- täväksi porauksen yhteydessä porattavaan porareikään ja sovitelman suojaputken etuosan ja terän välillä suojaputken vetämiseksi porareikään terän perässä sovitelman välityksellä, jossa terään kuuluu - pilottiterä ja laajennusvälineet, pilottiterän käsittäessä teräpinnan, - huuhtelukanava muodostettuna pilottiterään huuhte- luilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta mainitulle terälle, - ainakin yksi paluukanava sovitettuna pilottiterään huuhtelukanavan ja suojaputken sisätilan välille osan huuhte- luilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputken sisätilaan, jossa paluukanava haarautuu huuhtelukanavasta, - ainakin yksi terähuuhtelukanava sovitettuna pilotti- — terään huuhtelukanavan ja pilottiterän teräpinnan välille osanThe invention relates to a drilling device for drilling a borehole in the ground, which drilling device comprises a multi-part bit, an impact device connected to the bit for imparting an impact movement to the bit, a rotating device for rotating the bit, a first flow channel connected to the impact device for conducting a pressurized working air flow to the impact device for operating the impact device, a protective tube comprising a front part and an interior space adapted to be pulled into the borehole to be drilled during drilling, and an arrangement between the front part of the protective tube and the blade for pulling the protective tube into the borehole following the blade by means of an arrangement, wherein the blade comprises - a pilot blade and expansion means, the pilot blade comprising a blade surface, - a flushing channel formed in the pilot blade for conducting a flushing air flow from the impact device to said blade, - at least one return channel arranged in the pilot blade between the flushing channel and the interior space of the protective tube for conducting a part of the flushing air flow directly into the interior space of the protective tube, wherein the return channel branches off from the flushing channel, - at least one blade flushing channel arranged between the pilot blade flushing channel and the blade surface of the pilot blade,
O 25 huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi teräpinnalle teräpinnan ro huuhtelemiseksi, jossa paluukanavan tai paluukanavien yhteen- 0 laskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhtelukanavan = tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala, jaO 25 for directing a flushing air flow to the blade surface for flushing the blade surface ro, where the combined cross-sectional area of the return channel or return channels is greater than the combined cross-sectional area of the blade flushing channel = or blade flushing channels, and
N - poistokanava sovitettuna pilottiterään teräpinnan ja io 30 suojaputken sisätilan välille paineilmavirtauksen johtamiseksiN - exhaust channel fitted to the pilot blade between the blade surface and the interior of the io 30 protective tube to conduct the compressed air flow
N suojaputken sisätilaan, joka poistokanava on terän pyöri-N inside the protective tube, which is the outlet channel for the blade rotation
N misakselin suuntainen ja sovitettu virtaussuunnassa poikki- pinta-alaltaan laajenevaksi mentäessä teräpinnalta kohti suojaputken sisätilaa, jossa poistokanavalla on terän pituus-N parallel to the axis of the blade and adapted to expand in the flow direction in cross-sectional area as it goes from the blade surface towards the interior of the protective tube, where the discharge channel has a longitudinal blade
suuntaiset reunat, terän radiaalisuuntainen syvyys ja reunojen välinen leveys, ja poistokanavan syvyys on kasvava poistokanavan leveyssuunnassa terän pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan mentäessä porausjätteen siirtymisen helpottamiseksi.parallel edges, the radial depth of the blade and the width between the edges, and the depth of the outlet channel is increasing in the width direction of the outlet channel when going in the direction opposite to the direction of rotation of the blade to facilitate the movement of drilling waste.
Ilmalla toimivien iskevien sekä samalla porareikää putkittavien uppoporauslaitteiden ongelmana on ollut huuhtelun järjestäminen siten, että ilman paineiskut eivät pääse aiheuttamaan haittaa maaperässä oleville vanhoille paaluille tai siellä oleville muille rakenteille. Paineilman aiheuttamat haitat ovat esi- merkiksi sellaisia, että paineilma huuhtelee liikaa materiaalia poratusta porareiästä aiheuttaen siten vaarallista painumaa tai jopa täydellistä luhistumista.The problem with air-operated, impacting and simultaneously drilling downhole drilling rigs has been to organize the flushing in such a way that the air pressure shocks do not cause harm to old piles in the ground or other structures there. The disadvantages caused by compressed air are, for example, that the compressed air flushes too much material from the drilled borehole, thus causing dangerous subsidence or even complete collapse.
Tekniikan tasosta tunnetaan hakijan oma aiempi julkaisu FI 126918The applicant's own prior art publication FI 126918 is known.
B, jossa ratkaisuna edellä mainittuun ongelmaan on käytetty pilottiterältä putken sisään taaksepäin laajenevia poistoka- navia, joihin johdetaan pääosa huuhteluun tarkoitetusta ilmavirtauksesta teräpintaan johtavien terähuuhtelukanavien ollessa yhteenlasketulta poikkipinta-alaltaan pienempiä kuin suoraan suojaputken sisään taaksepäin johdetut ilmavirtauksen paluukanavat. Tällaisen rakenteen ongelmana on kuitenkin se, että — maaperästä irtoava porausjäte tukkii suojaputken sisäänpäinB, where the solution to the above-mentioned problem is to use exhaust channels extending backwards from the pilot bit into the pipe, into which the main part of the air flow intended for flushing is directed, the blade flushing channels leading to the blade surface being smaller in total cross-sectional area than the air flow return channels led backwards directly into the casing. However, the problem with such a structure is that — drilling waste coming out of the soil clogs the casing inwards
O 25 olevia porausjätteen poistokanavia, jolloin paine maaperää ro vasten pääsee kasvamaan. Ongelma pahenee pilottiterän halkai- 0 sijan kasvaessa.O 25 existing drilling waste discharge channels, allowing the pressure against the soil to increase. The problem worsens as the diameter of the pilot bit increases.
Tr a ~~ Poraushalkaisijan kasvaessa käytetään suurihalkaisijaista io 30 poratankoa nostamaan ilman virtausnopeus sellaiselle tasolle,Tr a ~~ As the drilling diameter increases, a large diameter io 30 drill rod is used to increase the air flow rate to a level that
N että se pystyy nostamaan porausjätteen ylös porareiästä. JosN that it can lift the cuttings up from the borehole. If
N poratut kiven palaset ovat liian suuria, vaikeuttavat ne poratangon cpyöritystä aiheuttaen lisäkitkaa poratangon ja asennettavan suojaputken välillä. Etenkin jos ilman nopeus ei jaksa lainkaan nostaa kappaleita porareiästä, tulee pyöritys jumiutumaan täysin ja keskeyttää koko poraustoiminnan. Tämän vuoksi tulee soija-ura eli poistokanava valmistaa siten, että vain tietyn kokoinen kivi pääsee ylös suojaputken sisälle.N drilled rock fragments are too large, they make it difficult for the drill rod to rotate, causing additional friction between the drill rod and the casing being installed. Especially if the air speed is not enough to lift the pieces from the borehole at all, the rotation will jam completely and interrupt the entire drilling operation. For this reason, the soy groove, or outlet channel, must be prepared in such a way that only a certain size of rock can be raised inside the casing.
Suojaputken sisälle pääsevä materiaali on aina niin suurta kuin on mahdollista kulkea poistokanavasta läpi.The material that enters the protective pipe is always as large as it is possible to pass through the discharge channel.
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason pora- laitteita tehokkaammin toimiva poralaite, jossa poistokanavien tukkeutumista on vähennetty. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.The purpose of the invention is to provide a drilling device that operates more efficiently than prior art drilling devices, in which the clogging of the discharge channels is reduced. The characteristic features of this invention are apparent from the accompanying patent claim 1.
Keksinnön mukaisen poralaitteen tarkoitus voidaan saavuttaa poralaitteella, johon kuuluu useampiosainen terä, iskulaite yhdistettynä terään iskuliikkeen antamiseksi terälle, pyöri- tyslaite terän pyörittämiseksi, ensimmäinen virtauskanava yhdistettynä iskulaitteeseen paineellisen työilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelle iskulaitteen käyttämiseksi, suojaputki käsittäen etuosan ja sisätilan sovitettuna vedet- täväksi porauksen yhteydessä porattavaan porareikään ja sovitelma suojaputken etuosan ja terän välillä suojaputken vetämiseksi porareikään terän perässä sovitelman välityksellä.The purpose of the drilling device according to the invention can be achieved by a drilling device comprising a multi-part blade, an impact device connected to the blade for imparting an impact movement to the blade, a rotation device for rotating the blade, a first flow channel connected to the impact device for conducting a flow of pressurized working air to the impact device for operating the impact device, a protective tube comprising a front part and an interior space adapted to be pulled into a borehole to be drilled during drilling, and an arrangement between the front part of the protective tube and the blade for pulling the protective tube into the borehole following the blade via the arrangement.
Terään kuuluu pilottiterä ja laajennusvälineet, pilottiterän — käsittäessä teräpinnan, huuhtelukanavan muodostettuna pilot-The blade includes a pilot blade and expansion means, the pilot blade — comprising a blade surface, a flushing channel formed in the pilot
O 25 titerään huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta ro mainitulle terälle, huuhtelukanavan haarautuessa paluuka- 0 naviksi, ja ainakin yksi paluukanava sovitettuna pilottiterään = osan huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputkenO 25 for directing the flushing air flow from the impact device ro to said blade, the flushing channel branching into return channels, and at least one return channel adapted to the pilot blade = part for directing the flushing air flow directly to the protective tube
N sisätilaan. Paluukanava haarautuu huuhtelukanavasta. Lisäksi io 30 terään kuuluu terähuuhtelukanava sovitettuna pilottiteräänN to the interior. The return channel branches off from the flushing channel. In addition, the io 30 blade includes a blade flushing channel fitted to the pilot blade
N huuhtelukanavan ja cpilottiterän teräpinnan välille osanN between the flushing channel and the blade surface of the pilot blade
N huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi teräpinnalle teräpinnan huuhtelemiseksi, jossa paluukanavan tai paluukanavien yhteen- laskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhtelukanavan tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala, ja ainakin yksi poistokanava sovitettuna pilottiterään teräpinnan ja suojaputken sisätilan välille paineilmavirtauksen johta- miseksi suojaputken sisätilaan. Poistokanava on terän pyöri- misakselin suuntainen ja sovitettu virtaussuunnassa poikki- pinta-alaltaan laajenevaksi mentäessä teräpinnalta kohti suojaputken sisätilaa, jossa poistokanavalla on terän pituus- suuntaiset reunat, terän radiaalisuuntainen syvyys ja reunojen välinen leveys, ja poistokanavan syvyys on kasvava poistokanavan leveyssuunnassa terän pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan porausjätteen siirtymisen helpottamiseksi. Laajennusvälineet ulottuvat terän pituussuunnassa pilottiterän etupuolelle poraussuunnassa, jolloin terähuuhtelukanavan pää pilottiterän naamalla on terän radiaalisuunnassa pilottiterän ja laajen- nusvälineiden välillä estäen oleellisesti huuhteluvirtauksen painevaikutuksen porareikään pilottiterän poikkisuunnassa.N for directing a flushing air flow to the blade surface for flushing the blade surface, wherein the combined cross-sectional area of the return channel or channels is greater than the combined cross-sectional area of the blade flushing channel or channels, and at least one exhaust channel arranged between the blade surface of the pilot blade and the interior of the protective tube for directing the compressed air flow to the interior of the protective tube. The exhaust channel is parallel to the axis of rotation of the blade and is arranged to expand in cross-sectional area in the flow direction from the blade surface towards the interior of the protective tube, wherein the exhaust channel has edges in the longitudinal direction of the blade, a radial depth of the blade and a width between the edges, and the depth of the exhaust channel is increasing in the width direction of the exhaust channel in the direction opposite to the direction of rotation of the blade to facilitate the movement of drilling waste. The expansion means extend in the longitudinal direction of the blade to the front of the pilot blade in the drilling direction, whereby the end of the blade flushing channel on the face of the pilot blade is in the radial direction of the blade between the pilot blade and the expansion means, substantially preventing the pressure effect of the flushing flow on the borehole in the transverse direction of the pilot blade.
Keksinnön mukaisesti poistokanavasta tehdään kallistuva, jolloin pyöritysmomentti ei pääse jarruttamaan kappaleen kulkuprosessia huuhtelukanavan läpi, vaan edesauttaa sen huuhtoutumista ilman mukaan. Jos poistokanava olisi pyörimissuuntaan supistuva, alkaisi pyöritysmomentti jarruttamaan kappaleen kulkua, jolloin ilma ei pysty huuhtelemaan kappaletta poistokanavasta ja perässä — tulevat uudet kappaleet jäävät jumiin edellä kulkevien perään,According to the invention, the discharge channel is made inclined, whereby the rotational torque cannot brake the passage of the piece through the flushing channel, but rather facilitates its flushing with air. If the discharge channel were to contract in the direction of rotation, the rotational torque would start to brake the passage of the piece, whereby air cannot flush the piece from the discharge channel and new pieces arriving in the wake would get stuck behind those passing in front,
O 25 vaikkakin ne olisivat jo jauhautuneet pienemmiksi. Keksinnön ro mukaisella järjestelyllä varmistetaan vain sopivien kallion 0 palasten huuhtelu terän lävitse niin, että ne eivät jarruta, = eivätkä voi jumiutua estäen muiden pienempien porausjätteenO 25 even though they have already been ground into smaller pieces. The arrangement according to the invention ro ensures that only suitable pieces of rock 0 are flushed through the blade so that they do not brake, = and cannot get stuck, preventing the movement of other smaller drilling waste
N partikkelien ja muun kivimurskan huuhtelua ylös porareiästä. io 30 Poistokanava laajenee pilottiterän naamalta terän taaksepäin,N flushing particles and other debris up the borehole. io 30 The outlet channel widens from the pilot bit face to the rear of the bit,
N jolloin huuhteluvirtaus pääsee siirtymään koko ajan pienempäänN so that the flushing flow can be shifted to a smaller one all the time
N painetasoon pilottiterältä taaksepäin. Kun laajennusvälineet ulottuvat pilottiterän naamaa pidemmälle, huuhteluvirtauksen painevaikutus kohdistuu terän sivuttaissuunnassa laajennusvä-N to the pressure plane from the pilot blade back. When the expansion means extend beyond the pilot blade face, the pressure effect of the flushing flow is directed laterally along the blade at the expansion plane.
lineisiin eikä pääse laajentamaan porareikää sivuttaissuunnassa.lines and cannot expand the drill hole laterally.
Tällöin poralaite on sovitettu poistamaan pääasiassa maaperän materiaalin, joka tunkeutuu poistokanavan suljetulle alueelle pilottiterän ja laajennusvälineiden välille. 5In this case, the drilling device is adapted to remove mainly soil material that penetrates the closed area of the discharge channel between the pilot bit and the expansion means. 5
Keksinnön mukaisessa poralaitteessa terän pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan sekä virtaussuuntaan kohti suojaputken sisätilaa kasvava ainakin yksi poistokanava mahdollistaa tehokkaan porausjätteen poiston teräalueelta. Samalla maaperään kohdistuva paine pysyy pienenä, kun terän taakse suojaputken sisään kohdistuvan paluukanavan tai paluukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terän teräpintaa kohti suunnattujen terähuuhtelukanavan tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala. Tällöin kapea terähuuhteluka- nava aiheuttaa riittävän vastapaineen, jotta poralaitteen huuhteluilma kääntyy terän paluukanavaan ja poralaitteen huuhtelu suojaputken sisällä toimii jo ilman maaperästä syntyvää vastapainetta. Poralaitteessa terän pyörimissuunnalle vastak- kaiseen suuntaan kasvava poistokanava mahdollistaa porausjät- teessä olevien kiintoainekappaleiden siirtymisen terän pyöriessä poistokanavassa kohti poistokanavan laajinta reunaa, jossa ne pääsevät vapaasti siirtymään laajenevassa poistokanavassa kohti suojaputken sisätilaa.In the drilling device according to the invention, at least one outlet channel growing in the direction opposite to the direction of rotation of the blade and in the direction of flow towards the interior of the protective tube enables efficient removal of drilling waste from the blade area. At the same time, the pressure applied to the soil remains low when the total cross-sectional area of the return channel or channels directed behind the blade into the protective tube is larger than the total cross-sectional area of the blade flushing channel or channels directed towards the blade surface of the blade. In this case, the narrow blade flushing channel causes sufficient back pressure so that the flushing air of the drilling device is diverted to the blade return channel and the drilling device is flushed inside the protective tube without any back pressure from the soil. In a drilling rig, the outlet channel that grows in the opposite direction to the direction of rotation of the bit enables solids in the drilling waste to move as the bit rotates in the outlet channel towards the widest edge of the outlet channel, where they can freely move in the expanding outlet channel towards the interior of the casing.
O 25 Edullisesti paluukanavia on 2 - 8 kappaletta. Tällöin terä on ro helpompi tasapainottaa ja saadaan riittävän suuri paluuvirtaus 0 suojaputken sisään. x a ~~ Edullisesti terähuuhtelukanavia on 2 - 8 kappaletta. Tällöin io 30 terän teräpinnan huuhtelusta saadaan symmetrinen.O 25 Preferably there are 2 - 8 return channels. In this case the blade is ro easier to balance and a sufficiently large return flow 0 into the protective tube is obtained. x a ~~ Preferably there are 2 - 8 blade flushing channels. In this case io 30 the flushing of the blade surface of the blade is obtained symmetrically.
SS
Edullisesti poistokanavia on 2 - 8 kappaletta. Tällöin kunkin terähuuhtelukanavan jatkona voi olla poistokanava ja terä- huuhtelukanava, jolloin huuhtelu on symmetristä.Preferably, there are 2 to 8 discharge channels. In this case, each blade flushing channel can be continued by a discharge channel and a blade flushing channel, whereby the flushing is symmetrical.
Edullisesti paluukanava on sovitettu pilottiterään huuhtelu- kanavan ja suojaputken sisätilan välille. Tässä yhteydessä puhuttaessa suojaputkesta tulee ymmärtää, että myös suojaputkeen hitsattu hitsauskenkä tai suojaputken yhteydessä oleva ren- gasterä muodostaa osan suojaputkea siinä mielessä, että suojaputki ja hitsauskenkä tai suojaputki ja rengasterä yhdessä rajaavat sisätilaa, johon porausjäte ja paineellinen huuhte- luvirtaus johdetaan.Preferably, the return channel is arranged between the pilot bit flushing channel and the inner space of the casing. In this context, when speaking of the casing, it should be understood that the welding shoe welded to the casing or the ring cutter connected to the casing also forms part of the casing in the sense that the casing and the welding shoe or the casing and the ring cutter together define the inner space into which the drilling waste and the pressurized flushing flow are directed.
Edullisesti poistokanava on sovitettu terähuuhtelukanavan jatkeeksi. Tällä tarkoitetaan sitä, että terähuuhtelukanavasta teräpinnalle tuleva teräpintaa huuhteleva paineilmavirtaus johdetaan poistokanavaa pitkin suojaputken sisätilaan.Preferably, the exhaust channel is arranged as an extension of the blade flushing channel. This means that the compressed air flow coming from the blade flushing channel to the blade surface and flushing the blade surface is directed along the exhaust channel into the interior of the protective tube.
Edullisesti kunkin poistokanavan syvyys kasvaa 100 - 150 % poraussuunnalle vastaiseen suuntaan poistokanavan leveyssuun- nassa. Tällöin poistokanava on riittävän suuri, jotta myös suurimmat porausjätteen seassa olevan kiintoainekappaleet saadaan johdettu suojaputken sisään.Preferably, the depth of each outlet channel increases by 100-150% in the direction opposite to the drilling direction in the width direction of the outlet channel. In this case, the outlet channel is large enough to allow even the largest solids in the drilling waste to be guided into the casing.
Edullisesti kunkin poistokanavan syvyys on kasvava koko poistokanavan mitalla terän pyörimisakselin suunnassa. Tällöin — poistokanavaan ei muodostu vastapainetta, mikä vaikeuttaisiPreferably, the depth of each outlet channel increases along the entire length of the outlet channel in the direction of the blade's axis of rotation. In this case, — no back pressure is created in the outlet channel, which would make it difficult
O 25 porausjätteen poistumista ja aiheuttaisi maaperään kohdistuvaa 3 rasitusta.O 25 removal of drilling waste and would cause 3 stress on the soil.
SS
= Edullisesti paluukanava ja terähuuhtelukanava ovat sovitettu= Preferably the return channel and the blade flushing channel are arranged
N haarautumaan huuhtelukanavasta oleellisesti samasta kohdasta. io 30 Tällöin terähuuhtelukanavan pienemmän poikkipinta-alan ai-N to branch from the flushing channel at essentially the same point. io 30 In this case, the smaller cross-sectional area of the blade flushing channel is
N heuttama vastapaine ohjaa huuhteluun käytettävä paineilmaaThe back pressure generated by the nozzle controls the compressed air used for flushing.
N paluukanavaan ja suojaputken sisään.N into the return duct and into the protective pipe.
Edullisesti huuhtelukanavalla on päätyseinä, johon huuhtelu-Preferably, the flushing channel has an end wall into which the flushing
kanava päättyy pilottiterässä, jonka päätyseinän yhteydessä paluukanava ja terähuuhtelukanava liittyvät huuhtelukanavaan.The channel ends in a pilot blade, at the end wall of which the return channel and blade flushing channel are connected to the flushing channel.
Päätyseinä ohjaa virtausta vielä tehokkaammin paluukanavaan.The end wall directs the flow even more efficiently into the return channel.
Erään sovellusmuodon mukaan poistokanavaan kuuluu suora osa ja laajeneva osa, ja poistokanavaan yhdistyy yksi paluukanava poistokanavan laajenevalla osalla. Laajenevalle osalle yhdistyvä poistokanava kaappaa mukaansa poistokanavassa olevaa poraus- jätteen virtausta tehostaen porausjätteen poistumista.According to one embodiment, the discharge channel includes a straight part and an expanding part, and one return channel is connected to the discharge channel by the expanding part of the discharge channel. The discharge channel connecting to the expanding part captures the flow of drilling waste in the discharge channel, enhancing the removal of drilling waste.
Erään sovellusmuodon mukaan laajeneva osa on tasaisesti laajeneva. Tällöin se on yksinkertainen valmistaa.According to one embodiment, the expanding part is uniformly expanding. In this case, it is simple to manufacture.
Edullisesti pilottiterän halkaisija poistokanavan kohdalla pienenee tasaisesti terän poraussuunnalle vastakkaisessa suunnassa kohdassa, jossa paluukanava yhtyy poistokanavaan.Preferably, the diameter of the pilot bit at the outlet channel decreases uniformly in the direction opposite to the drilling direction of the bit at the point where the return channel joins the outlet channel.
Toisin sanottuna poistokanavan kasvaa kohti cpilottiterän keskustaa mentäessä poraussuunnalle vastakkaiseen suuntaan kohdassa, jossa paluukanava yhtyy poistokanavaan. Tällöin virtauksen vastus pieneen huuhteluvirtauksen paluun suuntaan.In other words, the outlet channel increases towards the center of the pilot bit as it goes in the opposite direction to the drilling direction at the point where the return channel joins the outlet channel. This results in a small flow resistance in the return direction of the flushing flow.
Erään toisen sovellusmuodon mukaan poistokanava on tasaisesti laajeneva koko poistokanavan matkalla.According to another embodiment, the exhaust channel is uniformly expanding along the entire length of the exhaust channel.
O 25 Erään sovellusmuodon mukaan laajeneva osa on sovitettu laaje- ro nemaan 30 — 100 % laajenevan osan terän pyörimisakselin 0 suuntaisella pituudellaan.O 25 According to one embodiment, the expanding part is adapted to expand by 30-100% along its length in the direction of the axis of rotation of the blade of the expanding part.
Tr a ~~ Edullisesti paluukanavan tai paluukanavien yhteenlaskettu io 30 poikkipinta-ala on 20 - 80 %$ suurempi kuin terähuuhtelukanavanTr a ~~ Preferably, the total cross-sectional area of the return channel or channels is 20 - 80% larger than that of the blade flushing channel.
N tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala.N or the total cross-sectional area of the blade flushing channels.
N Tällöin huuhteluun käytettävä paineilmavirtaus ohjautuu tehokkaasti paluukanavaan ja terähuuhtelukanavaan kulkeutuva paineilmavirtaus on pienempi vähentäen porareikää laajentavaa vaikutusta.N In this case, the compressed air flow used for flushing is efficiently directed to the return channel and the compressed air flow to the blade flushing channel is smaller, reducing the effect of expanding the drill hole.
Erään sovellusmuodon mukaan laajennusvälineet ovat rengasterä.According to one embodiment, the expansion means is a ring blade.
Rengasterän avulla pilottiterän tekemää porareikää saadaan laajennettua vedettävän suojaputken edessä rengasterän jäädessä porareikään porauksen loputtua.The ring bit can be used to enlarge the drill hole made by the pilot bit in front of the retractable protective pipe, while the ring bit remains in the drill hole after drilling is complete.
Erään toisen sovellusmuodon mukaan laajennusvälineet ovat avarrinterä. Avarrinterä voidaan poistaa porauksen jälkeen porareiästä pilottiterän mukana.According to another embodiment, the expansion means is a reamer. The reamer can be removed from the drill hole after drilling along with the pilot bit.
Edullisesti poistokanava on pilottiterän pintaan tehty ura.Preferably, the outlet channel is a groove made in the surface of the pilot blade.
Tällöin poistokanava on helppo valmistaa ja poistokanavassa kulkeva paineilma huuhtelee samalla terän ja suojaputken väliä.This makes the exhaust channel easy to manufacture and the compressed air flowing through the exhaust channel simultaneously flushes the space between the blade and the protective tube.
Edullisesti sovitelmaan kuuluu hitsauskenkä putken liittämiseksi terään suojaputken vetämiseksi hitsauskengän avulla terän perässä porareikään.Preferably, the arrangement includes a welding shoe for connecting the pipe to the blade for pulling the protective pipe into the borehole following the blade using the welding shoe.
Vaihtoehtoisesti suojaputki voidaan syöttää myös muuten kuin hitsauskenkää käyttäen porareikään.Alternatively, the protective tube can also be fed into the drill hole using a method other than using a welding shoe.
Edullisesti terähuuhtelukanava aukeaa suoraan maaperää kohti. — Tällöin huuhteluun käytettävä paineilma pääsee huuhtelemaanPreferably, the blade flushing channel opens directly towards the soil. — This allows the compressed air used for flushing to flush
O 25 teräpintaa tehokkaasti. Toisin sanottuna tällä tarkoitetaan ro sitä, että paineilmavirtauksen poistuessa terähuuhtelukanavasta 0 se törmää edullisesti suoraan porareiän maaperään eikä erilliseen = terään kuuluvaan pintaan, kuten tekniikan tason mukaisissaO 25 blade surface effectively. In other words, this means that when the compressed air flow leaves the blade flushing channel 0, it preferably impinges directly on the soil in the borehole and not on a separate surface belonging to the blade, as in the prior art.
N ratkaisuissa, joissa maaperään kohdistuvaa painetta pyritään io 30 pienentämään törmäyttämällä paineilmavirtaus ensiksi terään jaN in solutions where the pressure on the soil is reduced by first impinging the compressed air flow on the blade and
N sitä kautta maaperään.N through it into the soil.
NOF
Edullisesti poistokanava voi olla laajeneva terän radiaali- suunnassa mentäessä teräpinnalta kohti suojaputken sisätilaa.Preferably, the outlet channel may be expanding in the radial direction of the blade as it goes from the blade surface towards the interior of the protective tube.
Toisin sanottuna poistokanava on syvempi terän radiaalisuunnassa lähempänä suojaputkea kuin teränpinnan läheisyydessä.In other words, the outlet channel is deeper in the radial direction of the blade closer to the protective tube than in the vicinity of the blade surface.
Pilottiterän teräpinnan yhteydessä poistokanavan syvyys voi olla 3 - 15 %, edullisesti 5 - 10 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyörimissuunnassa ensimmäisenä. Pilottiterän teräpinnan yhteydessä poistokanavan syvyys voi olla 15 — 30 %, edullisesti 18 - 25 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyöri- missuunnassa jälkimmäisenä.In connection with the blade surface of the pilot blade, the depth of the outlet channel may be 3-15%, preferably 5-10% of the length of the outlet channel at the edge of the outlet channel that is first in the direction of rotation of the blade. In connection with the blade surface of the pilot blade, the depth of the outlet channel may be 15-30%, preferably 18-25% of the length of the outlet channel at the edge of the outlet channel that is last in the direction of rotation of the blade.
Kunkin poistokanavan syvyys voi kasvaa 100 - 150 % terän pyörimisakselin radiaalisuuntaan poistokanavan leveyssuunnassa mentäessä pilottiterän teräpinnalta suojaputken sisätilaan.The depth of each outlet channel can increase by 100-150% in the radial direction of the blade's axis of rotation in the width direction of the outlet channel as it goes from the blade surface of the pilot blade to the interior of the protective tube.
Suojaputken sisällä poistokanavan syvyys voi olla 6 - 25 %, edullisesti 10 - 15 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyörimissuunnassa ensimmäisenä.Inside the protective tube, the depth of the outlet channel may be 6-25%, preferably 10-15%, of the length of the outlet channel at the edge of the outlet channel that is first in the direction of rotation of the blade.
Suojaputken sisällä poistokanavan syvyys voi olla 30 - 50 %, edullisesti 35 - 40 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyörimissuunnassa jälkimmäisenä.Inside the protective tube, the depth of the outlet channel may be 30-50%, preferably 35-40%, of the length of the outlet channel at the edge of the outlet channel that is the last in the direction of rotation of the blade.
Poistokanavien edullisesti monisuuntaisen laajenemisen tar- koituksena on varmistaa se, että terän teräpinnalle ja sitä kautta — porareikään syötettävän paineellisen ilmavirtauksen kulkemi-The purpose of the preferably multidirectional expansion of the exhaust channels is to ensure that the passage of the pressurized air flow supplied to the blade surface of the blade and through it — into the drill hole
O 25 selle poistokanavassa ei ole esteitä, jolloin teräpintaa ro huuhteleva paineilmavirtaus pääsee kulkemaan porausjatetta 0 siirtäen laajentamatta porareikää. x a ~~ Edullisesti poistokanavan leveys on tasaisesti kasvava. Tällöin io 30 maaperästä irtoavat kivet pääsevät siirtymään terän pyöriessäThere are no obstacles in the outlet channel O 25 , so that the compressed air flow flushing the blade surface ro can pass through the drilling bit 0 without expanding the borehole. x a ~~ Preferably, the width of the outlet channel is steadily increasing. In this case, stones loosened from the soil io 30 can be moved as the blade rotates
N kohti laajempaa poistokanavan reunaa ja lopulta sitä kauttaN towards the wider edge of the outlet channel and finally through it
N suojaputken sisään.N inside the protective tube.
Vaihtoehtoisesti poistokanavan leveys voi olla myös portaittain kasvava. Tällöin portaan on oltava suojaputken etuosan kohdalla.Alternatively, the width of the exhaust duct can also be stepped. In this case, the step must be at the front of the protective pipe.
Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissaThe invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings illustrating some applications of the invention, in which
Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen poralaitteen koko- naisuuden sivusta päin,Figure 1 shows the entire drilling device according to the invention from the side,
Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen poralaitteen terän ja iskulaitteen periaatekuvana sivusta päin,Figure 2 shows a side view of the drill bit and impact device according to the invention,
Kuva 3 esittää leikkauskuvana keksinnön mukaisen poralaitteen terän sivulta päin,Figure 3 shows a sectional view of the blade of the drilling device according to the invention from the side,
Kuva 4 esittää poralaitteen terän pilottiterän erillään teräpinnan suunnasta kuvattuna,Figure 4 shows the pilot blade of the drill bit, separated from the direction of the blade surface,
Kuva 5 esittää poralaitteen terän pilottiterän erillään sivusta kuvattuna,Figure 5 shows the pilot bit of the drill bit separated from the side,
Kuva 6a esittää poralaitteen ensimmäisen sovellusmuodon mukaisen terän erillään teräpinnan suunnasta kuvattuna,Figure 6a shows a blade according to the first embodiment of the drilling device, separated from the direction of the blade surface,
Kuva 6b esittää poralaitteen toisen sovellusmuodon mukaisen terän erillään teräpinnan suunnasta kuvattuna,Figure 6b shows a blade according to another embodiment of the drilling device, separated from the direction of the blade surface,
Kuva 7 esittää poralaitteen terän pilottiterän erillään — sivusta kuvattuna hitsauskengän kanssa,Figure 7 shows the pilot bit of the drill bit separated — viewed from the side with the welding shoe,
O 25 Kuva 8 esittää poralaitteen terää aksonometrisesti ro kuvattuna erillään pilottiterän erillään. 2 = Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen poralaite 100 koko-O 25 Figure 8 shows the drill bit of the drilling device axonometrically ro depicted separately from the pilot bit. 2 = Figure 1 shows the drill bit 100 according to the invention in its entirety
N naisuutena. Poralaite 100 voi olla siirrettävissä esimerkiksi io 30 tuettuna runkoon, jossa on tela-alusta ja torni, johon itseN as a woman. The drilling rig 100 can be moved, for example, supported by a frame with a track and a tower, to which the
N poralaite 100 on tuettu. Poralaitteen 100 terää 5,9 pyöritetäänN drilling device 100 is supported. The bit 5.9 of drilling device 100 is rotated
N pyörityslaitteen 50 avulla poratangon 52 välityksellä. Pai- neellinen huuhteluilma toimitetaan terälle 5,9 paineilmaväli- neiltä 54. Keksinnön mukainen poralaite on tarkoitettu put-N by means of a rotating device 50 via a drill rod 52. Pressurized flushing air is supplied to the blade 5,9 from compressed air means 54. The drilling device according to the invention is intended for pipe-
kittavaan poraukseen, jossa terän 5,9 perässä syötetään suojaputkea 3, joka on kuvassa 1 esitetty yksinkertaistuksen vuoksi lyhennettynä. Poralaitteen iskulaitteisto, pyöritys- laitteisto, paineilmavälineet ja muu oheislaitteisto voi olla täysin tekniikan tason mukaisia. Keksinnön mukaisella pora- laitteella poratessa terä 5,9 pyörii suojaputken seuratessa terän 5,9 perässä pyörimättömästi.for putty drilling, in which a protective tube 3 is fed behind the blade 5.9, which is shown in Figure 1 in shortened form for simplicity. The impact device, rotation device, compressed air means and other peripheral equipment of the drilling device may be completely in accordance with the state of the art. When drilling with the drilling device according to the invention, the blade 5.9 rotates while the protective tube follows the blade 5.9 without rotation.
Kuvan 2 mukaisesti keksinnön mukaiseen poralaitteeseen 100 kuuluu tekniikan tason mukaisesti iskulaite 14, käsittäen edullisesti männän 56, joka iskee ja pyörittää terää 5,9, joka poraa maaperään 102 porareikää 22 vetäen perässään suojaputkea 3.According to Figure 2, the drilling device 100 according to the invention includes, according to the prior art, an impact device 14, preferably comprising a piston 56, which strikes and rotates a blade 5,9, which drills 102 boreholes 22 in the soil, pulling a protective tube 3 behind it.
Kuvan 3 mukaisesti poralaite 100 käsittää useampiosaisen terän 5,9, johon tuodaan huuhteluilmavirtaus iskulaitteen 14 kautta ensimmäistä virtauskanavaa pitkin (ei kuvissa). Terään 5,9 kuuluu edullisesti pilottiterä 9 ja laajennusvälineet 5. Terän 5,9 perässä tuotavaan suojaputkeen 3 kuuluu etuosan 18 ja suojaputken 3 sisään muodostuu sisätila 20 suojaputken 3 ja terän 5,9 varren välille. Suojaputki 3 yhdistetään etuosastaan 18 terän 5,9 yhteyteen sovitelman 24 avulla. Sovitelma 24 on edullisesti hitsauskenkä 11, jonka avulla suojaputki 3 on kytketty pilot- titerän 9 ulkoreunaan. Hitsauskenkä on suojaputkea maahan vetävä — olake ja sen käyttö ei ole välttämätöntä, jos syöttölaite kykeneeAccording to Figure 3, the drilling device 100 comprises a multi-part blade 5,9, to which a flushing air flow is introduced via the impact device 14 along a first flow channel (not shown). The blade 5,9 preferably includes a pilot blade 9 and expansion means 5. The protective tube 3 introduced after the blade 5,9 includes a front part 18 and an interior space 20 is formed inside the protective tube 3 between the protective tube 3 and the shaft of the blade 5,9. The protective tube 3 is connected to the blade 5,9 from its front part 18 by means of an arrangement 24. The arrangement 24 is preferably a welding shoe 11, by means of which the protective tube 3 is connected to the outer edge of the pilot blade 9. The welding shoe is a shoulder that pulls the protective tube into the ground and its use is not necessary if the feeding device is capable of
O 25 esimerkiksi työntämään suojaputkea syntyneeseen porareikään 3 terän perässä.O 25, for example, to push the protective tube into the resulting drill hole 3 behind the blade.
SS
= Pilottiterään 9 kuuluu keksinnön mukaisessa poralaitteessa 100= The pilot bit 9 in the drilling device according to the invention includes 100
N teräpinta 12 ja huuhtelukanava 4 huuhteluilmavirtauksen io 30 johtamiseksi iskulaitteelta 14 ensimmäisen virtauskanavan kauttaN blade surface 12 and flushing channel 4 for conducting flushing air flow io 30 from the impact device 14 through the first flow channel
N mainitulle terälle 5,9. Iskulaite 14 on edullisesti välittömästiN for said blade 5.9. The impact device 14 is preferably immediately
N pilottiterän 9 varren yhteydessä. Huuhtelukanavalla 4 on edullisesti päätyseinä 30, jonka yhteydessä huuhtelukanava 4 edullisesti haarautuu eteenpäin teräpinnalle 12 johtaviin terähuuhtelukanaviin 10 ja poispäin teräpinnasta 12 kohti suojaputken 3 sisätilaa 20 johtaviin paluukanaviin 1. Paluu- kanavat 1 on sovitettu huuhtelukanavan 4 ja suojaputken 3 sisätilan 20 välille pilottiterään 9 osan huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputken 3 sisätilaan 20 sen huuhte- lemiseksi. Terähuuhtelukanavat 10 on taas sovitettu johtamaan huuhteluun käytettävää paineilmaa huuhtelukanavalta 4 pilot- titerän 9 teräpinnalle 12 teräpinnan 12 huuhtelemiseksi porausjätteestä, jota syntyy pilottiterän 9 ja laajennusväli- neiden 5 pyöriessä porareiässä 22 samalla iskien. Paluukanavien 1 yhteenlaskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhte- lukanavien 10 yhteenlaskettu poikkipinta-ala, jolloin terä- huuhtelukanavat 10 muodostavat riittävän suuren virtausvastuksen paineilmavirtauksen ohjaamiseksi suoraan paluukanavia 1 pitkin suojaputken 3 sisätilaan 20 sen huuhtelemiseksi ilman maaperän aiheuttamaa vastapainetta. Tällä ratkaisulla huuhtelukanavasta 4 tuleva paineilmavirtaus saadaan jaetuksi niin, että ainakin suurin osa virtauksesta kääntyy takaisin paluukanavia 1 pitkin suojaputken 3 sisätilaan 20 ja pienempi osa johdetaan pilot- titerän 9 teräpintaan 12 suorittamaan teräpinnan 12 huuhtelu.N in connection with the shaft of the pilot blade 9. The flushing channel 4 preferably has an end wall 30, in connection with which the flushing channel 4 preferably branches forward into blade flushing channels 10 leading to the blade surface 12 and away from the blade surface 12 towards the interior space 20 of the protective tube 3 into return channels 1 leading. The return channels 1 are arranged between the flushing channel 4 and the interior space 20 of the protective tube 3 in order to conduct the flushing air flow of the pilot blade 9 part directly into the interior space 20 of the protective tube 3 in order to flush it. The blade flushing channels 10 are in turn arranged to conduct the compressed air used for flushing from the flushing channel 4 to the blade surface 12 of the pilot blade 9 in order to flush the blade surface 12 from drilling debris generated when the pilot blade 9 and the expansion means 5 rotate in the borehole 22 while striking. The combined cross-sectional area of the return channels 1 is larger than the combined cross-sectional area of the blade flushing channels 10, whereby the blade flushing channels 10 form a sufficiently large flow resistance to direct the compressed air flow directly along the return channels 1 to the inner space 20 of the protective tube 3 for flushing it without back pressure caused by the soil. With this solution, the compressed air flow coming from the flushing channel 4 is divided so that at least the majority of the flow is turned back along the return channels 1 to the inner space 20 of the protective tube 3 and a smaller part is directed to the blade surface 12 of the pilot blade 9 to flush the blade surface 12.
Vaikka keksinnön yksityiskohtaisen selityksen yhteydessä on puhuttu usean paluukanavan, terähuuhtelukanavan ja poistokanavan — käytöstä, on tämä vain keksinnön edullinen toteutusmuoto. TuleeAlthough the use of multiple return channels, blade flushing channels, and exhaust channels has been discussed in connection with the detailed description of the invention, this is only a preferred embodiment of the invention. It will be
O 25 ymmärtää, että keksinnön mukainen poralaite voidaan toteuttaa ro myös käyttäen ainoastaan yhtä paluukanavaa, yhtä terähuuhte- 0 lukanavaa ja yhtä poistokanavaa. x a ~~ Terähuuhtelukanavien 10 kautta pilottiterän 9 teräpinnalle 12 io 30 johdettu paineilmavirtaus johdetaan terähuuhtelukanavien 10It is understood that the drilling device according to the invention can also be implemented using only one return channel, one blade flushing channel and one exhaust channel. The compressed air flow directed to the blade surface 12 of the pilot blade 9 through the blade flushing channels 10 is directed to the blade flushing channels 10
N jatkoksi muodostettuja poistokanavia 7 pitkin suojaputken 3N continuous discharge channels 7 along the protective tube 3
N sisään käyttäen edullisesti ensiksi terän 5,9 radiaalisuuntaista vinokanavaa 7.1 paineilman johtamiseksi kohti pilottiterän 9 ulkoreunaan ja sieltä poistokanavaan 7 kuuluvaa suoraan osaa 26 pitkin poistokanavaan 7 kuuluvalle laajenevalle osalle 8. Toisin sanottuna poistokanavat 7 on sovitettu pilottiterään 9 terä- huuhtelukanavien 10 jatkeeksi paineilman johtamiseksi suoja- putken 3 sisätilaan 20. Poistokanavat 7 ovat sovitettu vir- taussuunnassa poikkipinta-alaltaan laajeneviksi mentäessä teräpinnalta 12 kohti suojaputken 3 sisätilaa 20. Edullisesti laajeneminen tapahtuu terän 5,9 pyörimisakselin radiaalisuun- nassa kuvan 3 mukaisesti. Toisin sanottuna mitä lähempänä suojaputkea 3 ollaan, sitä syvempiä poistokanavat 7 ovat.N into, preferably first using the radially inclined channel 7.1 of the blade 5,9 to conduct the compressed air towards the outer edge of the pilot blade 9 and from there along the straight part 26 belonging to the discharge channel 7 to the expanding part 8 belonging to the discharge channel 7. In other words, the discharge channels 7 are arranged in the pilot blade 9 as an extension of the blade flushing channels 10 for conducting the compressed air into the interior 20 of the protective tube 3. The discharge channels 7 are arranged to expand in cross-sectional area in the flow direction when going from the blade surface 12 towards the interior 20 of the protective tube 3. Preferably, the expansion takes place in the radial direction of the axis of rotation of the blade 5,9 in accordance with Figure 3. In other words, the closer one is to the protective tube 3, the deeper the discharge channels 7 are.
Kullakin poistokanavalla 7 on kuvan 4 mukaisesti terän 5,9 radiaalisuuntainen syvyys d ja poistokanavaan 7 kuuluvien reunojen 44 välinen leveys 1. Keksinnön mukaisesti kunkin poistokanavan 7 syvyys on kasvava terän 5,9 pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan poistokanavan 7 leveyssuunnassa po- rausjätteen siirtymisen helpottamiseksi. Kunkin poistokanavan 7 syvyys voi kasvaa 100 — 150 % poraussuunnalle vastaiseen suuntaan poistokanavan 7 leveyssuunnassa. Pilottiterän 9 teräpinnan 12 yhteydessä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 3 - 15 %, edullisesti 5 — 10 % poistokanavan 7 pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa, joka on terän 5,9 pyörimissuunnassa ensimmäisenä.Each discharge channel 7 has, as shown in Figure 4, a depth d in the radial direction of the blade 5.9 and a width 1 between the edges 44 belonging to the discharge channel 7. According to the invention, the depth of each discharge channel 7 increases in the direction opposite to the direction of rotation of the blade 5.9 in the width direction of the discharge channel 7 in order to facilitate the movement of drilling waste. The depth of each discharge channel 7 can increase by 100-150% in the direction opposite to the drilling direction in the width direction of the discharge channel 7. In connection with the blade surface 12 of the pilot blade 9, the depth d of the discharge channel 7 can be 3-15%, preferably 5-10% of the length 1 of the discharge channel 7 at the edge of the discharge channel 7 that is first in the direction of rotation of the blade 5.9.
Pilottiterän 9 teräpinnan 12 yhteydessä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 15 - 30 %, edullisesti 18 - 25 % poistokanavan 7 — pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa, joka on terän 5,9In connection with the cutting surface 12 of the pilot blade 9, the depth d of the outlet channel 7 can be 15-30%, preferably 18-25% of the length 1 of the outlet channel 7 at the edge of the outlet channel 7 that is 5.9 of the blade.
O 25 pyörimissuunnassa jälkimmäisenä. Keksinnön mukaisessa pora- ro laitteessa terää 5,9 pyöritetään siten, että poistokanavan 7 0 syvyydeltään matalampi reuna kohtaa maaperän ensiksi ja syvempi = reuna jälkimmäisenä eli terä pyörii myötäpäivään katsottaessaO 25 in the direction of rotation as the latter. In the drilling device according to the invention, the blade 5,9 is rotated so that the shallower edge of the outlet channel 7 0 meets the soil first and the deeper edge as the latter, i.e. the blade rotates clockwise when viewed
N terää ylhäältä alaspäin. Kuvassa 4 on esitetty oikea pyöri- io 30 missuunta viitenumerolla 42.N blades from top to bottom. In Figure 4, the correct direction of rotation is shown by reference number 42.
SS
Kunkin poistokanavan 7 syvyys voi kasvaa 100 - 150 % terän pyörimisakselin radiaalisuuntaan poistokanavan 7 leveyssuun- nassa mentäessä pilottiterän 9 teräpinnalta 12 suojaputken 3 sisätilaan. Suojaputken 3 sisällä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 6 — 25 %, edullisesti 10 -— 15 % poistokanavan 7 pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa 44, joka on terän 5,9 pyöri- missuunnassa ensimmäisenä. Suojaputken 3 sisällä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 30 — 50 %, edullisesti 35 — 40 % poistokanavan 7 pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa, joka on terän 5,9 pyörimissuunnassa jälkimmäisenä. Poistokanavien 7 edullisesti monisuuntaisen laajenemisen tarkoituksena on varmistaa se, että terän 5,9 teräpinnalle 12 ja sitä kautta porareikään 22 syötettävän paineellisen ilmavirtauksen kulkemiselle poisto- kanavassa 7 ei ole esteitä, jolloin teräpintaa 12 huuhteleva paineilmavirtaus pääsee kulkemaan porausjätettä siirtäen laajentamatta porareikää 22.The depth of each outlet channel 7 may increase by 100-150% in the radial direction of the blade rotation axis in the width direction of the outlet channel 7 as the pilot blade 9 passes from the blade surface 12 into the interior of the protective tube 3. Inside the protective tube 3, the depth d of the outlet channel 7 may be 6-25%, preferably 10-15% of the length of the outlet channel 7 at the edge 44 of the outlet channel 7 that is first in the direction of rotation of the blade 5,9. Inside the protective tube 3, the depth d of the outlet channel 7 may be 30-50%, preferably 35-40% of the length of the outlet channel 7 at the edge 1 of the outlet channel 7 that is last in the direction of rotation of the blade 5,9. The purpose of the preferably multidirectional expansion of the exhaust channels 7 is to ensure that there are no obstacles to the passage of the pressurized air flow fed to the blade surface 12 of the blade 5,9 and through it to the drill hole 22 in the exhaust channel 7, whereby the pressurized air flow flushing the blade surface 12 can pass, displacing drilling waste without expanding the drill hole 22.
Kuvasta 5 nähdään kuinka paluukanavat 1 liittyvät poistokanavaan 7 edullisesti sen laajenevalla osalla 8 ja edullisesti lähelle poistokanavan 7 sitä päätä, joka on suojaputken 3 sisätilassa 20 kuvan 3 mukaisesti. Kuvassa 5 viitenumerolla 36 on esitetty rengasterän bajonetti-lukitusta varten oleva ura.Figure 5 shows how the return channels 1 connect to the outlet channel 7, preferably at its expanding part 8 and preferably close to the end of the outlet channel 7 that is in the interior 20 of the protective tube 3 according to Figure 3. In Figure 5, reference number 36 shows a groove for bayonet locking of the ring blade.
Keksinnön mukaisella poralaitteella voidaan porata maata ja kalliota ja poralaitteen huuhtelu putkielementin sisällä toimii jo ilman maasta syntyvää vastapainetta, koska huuhtelukanavaan — liittyvien paluukanavien yhteinen poikkipinta-ala on suurempiThe drilling device according to the invention can be used to drill soil and rock, and the flushing of the drilling device inside the pipe element works without any back pressure from the soil, because the combined cross-sectional area of the return channels connected to the flushing channel is larger.
O 25 kuin huuhtelukanavasta terälle suunnattujen virtauskanavien ro yhteinen poikkipinta-ala. Poistokanavat 7 on muodostettu kuvan 0 3 mukaisesti taaksepäin (suunta 2) laajeneviksi, joten ne eivät = pyri pakottamaan huuhteluilman virtausta poraussuuntaan (suuntaO 25 than the common cross-sectional area of the flow channels ro directed from the flushing channel to the bit. The exhaust channels 7 are formed as shown in Figure 0 3 to expand backwards (direction 2), so they do not = try to force the flow of flushing air in the drilling direction (direction
N 6), jonka maaperän 102 muodostama vastapaineen on voitettava io 30 huuhtelun mahdollistamiseksi, kuten tavanomaisilla porausjär-N 6), which the back pressure created by the soil 102 must overcome to enable flushing, as in conventional drilling systems
N jestelmillä Elemex ja Stable-X. Koska poistokanavat 7 ovatWith the Elemex and Stable-X systems. Since the exhaust channels 7 are
N muodostettu taaksepäin laajenevaksi, ei vahingollisia ilman- purkauksia maaperään ole mahdollista tapahtua. Edelleen poralaitteen pilottiterän rakenteesta johtuen poralaite poistaa käytännössä ainoastaan materiaalin, joka tunkeutuu poistokanavan suljetulle alueelle ja eliminoi täten ylihuuhtelemisilmiön, jota mammutoinniksikin kutsutaan. Näin ollen keksinnön mukaisella poralaitteella on mahdollista porata suuria paaluja hyvin lähelle mahdollisesti vahingoittuvia kohteita, koska paineiskuja ei ole mahdollista tapahtua, eikä järjestelmä ylihuuhtele porareikää.N is formed to expand backwards, no harmful air discharges into the soil are possible. Furthermore, due to the structure of the pilot bit of the drilling device, the drilling device practically removes only the material that penetrates the closed area of the discharge channel and thus eliminates the overflushing phenomenon, which is also called mammothing. Thus, with the drilling device according to the invention, it is possible to drill large piles very close to potentially damaged targets, because pressure shocks are not possible, and the system does not overflush the borehole.
Edullisesti keksinnön mukaisen poralaitteen pilottiterässä on vähintään kaksi poistokanavaa, mutta niitä voi olla myös kolme tai jopa neljä, mikäli pilottiterän halkaisija on suuri.Preferably, the pilot bit of the drilling device according to the invention has at least two exhaust channels, but there may also be three or even four if the pilot bit has a large diameter.
Paluukanavia ja terähuuhtelukanavia on kutakin edullisesti vastaava lukumäärä kuin poistokanavia eli jos poistokanavia on kaksi kappaletta, tällöin paluukanavia on kaksi kappaletta ja terähuuhtelukanavia kaksi kappaletta.There is preferably a corresponding number of return channels and blade rinsing channels each as there are discharge channels, i.e. if there are two discharge channels, then there are two return channels and two blade rinsing channels.
Kuvien 6a ja 6b mukaisesti pilottiterän 9 yhteydessä laajen- nusvälineinä 5 voidaan käyttää kuvan 6a mukaisesti rengasterää 28 tai kuvan 6b mukaisesti avarrinterää 32. Nämä ovat vaihto- ehtoisia ratkaisuja pilottiterän 9 kanssa käytettäviksi laajennusvälineiksi 5. Kun suojaputki on porattu kallioon tai tavoitetasolle, pyöritetään pilottiterää vastakkaiseen suuntaan porauksen aikana käytettyyn suuntaan nähden. Tällöin pilottiterä 6 vapautuu bajonettikiinnityksen avulla sovitelmasta, jota — voidaan kutsua myös nimellä maakenkä, ja voidaan nostaa ylösAccording to Figures 6a and 6b, in connection with the pilot bit 9, a ring bit 28 according to Figure 6a or a reamer bit 32 according to Figure 6b can be used as expansion means 5. These are alternative solutions for expansion means 5 to be used with the pilot bit 9. When the casing has been drilled into the rock or to the target level, the pilot bit is rotated in the opposite direction to the direction used during drilling. In this case, the pilot bit 6 is released from the arrangement, which — can also be called a ground shoe, by means of a bayonet attachment, and can be lifted up
O 25 porareiästä. Sovitelma 24 ja laajennusvälineet 5, mikäli ro laajennusvälineet 5 ovat kuvan 6a mukainen rengasterä 28, jäävät 0 porareikään 22. Mikäli laajennusvälineet ovat kuvan 6b mukainen = avarrinterä 32, voidaan avarrinterä 32 myös nostaa poisO 25 from the borehole. The arrangement 24 and the expansion means 5, if the expansion means 5 are the ring bit 28 according to Figure 6a, remain in the borehole 22. If the expansion means are the reamer bit 32 according to Figure 6b, the reamer bit 32 can also be lifted out.
N porareiästä porauksen päätteeksi. io 30N from the borehole at the end of drilling. io 30
N Kuvassa 7 on esitetty keksinnön mukaisen poralaitteen 100N Figure 7 shows a drilling device 100 according to the invention.
N pilottiterä 9 suojaputken 3 kiinnittävänä sovittimena 24 toimivan hitsauskengän 11 kanssa. Viitenumerolla 34 esitetään kuvissa 3 ja 6a - 8 teräpaloja ja viitenumerolla 33 teräpalojen 34 syvennyksiä, jotka näkyvät kuvissa 4 ja 5. Kuvissa 5 ja 8 näkyy ylimääräinen paluukanava 38, joka voidaan tehdä suojaputken 3 sisätilan 20 ja huuhtelukanavan 4 välille paluuvirtauksen tehostamiseksi.N pilot blade 9 with welding shoe 11 acting as adapter 24 for securing protective tube 3. Reference number 34 shows the blade pieces in Figures 3 and 6a - 8 and reference number 33 shows the recesses of the blade pieces 34, which are visible in Figures 4 and 5. Figures 5 and 8 show an additional return channel 38, which can be made between the inner space 20 of protective tube 3 and the flushing channel 4 to enhance the return flow.
Huuhtelukanavan 4 halkaisija voi olla esimerkiksi 30 mm, jolloin terähuuhtelukanavien halkaisija voi olla 9 mm. Keksinnön mukaista poralaitetta voidaan käyttää maaputkien poraamisessa porapaa- lujen muodostamista varten 2 - 100 m syvyyteen, edullisesti 5 - m syvyyteen saakka.The diameter of the flushing channel 4 may be, for example, 30 mm, whereby the diameter of the blade flushing channels may be 9 mm. The drilling device according to the invention may be used in drilling underground pipes for forming bored piles to a depth of 2-100 m, preferably up to a depth of 5-m.
NOF
OO
NOF
LÖLÖ
<Q wn<Q wn
OO
I a aI a a
RR
NOF
OO
00
NOF
OO
NOF
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20215527A FI130193B (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Drilling device for drilling boreholes in soil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20215527A FI130193B (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Drilling device for drilling boreholes in soil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20215527A1 true FI20215527A1 (en) | 2022-11-06 |
| FI130193B FI130193B (en) | 2023-04-13 |
Family
ID=85802981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20215527A FI130193B (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Drilling device for drilling boreholes in soil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI130193B (en) |
-
2021
- 2021-05-05 FI FI20215527A patent/FI130193B/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI130193B (en) | 2023-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6182776B1 (en) | Overburden drilling apparatus having a down-the-hole hammer separatable from an outer casing/drill bit unit | |
| EP2382368B1 (en) | Method and apparatus for down-the-hole drilling | |
| KR100461525B1 (en) | Bit with enlargable diameter | |
| JP5783561B2 (en) | Excavation apparatus and excavation method | |
| EP3060742B1 (en) | Drilling device | |
| KR102251002B1 (en) | Drilling device | |
| KR102143681B1 (en) | Down the Hole Excavation Equipment | |
| US6435288B1 (en) | Rock drill bit | |
| US7373994B2 (en) | Self cleaning coring bit | |
| FI20215527A1 (en) | Drilling rig for drilling a borehole into the ground | |
| CA2937182C (en) | A hammering and rotatable drilling device | |
| AU642708B2 (en) | Drilling tool for percussive and rotary drilling | |
| FI128450B (en) | Drilling device for mounting ground pipes in soil | |
| JPH11217983A (en) | Excavation method device | |
| FI129581B (en) | Method and drilling device for installing underground pipes in the ground | |
| JP5800587B2 (en) | Drilling device | |
| JP3376519B2 (en) | Muddy water hammer | |
| JP2920590B2 (en) | Perforator | |
| EP2675982B1 (en) | Method and apparatus for down-the-hole drilling | |
| CN118167330B (en) | Traction Shield Machine | |
| AU2021218219B2 (en) | Drilling head for a percussive displacement ground drilling device and use of a drilling head for a percussive displacement ground drilling device | |
| CA2391192C (en) | Rock drill bit | |
| JP2025031653A (en) | Inner rod, boring rod, and double pipe drilling method | |
| US7168509B2 (en) | Percussive reamer and method of use thereof | |
| EP3433463B1 (en) | Down-the-hole drilling device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: TERRAMEK OUE, EE |