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WO2000057019A1 - Device for drilling bore holes - Google Patents

Device for drilling bore holes Download PDF

Info

Publication number
WO2000057019A1
WO2000057019A1 PCT/AT1999/000070 AT9900070W WO0057019A1 WO 2000057019 A1 WO2000057019 A1 WO 2000057019A1 AT 9900070 W AT9900070 W AT 9900070W WO 0057019 A1 WO0057019 A1 WO 0057019A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drill bit
inner part
coupling
drilling
outer part
Prior art date
Application number
PCT/AT1999/000070
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Mocivnik
Karl BÖHM
Original Assignee
Techmo Entwicklungs- Und Vertriebs Gmbh
Alwag Tunnelausbau Gesellschaft Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Techmo Entwicklungs- Und Vertriebs Gmbh, Alwag Tunnelausbau Gesellschaft Mbh filed Critical Techmo Entwicklungs- Und Vertriebs Gmbh
Priority to PCT/AT1999/000070 priority Critical patent/WO2000057019A1/en
Priority to AU29108/99A priority patent/AU2910899A/en
Publication of WO2000057019A1 publication Critical patent/WO2000057019A1/en

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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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of boreholes, comprising a drill bit, which consists of a central inner part and a releasably coupled outer part which annularly surrounds the inner part, with a releasable coupling between the central inner part and the annular part of the drill bit is formed by at least two projections arranged on one of the mutually facing circumferential surfaces of the inner part and the outer part and complementary recesses cooperating therewith on the other circumferential surface of the inner part or the outer part.
  • Devices of this type for drilling boreholes with a multi-part drill bit which essentially consist of a central inner part or a pilot drill bit and a detachably coupled outer part or an annular drill bit, are known in different embodiments, with reference, for example, to AT-B 390 303 or WO 94/12760 can be referenced.
  • the central inner part and the outer part of the drill bit which surrounds the inner part in a ring, are mutually locked by means of complex and in part difficult to coordinate coupling and locking elements, which, in particular in the known design according to WO 94/12760, have a large number of one another connectable parts required.
  • a device of the type mentioned at the outset can also be found in GB-A 1 068 638, the pilot drill bit and the ring drill bit being connected in the manner of a bayonet lock, but a plurality of contact surfaces are required to transmit the impact energy, each of which involves energy losses are expected.
  • a disadvantage of these known constructions is generally the fact that with the complex constructions used, precise coordination of the individual parts with small tolerances is required. lent, which may result in disadvantages in connection with a detachment of at least the central inner part from the annular outer part, which is usually desired after the drilling process has been carried out.
  • the aim of the present invention is now to provide, on the basis of a device of the type mentioned at the outset, an embodiment with which a reduction in the total drilling time can be achieved in comparison with known embodiments, not only in a reduction in those required for the actual drilling Time, but overall is aimed at a reduction in the total drilling time, in particular through rapid removal of the mined material and any necessary changeover times.
  • the device according to the invention based on a device of the type mentioned at the outset, is essentially characterized in that the central inner part of the drill bit, which is coupled to the annular outer part via coupling elements, has at least one outlet opening for introducing a fluid into the one in front of the drill bit Has space and that the drill bit is formed with at least one opening for the passage of the fluid with the degraded material into an area lying behind the excavation surface of the drill bit.
  • the drill bit has at least one outlet opening for introducing a fluid into the space in front of the drill bit and at least one opening for the passage of the fluid with the material removed. rial in an area behind the surface of the drill bit. In this way, mined material can be transported directly to an area behind the surface of the drill bit.
  • the mined material is essentially brought out of the borehole inside a cladding tube or the drill pipe, there are particularly narrow spaces between the outer circumference of a cladding tube and the borehole wall, which are generally aimed at in the sense of optimizing or reducing the entire borehole area problems with the insertion of the cladding tube, which can subsequently lead to an extension of the entire drilling time.
  • the drill bit and / or a cladding tube has at least one recess or opening for at least partially dispensing the fluid with the degraded material into the intermediate space between the cladding tube and the borehole wall.
  • the at least partial discharge of the fluid with the dismantled material in the annular space between the cladding tube and the borehole wall results in a lubricating effect due to the fluid and the granular, degraded material, so that an essentially frictionless introduction of the cladding tube is supported.
  • the drill bit be formed in an area behind the excavation area with an additional outlet opening for the fluid, this additional outlet opening opening in the direction away from the drill surface of the drill bit, whereby through a such an additional outlet opening for the fluid, a pulse is introduced in the direction of an unimpeded or as quickly as possible delivery of the mined material together with the fluid from the area of the drill bit.
  • the cross-sectional area of the additional outlet opening be a maximum of 30%, preferably approximately 10-15%, of the cross-sectional area of the area in front of the cutting surface of the drill bit opening opening for the fluid.
  • the coupling projections for releasable coupling between the central inner part and the annular part of the drill bit are formed projecting from the inner circumference of the annular inner circumference of the annular outer part, which have complementary coupling recesses on the outer circumference of the central inner part cooperate, each recess consisting of a substantially extending in the direction of the axis and a substantially normal thereon, extending over a portion of the circumference and extending in the circumferential direction.
  • the coupling elements proposed according to the invention which are formed on the one hand from projections arranged on one of the circumferential surfaces of the inner part and the outer part and on the other hand complementary recesses interacting with these projections, a special configuration for the recesses also being proposed according to the invention, is a reliable coupling guaranteed between the individual parts of the drill bit in the operating state. Furthermore, the coupling elements which can be designed to be correspondingly robust, simply by absorbing the large stresses occurring during the drilling process, after completion of the borehole or in the case of necessary retrofitting work, can achieve a simple and time-saving separation of the individual elements of the drill bit, so that overall a shortening tion of the total time required for the production of a borehole can be achieved compared to known embodiments.
  • three coupling projections and recesses are provided, in particular, evenly distributed over the circumference of the mutually facing circumferential surfaces of the inner part and the outer part.
  • a uniform distribution of the coupling projections and recesses over the circumference of the interacting circumferential surfaces a correspondingly simple and safe positioning of the inner part and the outer part of the drill bits can be achieved. If the coupling projections and recesses are not arranged evenly distributed over the circumference, this can simply be used to take account of any asymmetries in the stop pattern or the like, if any, in order to achieve a desired, relative positioning between the inner part and the outer part.
  • the coupling projections and the coupling recesses in their circumferentially extending section are at least partially designed with mutually coordinated, inclined surface areas which are in the fully coupled state of the parts of the drill bit result in an essentially play-free fit between the inner part and the outer part, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
  • the coupling projections are designed in an end region with a particularly elastic elevation, which in a fully coupled state of the parts of the drill bit in a stepped Area of the associated respective coupling recess is arranged.
  • the annular outer part is formed with at least one recess or an extension on its end face facing away from the mining surface which cooperates with a complementary extension or a recess of an adjoining cladding tube or impact shoe.
  • Such an extension and a complementary recess can provide an essentially stationary stop for detaching the individual parts of the drill bit from one another, so that a correspondingly firm coupling or a correspondingly tight fit is maintained between the central inner part and the annular outer part for carrying out the drilling work can be.
  • the extraction tools of the annular outer part of the drill bit are arranged in such a way that the stop pattern of the borehole formed by them in the direction to the central inner part of the drill bit essentially corresponds to the inner diameter of the casing tube or an impact shoe coupled thereto, it being provided in particular that the outer diameter of the central inner part of the drill bit is slightly smaller than the inner diameter of the casing pipe or an impact shoe coupled with it and interacting with the outer part.
  • this coordination of the area of the ring-shaped outer part or the ring drill bit selected for the formation of the borehole relative to the area of the central inner part or the pilot drill bit can ensure that in the sense of an optimization of the drilling performance and thus in the sense of an optimization or shortening of the for the time required to produce a borehole, the area of the central inner part of the drill bits can be chosen to be as large as possible in comparison with the area of the outer ring drill bit.
  • a relative enlargement of the area of the central inner part of the drill bit relative to the ring-shaped outer part surrounding this inner part contributes to an increase in the mining capacity or drilling capacity in particular in that the forces required for the formation of the borehole are essentially direct in the sense of a through the central inner part
  • Reduction of the material to be mined can be introduced, while in the area of the coupling point between the central inner part and the ring-shaped outer part, despite the play-free coupling provided according to the invention, losses occur during the transmission of the forces, which lead to a reduced removal capacity of the ring drill bit compared to the central inner part or the pilot drill bit.
  • FIG. 1 shows, partly in section, a schematic side view of a first embodiment of a drilling device according to the invention
  • FIG. 2 on an enlarged scale, again partly in section, a view of the central inner part of the drill bit of the device for drilling according to the invention
  • FIG. 3 shows an end view of the central inner part of the drill bit according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a front view of the annular outer part of the drill bit in a representation similar to FIG. 3;
  • Figure 5 is a partial sectional view through the annular outer part of the drill bit.
  • 6 shows a detailed view of part of a coupling recess on the central inner part of the drill bit; 7 shows, on a further enlarged scale, a further detailed view of a part of the coupling element on the central inner part of the drill bit;
  • FIG. 8 shows a detailed view of the coupling element on the annular outer part of the drill bit in a representation corresponding to FIG. 7;
  • FIG. 9 is a side view, partly in section, of a striking shoe which interacts with the ring drill bit when the pilot drill bit is released; and FIG. 10 shows, in a representation similar to FIG. 1, a side view, partly in section, through a modified embodiment of a device for drilling according to the invention.
  • Fig. 1, 1 generally designates a device for drilling a borehole schematically indicated by 2, the device consisting of a split drill bit which has a central inner part or a pilot drill bit 3 and an outer part or an annular drill bit surrounding the central inner part 4 has. Both the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4 have corresponding removal tools, which are indicated schematically by 5. At least one outlet opening 6 for a fluid for the removal of the removed material opens into the area directly in front of the pilot drill bit or the central inner part 3.
  • the applied fluid is quickly and reliably applied through an opening, indicated schematically by 7, into an area behind the extraction surface or the removal tools 5 of the central inner part of the drill bit and subsequently defined by an between a cladding tube 8 and a drill pipe 9 Free space removed.
  • a further outlet opening 10 opens out in a rear region, through which fluid is likewise discharged, so that an additional Pulse is conveyed in the direction of removal, which can optimize or shorten the drilling time.
  • the mining tools 5 are arranged on the ring drill bit 4 in such a way that they define an effective outer diameter of the borehole 2, which exceeds the outer dimensions of the cladding tube 8 by a small percentage, for example approximately 5 to 10% to allow proper penetration of the cladding tube 8.
  • a free space prevents friction between the borehole wall and the cladding tube 8, so that it can be found even with very thin-walled cladding tubes 8, since excessive damage to the cladding tube is not to be expected.
  • Fig. 1 is already indicated schematically that for coupling the central inner part 3 and the annular outer part 4 of the drill bit, a corresponding interlocking of the individual parts 3 and 4 takes place, as will be clearly seen with reference to the other figures.
  • FIG. 2 shows the central inner part or the pilot drill bit 3 on an enlarged scale, the reference numerals of FIG. 1 being retained for identical components.
  • the pilot drill bit is at least partially formed with a recess 13 extending in the radial direction, in which a corresponding Coupling element of the annular outer part 4 engages.
  • the pilot drill bit 3 is provided with a stop 14 in the area facing away from the mining area, this stop 14 cooperating with the impact shoe 11 shown in FIG. 1, the impact shoe 11 essentially during the drilling process for a safe carrying of the adjoining, optionally thin-walled cladding tube 8 is used.
  • pilot drill bit 3 additionally has recesses 15 running in the direction of the longitudinal axis of the drill bit, each of which merges into the recesses 13 which are essentially normal thereon and thus run along the circumference and which have already been designated by 13 in FIG. 2, wherein one of these recesses 13 can be seen in the partial sectional view according to FIG. 3.
  • the ring drill bit 4 is designed with corresponding coupling projections 16 which can be displaced in the recesses 15 in the direction of the axis of the drill bit, whereupon after the translational movement by means of a rotary movement, a secure locking and anchoring the pilot drill bit 3 in the annular outer part 4 is made possible.
  • each of the coupling projections 16 on the inner circumference of the ring drill bit 4 is additionally formed with a beveled partial area 17, an additional, in particular elastic, one in each end area of the coupling projections 16 Survey 18 is provided, which is a safe Anchoring in the assembled state of the drill bit enables.
  • the coupling recesses 13, which run essentially in the circumferential direction, are also formed on the ring core bit 4, which is only partially shown, with surface sections 13 ', 13 "and 13"' in each case with different inclinations in order to facilitate insertion the coupling projections 16 of the ring drill bit 4 as well as a secure and play-free locking.
  • FIG. 7 shows a side view of the area of a circumferentially extending recess 13
  • FIG. 8 shows a side view of one of the coupling projections 16
  • both the recess 13 and the surfaces of the coupling protrusion 16 are each formed with mutually inclined side surfaces or regions offset from one another, the elevation on one of the coupling protrusions 16 being shown schematically in FIG. 8 both in FIG. 8 and in dashed lines with 18 ′ in FIG. 7 in the coupled state , wherein the coupling element is not shown in FIG. 7 for the sake of clarity.
  • the coupling between the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4 is sufficiently firm, for example, to enable individual drill pipe parts to be detached from one another, which are connected, for example, by a screw connection, for an extension of the drill pipe, without that at the same time the coupling between the ring core bit 4 and the pilot core bit 3 is released.
  • the partially bevelled upper surface areas of both the coupling or guide grooves 13 on the pilot drill bit 3 and the coupling projections 16 in the coupled state a play-free fit between the parts 3 and 4 of the drill bit, so that the required forces can also be transmitted without further notice.
  • the relative dimensions between the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4 are such that the pilot drill bit 3 has a maximum area relative to the ring drill bit 4 in order to maximize the mining result or the drilling performance accordingly.
  • the removal tools provided on the pilot drill bit 3 are positioned such that they are adapted both to the inner contours of the annular outer part or the ring drill bit 4 and to the inner diameter of the impact shoe 11 and the cladding tube 8 adjoining it, in such a way that they a subsequently required removal of the pilot drill bit 3 with the least possible play from the ring drill bit 4 after loosening the coupling elements.
  • the proposed relative dimensioning between the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4, which covers a comparatively small excavation area, also makes it possible to continue mining even after the ring drill bit 4 has been uncoupled from the pilot drill bit 3, since the pilot drill bit has a correspondingly larger excavation area.
  • the coupling between the ring drill bit 4 and the pilot drill bit 3 via the coupling elements 13, 15 and 16 is sufficiently high not to be released erroneously, for example when changing or extending the drill pipe.
  • the procedure is such that the pilot drill bit 3 is raised slightly out of the borehole in the direction of the drill pipe 9, as a result of which the rear of the annular outer part 4 comes into contact with the corresponding end face of the impact shoe 11, as can be seen from this Fig. 1 can be seen.
  • Hiebei has the ring drill bit 4, as can be seen in particular from Fig.
  • the recess 20 on the impact shoe 11 has an inclined partial region 20 ′ and a partial region running essentially normal to the axis of the drilling device 20 ′′, so that when the drill bit elements 3 and 4 are rotated, the extension 19 bears against the rear of the ring drill bit 4 reaches the end face 21 of the recess 20 of the impact shoe 11 and thus further twisting of the ring drill bit 4 relative to the impact shoe is avoided.
  • the coupling projections 16 thus move in the circumferential recesses 13 on the outer circumference of the pilot drill bit 3 , until the coupling projections 16 reach the region of the longitudinally extending recesses 15, whereupon the pilot drill bit 3 can subsequently be removed from the ring drill bit 4 and can be removed together with the drill pipe 9 from the borehole 2, with the simple coupling very short changeover times in Result in a reduction in the total drilling time.
  • the depth of the recess 20 on the front end face of the impact shoe 11 is greater than the dimensions of the extension 19 on the back of the ring core bit 4, so that even when penetrated material penetrates into the region of the recess 20, the extension or the recesses can be held securely Extensions 19 distributed over the circumference take place in corresponding recesses 20 in order to enable the pilot drill bit 3 to be detached from the ring drill bit 4 and to be subsequently brought out.
  • FIG. 10 shows a modified embodiment of a device 1 for drilling, again with a central inner part or a pilot drill bit 3 in an annular shaped outer part or a ring drill bit 4 is mounted. Similar to the embodiment according to FIG. 1, a fluid is discharged into the area in front of the dismantling tools 5 of the pilot drill bit 3 via at least one opening 6, whereupon the fluid with the dismantled material quickly and reliably flows into an behind through an opening 7 the area located for further removal is transported between the drill pipe 9 and the cladding tube, again designated 8.
  • FIG. 10 shows a modified embodiment of a device 1 for drilling, again with a central inner part or a pilot drill bit 3 in an annular shaped outer part or a ring drill bit 4 is mounted.
  • a fluid is discharged into the area in front of the dismantling tools 5 of the pilot drill bit 3 via at least one opening 6, whereupon the fluid with the dismantled material quickly and reliably flows into an behind through an opening 7 the area located for further removal is transported between the
  • At least one additional passage opening 22 is provided in an area immediately behind the ring drill bit 4, via which a portion of the fluid with degraded material reaches the free space provided between the borehole 2 and the outer circumference of the cladding tube 8, as indicated schematically by the individual arrows.
  • An additional outlet opening 10 can also be seen in the design according to FIG. 10, which gives the flow of fluid with degraded material running within the cladding tube 8 a corresponding additional impulse. Due to the fact that, in the embodiment according to FIG. 10, at least a part of the fluid with degraded material is brought into the annular space outside the cladding tube 8, the possibility of a frictionless introduction of the cladding tube 8 takes place in the manner of a lubrication, which also helps to minimize the drilling time becomes.
  • Device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of drill holes comprising a drill bit which consists of a central inner part (3) and a detachably coupled outer part (4) surrounding the inner part (3) in an annular manner, a releasable coupling between the central inner part (3) and the annular part (4) of the drill bit by at least two projections (16) arranged on one of the mutually facing peripheral surfaces of the inner part (3) and the outer part (4) and complementary recesses (13 , 15) is formed on the other peripheral surface of the inner part (3) or of the outer part (4), characterized in that the central inner part (3) of the ring-shaped outer part (4) coupled via coupling elements (13, 15, 16)
  • the drill bit has at least one outlet opening (6) for introducing a fluid into the space in front of the drill bit and that the drill bit has at least one through hole invoice (7) for the passage of the fluid with the removed material into an area behind the extraction surface of the drill bit.
  • Apparatus according to claim 1 or 2 characterized in that the drill bit is formed in an area behind the mining area with an additional outlet opening (10) for the fluid, said additional outlet opening (10) in the direction away from the mining surface of the drill bit flows.
  • the device according to claim 3 characterized in that the cross-sectional area of the additional outlet opening (10) a maximum of 30%, preferably about 10-15%, of the cross-sectional area of the outlet opening (6) for the fluid opening into the area in front of the mining area of the drill bit.
  • annular outer part (4) is formed on its end face facing away from the mining surface with at least one recess or an extension (19) which (r) with a complementary extension or a recess (20) of an adjoining cladding tube (8) or impact shoe (11) cooperates.
  • the height of the extension (19) in the direction of the axis of the drill bits is less than the depth of the cooperating recess (20), at least the recess (20) being substantially in Has circumferential portion (20 ") and an adjoining it at an acute angle, inclined portion (20 ').

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Abstract

The invention relates to a device for the drilling, especially percussion drilling or rotary percussion drilling, of bore holes, comprising a bore crown consisting of a central inner part (3) and an outer part (4) annularly surrounding the inner part (3) and releaseably coupled thereto, wherein a releasable coupling is formed between the central inner part (3) and the annular part (4) of the bore crown by at least two projecting parts (16) mounted on one of the peripheral surfaces of the inner part (3) and the outer part (4) facing each other and complementary recesses (13, 15) cooperating therewith on the other peripheral surface of the inner part (3) or the outer part (4). According to the invention, the central inner part (3) of the bore crown that is coupled to the annular outer part (4) by coupling elements (13, 15, 16) has at least one outlet (6) for introducing a fluid in the area located in front of the bore crown and the bore crown is configured with at least one opening (7) for the passage of fluid containing the material drilled off in an area located behind the drilling surface of the bore crown, thereby reducing and optimizing the duration of drilling.

Description

VORRICHTUNG ZUM BOHREN VON BOHRLÖCHERN DEVICE FOR DRILLING HOLES
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern, umfassend eine Bohrkrone, welche aus einem zentralen Innenteil und einem lösbar damit gekoppelten, den Innenteil ringförmig umgebenden Außenteil besteht, wobei eine lösbare Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Teil der Bohrkrone durch wenigstens zwei an einer der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils und des Außenteils angeordnete Vorsprünge und jeweils damit zusammenwirkende, komplementäre Ausnehmungen an der anderen Umfangsfläche des Innenteils oder des Außenteils gebildet ist.The present invention relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of boreholes, comprising a drill bit, which consists of a central inner part and a releasably coupled outer part which annularly surrounds the inner part, with a releasable coupling between the central inner part and the annular part of the drill bit is formed by at least two projections arranged on one of the mutually facing circumferential surfaces of the inner part and the outer part and complementary recesses cooperating therewith on the other circumferential surface of the inner part or the outer part.
Derartige Vorrichtungen zum Bohren von Bohrlöchern mit einer mehrteiligen Bohrkrone, welche im wesentlichen aus einem zentralen Innenteil bzw. einer Pilotbohrkrone und einem lösbar damit gekoppelten Außenteil bzw. einer Ringbohrkrone bestehen, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wobei beispielsweise auf die AT-B 390 303 oder die WO 94/12760 verwiesen werden kann. Bei diesen bekannten Ausführungsformen erfolgt eine gegenseitige Arretierung des zentralen Innenteils sowie des den Innenteil ringförmig umge- benden Außenteils der Bohrkrone über aufwendige und teilweise schwierig aufeinander abstimmbare Kopplungs- und Verriegelungselemente, welche insbesondere bei der bekannten Ausbildung gemäß der WO 94/12760 eine Vielzahl von miteinander koppelbaren Einzelteilen erfordert. Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist weiters der GB-A 1 068 638 zu entnehmen, wobei nach Art eines Bajonettverschlusses eine Verbindung der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone erfolgt, wobei jedoch eine Mehrzahl von Auflageflächen zur Übertragung der Schlagenergie erforderlich ist, an welchen jeweils Energieverluste zu erwarten sind. Nachteilig bei diesen bekannten Konstruktionen ist allgemein die Tatsache, daß bei den eingesetzten, aufwendigen Konstruktionen eine genaue Abstimmung der Einzelteile mit geringen Toleranzen erforder- lieh ist, wodurch sich gegebenenfalls Nachteile im Zusammenhang mit einem üblicherweise nach Durchführung des Bohrvorganges gewünschten Lösen zumindest des zentralen Innenteils vom ringförmigen Außenteil ergeben können.Devices of this type for drilling boreholes with a multi-part drill bit, which essentially consist of a central inner part or a pilot drill bit and a detachably coupled outer part or an annular drill bit, are known in different embodiments, with reference, for example, to AT-B 390 303 or WO 94/12760 can be referenced. In these known embodiments, the central inner part and the outer part of the drill bit, which surrounds the inner part in a ring, are mutually locked by means of complex and in part difficult to coordinate coupling and locking elements, which, in particular in the known design according to WO 94/12760, have a large number of one another connectable parts required. A device of the type mentioned at the outset can also be found in GB-A 1 068 638, the pilot drill bit and the ring drill bit being connected in the manner of a bayonet lock, but a plurality of contact surfaces are required to transmit the impact energy, each of which involves energy losses are expected. A disadvantage of these known constructions is generally the fact that with the complex constructions used, precise coordination of the individual parts with small tolerances is required. lent, which may result in disadvantages in connection with a detachment of at least the central inner part from the annular outer part, which is usually desired after the drilling process has been carried out.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine Ausführung zu Verfügung zu stellen, mit welcher eine Verkürzung der gesamten Bohrdauer im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen erzielbar ist, wobei nicht nur auf eine Verkürzung der für das eigentliche Bohren erforderlichen Zeit, sondern insgesamt auf eine Verkürzung der gesamten Bohrdauer, insbesondere durch raschen Abtransport des abgebauten Materials und gegebenenfalls erforderlichen Umrüstzeiten, abgezielt wird.The aim of the present invention is now to provide, on the basis of a device of the type mentioned at the outset, an embodiment with which a reduction in the total drilling time can be achieved in comparison with known embodiments, not only in a reduction in those required for the actual drilling Time, but overall is aimed at a reduction in the total drilling time, in particular through rapid removal of the mined material and any necessary changeover times.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem ringförmigen Außenteil über Kopplungselemente gekoppelte, zentrale Innenteil der Bohrkrone wenigstens eine Austritts- Öffnung zum Einbringen eines Fluids in den vor der Bohrkrone liegenden Raum aufweist und daß die Bohrkrone mit wenigstens einer Durchbrechung zum Durchtritt des Fluids mit abgebautem Material in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone lie- genden Bereich ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Austrittsöffnungen und Durchbrechungen läßt sich als ein wesentlicher Faktor im Zusammenhang mit einer Erhöhung der Abbauleistung ein wirkungsvoller Abtransport des abgebauten Materials erzielen. Hiebei muß darauf ge- achtet werden, daß abgebautes bzw. teilweise zerkleinertes Material möglichst rasch aus dem Raum unmittelbar vor der Bohrkrone entfernt wird, um nicht bei weiterer Betätigung der Bohrkrone lediglich ein Zerkleinern von bereits abgebautem Material anstelle eines Lösens von weiterem festem Mate- rial zu ergeben, wofür erfindungsgemäß die Bohrkrone wenigstens eine Austrittsöffnung zum Einbringen eines Fluids in den vor der Bohrkrone liegenden Raum und wenigstens eine Durchbrechung zum Durchtritt des Fluids mit abgebautem Mate- rial in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone liegenden Bereich aufweist. Derart läßt sich abgebautes Material unmittelbar in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone liegenden Bereich abtransportieren.To achieve these objects, the device according to the invention, based on a device of the type mentioned at the outset, is essentially characterized in that the central inner part of the drill bit, which is coupled to the annular outer part via coupling elements, has at least one outlet opening for introducing a fluid into the one in front of the drill bit Has space and that the drill bit is formed with at least one opening for the passage of the fluid with the degraded material into an area lying behind the excavation surface of the drill bit. Through the outlet openings and openings provided according to the invention, an effective removal of the mined material can be achieved as an essential factor in connection with an increase in the mining capacity. Care must be taken to ensure that the mined or partially shredded material is removed as quickly as possible from the space immediately in front of the drill bit, so that when the drill bit is actuated further, only material that has already been mined is crushed instead of loosening further solid material to provide for which, according to the invention, the drill bit has at least one outlet opening for introducing a fluid into the space in front of the drill bit and at least one opening for the passage of the fluid with the material removed. rial in an area behind the surface of the drill bit. In this way, mined material can be transported directly to an area behind the surface of the drill bit.
Während bei bekannten Ausführungsformen das abgebaute Material im wesentlichen im Inneren eines Hüllrohres oder des Bohrgestänges aus dem Bohrloch ausgebracht wird, ergeben sich insbesondere bei engen Zwischenräumen zwischen dem Außenumfang eines Hüllrohres und der Bohrlochwandung, welche allgemein im Sinne einer Optimierung bzw. Verringerung der gesamten Bohrlochfläche anzustreben sind, gegebenenfalls Probleme beim Einbringen des Hüllrohres, welche in weiterer Folge zu einer Verlängerung der gesamten Bohrdauer führen können. In diesem Zusammenhang wird gemäß einer weiters bevorzugte Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Bohrkrone und/oder ein Hüllrohr wenigstens eine Ausnehmung oder Durchbrechung zum wenigstens teilweisen Ausbringen des Fluids mit dem abgebauten Material in den zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochwandung liegenden Zwischenraum aufweist. Durch das wenigstens teilweise Ausbringen des Fluids mit dem abgebauten Material in dem zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochwandung liegenden, ringförmigen Zwischenraum ergibt sich ein Schmiereffekt durch das Fluid sowie das körnige, abge- baute Material, sodaß ein im wesentlichen reibungsfreies Einbringen des Hüllrohres unterstützt wird.While in known embodiments the mined material is essentially brought out of the borehole inside a cladding tube or the drill pipe, there are particularly narrow spaces between the outer circumference of a cladding tube and the borehole wall, which are generally aimed at in the sense of optimizing or reducing the entire borehole area problems with the insertion of the cladding tube, which can subsequently lead to an extension of the entire drilling time. In this context, it is proposed according to a further preferred embodiment that the drill bit and / or a cladding tube has at least one recess or opening for at least partially dispensing the fluid with the degraded material into the intermediate space between the cladding tube and the borehole wall. The at least partial discharge of the fluid with the dismantled material in the annular space between the cladding tube and the borehole wall results in a lubricating effect due to the fluid and the granular, degraded material, so that an essentially frictionless introduction of the cladding tube is supported.
Zur weiteren Unterstützung des Ausbringens des abgebauten Materials wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß die Bohrkrone in einem hinter der Abbaufläche liegenden Bereich mit einer zusätzlichen Austrittsöffnung für das Fluid ausgebildet ist, wobei diese zusätzliche Austrittsöffnung in Richtung weg von der Abbaufläche der Bohrkrone mündet, wobei durch eine derartige zusätzliche Austrittsöffnung für das Fluid ein Impuls in Richtung eines ungehinderten bzw. möglichst raschen Ausbringens des abgebauten Materials gemeinsam mit dem Fluid aus dem Bereich der Bohrkrone eingebracht wird. Um trotzdem eine ausreichende Menge des Fluids in den unmittelbar vor der Bohrkrone liegenden Raum zum Abtransport des abgebauten Materials einbringen zu können, wird in diesem Zusammenhang bevorzugt vorgeschlagen, daß die Querschnittsfläche der zusätzlichen Austrittsöffnung maximal 30 %, vorzugsweise etwa 10 - 15 %, der Querschnittsfläche der in den Bereich vor der Abbaufläche der Bohrkrone mündenden Austrittsöffnung für das Fluid beträgt.To further support the discharge of the mined material, it is also preferably proposed that the drill bit be formed in an area behind the excavation area with an additional outlet opening for the fluid, this additional outlet opening opening in the direction away from the drill surface of the drill bit, whereby through a such an additional outlet opening for the fluid, a pulse is introduced in the direction of an unimpeded or as quickly as possible delivery of the mined material together with the fluid from the area of the drill bit. To still have a sufficient amount of fluid in the In this context, it is preferably proposed that the cross-sectional area of the additional outlet opening be a maximum of 30%, preferably approximately 10-15%, of the cross-sectional area of the area in front of the cutting surface of the drill bit opening opening for the fluid.
Neben einem raschen und wirkungsvollen Abtransport des abge- bauten Materials ist für eine Verkürzung bzw. Optimierung der Bohrdauer weiters eine Verkürzung bzw. Vereinfachung von Umrüstvorgängen ein wesentlicher Gesichtspunkt. In diesem Zusammenhang wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, daß die Kopplungsvorsprünge zur lösbaren Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Teil der Bohrkrone vorragend vom Innenumfang des ringförmigen Innenumfangs des ringförmigen Außenteils ausgebildet sind, welche mit komplementären Kopplungsausnehmungen am Außenumfang des zentralen Innenteils zusammenwirken, wobei jede Ausnehmung aus einem im wesentlichen in Richtung der Achse verlaufenden und einem im wesentlichen normal darauf stehenden, sich über einen Teilbereich des Umfangs erstreckenden und in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt besteht. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kopplungselemente, welche einerseits aus an einer der Umfangsflächen des Innenteils und des Außenteils angeordneten Vorsprüngen und andererseits mit diesen Vorsprüngen zusammenwirkenden, komplementären Ausnehmungen gebildet sind, wobei für die Ausnehmungen darüberhinaus erfin- dungsgemäß eine spezielle Konfiguration vorgeschlagen wird, ist eine zuverlässige Kopplung zwischen den einzelnen Teilen der Bohrkrone im Betriebszustand gewährleistet. Weiters läßt sich durch die einfach unter Aufnahme der während des Bohrvorganges auftretenden, großen Beanspruchungen auch entspre- chend robust ausbildbaren Kopplungselemente nach Fertigstellung des Bohrloches bzw. bei erforderlichen Umrüstarbeiten eine einfache und zeitsparende Trennung der einzelnen Elemente der Bohrkrone erzielen, sodaß insgesamt eine Verkür- zung der gesamten, für die Herstellung eines Bohrloches erforderlichen Zeit gegenüber bekannten Ausführungsformen erzielbar ist.In addition to rapid and effective removal of the mined material, shortening or simplifying changeover processes is also an important aspect for shortening or optimizing the drilling time. In this context, it is proposed according to a preferred embodiment of the device according to the invention that the coupling projections for releasable coupling between the central inner part and the annular part of the drill bit are formed projecting from the inner circumference of the annular inner circumference of the annular outer part, which have complementary coupling recesses on the outer circumference of the central inner part cooperate, each recess consisting of a substantially extending in the direction of the axis and a substantially normal thereon, extending over a portion of the circumference and extending in the circumferential direction. The coupling elements proposed according to the invention, which are formed on the one hand from projections arranged on one of the circumferential surfaces of the inner part and the outer part and on the other hand complementary recesses interacting with these projections, a special configuration for the recesses also being proposed according to the invention, is a reliable coupling guaranteed between the individual parts of the drill bit in the operating state. Furthermore, the coupling elements which can be designed to be correspondingly robust, simply by absorbing the large stresses occurring during the drilling process, after completion of the borehole or in the case of necessary retrofitting work, can achieve a simple and time-saving separation of the individual elements of the drill bit, so that overall a shortening tion of the total time required for the production of a borehole can be achieved compared to known embodiments.
Für eine besonders einfache und dennoch präzise Fertigung wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß jeweils drei Kopplungsvorsprünge und -ausnehmungen insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils und des Außenteils vorgesehen sind. Für den Fall einer gleichmäßigen Verteilung der Kopplungsvorsprünge und -ausnehmungen über den Umfang der miteinander zusammenwirkenden Umfangsflächen läßt sich eine entsprechend einfache und sichere Positionierung des Innenteils und des Außenteils der Bohr- kröne erzielen. Falls die Kopplungsvorsprünge und -ausnehmungen nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, kann dies einfach zur Berücksichtigung von gegebenenfalls bestehenden Asymmetrien im Anschlagbild oder dgl. herangezogen werden, um eine gewünschte, relative Positionie- rung zwischen dem Innenteil und dem Außenteil zu erzielen.For a particularly simple yet precise production, it is proposed according to a particularly preferred embodiment that three coupling projections and recesses are provided, in particular, evenly distributed over the circumference of the mutually facing circumferential surfaces of the inner part and the outer part. In the case of a uniform distribution of the coupling projections and recesses over the circumference of the interacting circumferential surfaces, a correspondingly simple and safe positioning of the inner part and the outer part of the drill bits can be achieved. If the coupling projections and recesses are not arranged evenly distributed over the circumference, this can simply be used to take account of any asymmetries in the stop pattern or the like, if any, in order to achieve a desired, relative positioning between the inner part and the outer part.
Um ein leichtes Einführen bzw. Trennen des Innenteils bzw. der Pilotbohr rone vom ringförmigen Außenteil bzw. der Ringbohrkrone zu ermöglichen und dennoch in gekoppeltem Zustand bzw. in Betriebszustand eine sichere Anlage der Einzelelemente der Bohrkrone aneinander zu ermöglichen, welche auch zur Übertragung der während des Bohrvorganges auftretenden Kräfte bzw. Beanspruchungen wesentlich ist, wird darüber- hinaus vorgeschlagen, daß die Kopplungsvorsprünge und die Kopplungsaus ehmungen in ihrem in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt wenigstens teilweise mit aufeinander abgestimmten, geneigt zueinander verlaufenden Oberflächenbereichen ausgebildet sind, welche in vollständig gekoppeltem Zustand der Teile der Bohrkrone einen im wesentlichen spiel- freien Sitz zwischen dem Innenteil und dem Außenteil ergeben, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Für die Aufrechterhaltung des Kopplungszustandes bei Ermöglichung eines leichten Eintrittes der Kopplungsvorsprünge in die entsprechenden Kopplungsausnehmungen wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Kopplungsvorsprünge in einem Endbereich mit einer insbesondere elastischen Erhebung ausgebildet sind, welche in vollständig gekoppeltem Zustand der Teile der Bohrkrone in einem abgesetzten Bereich der zugehörigen jeweiligen Kopplungsaus- nehmung angeordnet ist.In order to enable easy insertion or separation of the inner part or the pilot drill rone from the ring-shaped outer part or the ring drill bit, and nevertheless in a coupled state or in the operating state, to enable secure attachment of the individual elements of the drill bit to one another, which is also used for the transmission of the Forces or stresses occurring during the drilling process is furthermore proposed that the coupling projections and the coupling recesses in their circumferentially extending section are at least partially designed with mutually coordinated, inclined surface areas which are in the fully coupled state of the parts of the drill bit result in an essentially play-free fit between the inner part and the outer part, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention. To maintain the coupling state while allowing easy entry of the coupling projections into the corresponding coupling recesses, it is proposed according to a further preferred embodiment that the coupling projections are designed in an end region with a particularly elastic elevation, which in a fully coupled state of the parts of the drill bit in a stepped Area of the associated respective coupling recess is arranged.
Für ein einfaches Lösen des zentralen Innenteils bzw. der Pilotbohrkrone vom ringförmigen Außenteil der Bohrkrone, beispielsweise nach Abschluß des Bohrvorganges, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der ringförmige Außenteil an seiner von der Abbaufläche abgewandten Stirnfläche mit wenigstens einer Ausnehmung oder einem Fortsatz ausgebildet ist, welche(r) mit einem komplementären Fortsatz bzw. einer Ausnehmung eines daran anschließenden Hüllrohres bzw. Schlagschuhes zusammenwirkt. Durch einen derartigen Fortsatz sowie eine komplementäre Ausnehmung kann ein im wesentlichen ortsfester Anschlag zum Lösen der Einzelteile der Bohrkrone voneinander zur Verfügung gestellt werden, sodaß zur Durchführung der Bohrarbeiten eine entsprechend feste Kopplung bzw. ein entsprechend fester Sitz zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Außenteil aufrechterhalten werden kann.For a simple detachment of the central inner part or the pilot drill bit from the annular outer part of the drill bit, for example after completion of the drilling process, it is provided according to a further preferred embodiment that the annular outer part is formed with at least one recess or an extension on its end face facing away from the mining surface which cooperates with a complementary extension or a recess of an adjoining cladding tube or impact shoe. Such an extension and a complementary recess can provide an essentially stationary stop for detaching the individual parts of the drill bit from one another, so that a correspondingly firm coupling or a correspondingly tight fit is maintained between the central inner part and the annular outer part for carrying out the drilling work can be.
Da während des Bohrvorganges damit zu rechnen ist, daß abgebautes Material bzw. Bohrklein in den Bereich der Ausneh- mungen an der Rückseite der Ringbohrkrone sowie des daran anschließenden Hüllrohres bzw. des Schlagschuhs eintritt, da während des Bohrvorganges das Hüllrohr bzw. der Schlagschuh nicht unmittelbar an der Bohrkrone bzw. insbesondere der dem ringförmigen Außenteil der Bohrkrone anliegt, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Höhe des Fortsatzes in Richtung der Achse der Bohrkrone geringer ist als die Tiefe der damit zusammenwirkenden Ausnehmung, wobei zumindest die Ausnehmung einen im wesent- liehen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt und einen unter einem spitzen Winkel daran anschließenden, geneigten Abschnitt aufweist, sodaß durch die unterschiedliche Tiefe bzw. Erstreckung des Fortsatzes sowie der komplementären Ausnehmung in Richtung der Achse der Bohrkrone ein ausreichendes Spiel zur Aufnahme eines geringen Anteils von gegebenenfalls vorhandenem, abgebautem Material in diesem Bereich vorhanden ist.Since it is to be expected during the drilling process that mined material or cuttings will enter the area of the recesses on the back of the ring core bit and the adjoining cladding tube or impact shoe, since the cladding tube or impact shoe will not immediately occur during the drilling process on the drill bit or in particular the ring-shaped outer part of the drill bit, it is proposed according to a further preferred embodiment that the height of the extension in the direction of the axis of the drill bit is less than the depth of the recess cooperating therewith, at least the recess being essentially one - lie in the circumferential direction and has an inclined section adjoining it at an acute angle, so that due to the different depth or extension of the extension and the complementary recess in the direction of the axis of the drill bit, there is sufficient play to accommodate a small proportion of any present mined material is present in this area.
Wie bereits oben erörtert, zielt die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere auf eine Verkürzung der Gesamtdauer für die Herstellung eines Bohrloches ab, wobei in diesem Zusammenhang darüberhinaus vorgeschlagen wird, daß auf dem ringförmigen Außenteil der Bohrkrone vorgesehene Abbauwerk- zeuge einen wirksamen Außendurchmesser des Bohrloches definieren, welcher die Außenabmessungen eines Hüllrohres um wenigstens 3 %, vorzugsweise etwa 8 - 12 %, übersteigt, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Derart wird sicherge- stellt, daß ein ungehindertes Einbringen des Hüllrohres in das Bohrloch ermöglicht wird und daß somit beim Einbringen des Hüllrohres in das Bohrloch keine Verzögerungen des Bohrvorganges zu erwarten sind, sodaß sich dies ingesamt positiv auf die Verkürzung der Gesamtdauer zur Herstellung eines Bohrloches auswirkt.As already discussed above, the device according to the invention aims in particular to shorten the total time for the production of a borehole, whereby it is also proposed in this connection that mining tools provided on the annular outer part of the drill bit define an effective outer diameter of the borehole which defines the External dimensions of a cladding tube by at least 3%, preferably about 8-12%, exceeds, as this corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention. This ensures that an unimpeded insertion of the cladding tube into the borehole is made possible and that no delays in the drilling process are to be expected when the cladding tube is introduced into the borehole, so that this has a positive effect on the overall reduction in the total time for producing a borehole .
Neben einem ungehinderten Einbringen des Hüllrohres in das Bohrloch durch entsprechende Anordnung der Abbauwerkzeuge zur Erzielung eines wirksamen Außendurchmessers des Bohr- loches ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, daß die Abbauwerkzeuge des ringförmigen Außenteils der Bohrkrone derart angeordnet sind, daß das durch sie ausgebildete Anschlagbild des Bohrloches in Richtung zum zentralen Innenteil der Bohrkrone im wesentlichen dem Innendurchmesser des Hüllrohres bzw. eines damit gekoppelten Schlagschuhes entspricht, wobei insbesondere vorgesehen ist, daß der Außendurchmesser des zentralen Innenteils der Bohrkrone geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Hüllrohres bzw. eines damit gekoppelten und mit dem Außenteil zusammenwirkenden Schlagschuhes. Insgesamt läßt sich durch diese Abstimmung der für die Ausbildung des Bohrloches gewählten Fläche des ringförmigen Außenteils bzw. der Ringbohrkrone relativ zur Abbaufläche des zentralen Innenteils bzw. der Pilotbohrkrone sicherstellen, daß im Sinne einer Optimierung der Bohrleistung und somit im Sinne einer Optimierung bzw. Verkürzung der zur Herstellung eines Bohrloches erforderlichen Zeit die Fläche des zentralen Innenteils der Bohr- kröne möglichst groß im Vergleich zur Fläche der außenliegenden Ringbohrkrone gewählt werden kann. Eine relative Vergrößerung der Fläche des zentralen Innenteils der Bohrkrone relativ zum diesen Innenteil umgebenden, ringförmigen Außenteil trägt zu einer Erhöhung der Abbauleistung bzw. Bohrleistung insbesondere dadurch bei, daß durch den zentralen Innenteil die für die Ausbildung des Bohrloches erforderlichen Kräfte im wesentlichen direkt im Sinne einer Verkleinerung des abzubauenden Materials eingebracht werden können, während im Bereich der Kopplungsstelle zwischen dem zentralen Innenteil und dem ringförmigen Außenteil trotz der erfindungsgemäß vorgesehenen, spielfreien Kopplung dennoch bei der Übertragung der Kräfte Verluste auftreten, welche zu einer verringerten Abbauleistung der Ringbohrkrone gegenüber dem zentralen Innenteil bzw. der Pilotbohrkrone führen.In addition to an unimpeded insertion of the cladding tube into the borehole by appropriate arrangement of the extraction tools to achieve an effective outer diameter of the borehole, it is also preferably provided that the extraction tools of the annular outer part of the drill bit are arranged in such a way that the stop pattern of the borehole formed by them in the direction to the central inner part of the drill bit essentially corresponds to the inner diameter of the casing tube or an impact shoe coupled thereto, it being provided in particular that the outer diameter of the central inner part of the drill bit is slightly smaller than the inner diameter of the casing pipe or an impact shoe coupled with it and interacting with the outer part. Overall, this coordination of the area of the ring-shaped outer part or the ring drill bit selected for the formation of the borehole relative to the area of the central inner part or the pilot drill bit can ensure that in the sense of an optimization of the drilling performance and thus in the sense of an optimization or shortening of the for the time required to produce a borehole, the area of the central inner part of the drill bits can be chosen to be as large as possible in comparison with the area of the outer ring drill bit. A relative enlargement of the area of the central inner part of the drill bit relative to the ring-shaped outer part surrounding this inner part contributes to an increase in the mining capacity or drilling capacity in particular in that the forces required for the formation of the borehole are essentially direct in the sense of a through the central inner part Reduction of the material to be mined can be introduced, while in the area of the coupling point between the central inner part and the ring-shaped outer part, despite the play-free coupling provided according to the invention, losses occur during the transmission of the forces, which lead to a reduced removal capacity of the ring drill bit compared to the central inner part or the pilot drill bit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 teilweise im Schnitt eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bohren;The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments schematically illustrated in the accompanying drawing. 1 shows, partly in section, a schematic side view of a first embodiment of a drilling device according to the invention;
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab wiederum teilweise im Schnitt eine Ansicht des zentralen Innenteils der Bohrkrone der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bohren; Fig. 3 eine Stirnansicht des zentralen Innenteils der Bohrkrone gemäß Fig. 2;FIG. 2, on an enlarged scale, again partly in section, a view of the central inner part of the drill bit of the device for drilling according to the invention; FIG. 3 shows an end view of the central inner part of the drill bit according to FIG. 2;
Fig. 4 in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung eine Stirnansicht des ringförmigen Außenteils der Bohrkrone; Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht durch den ringförmigen Außenteil der Bohrkrone;4 shows a front view of the annular outer part of the drill bit in a representation similar to FIG. 3; Figure 5 is a partial sectional view through the annular outer part of the drill bit.
Fig. 6 eine Detailansicht eines Teils einer Kopplungsausneh- mung an dem zentralen Innenteil der Bohrkrone; Fig. 7 in nochmals vergrößertem Maßstab eine weitere Detailansicht eines Teils des Kopplungselementes an dem zentralen Innenteil der Bohrkrone;6 shows a detailed view of part of a coupling recess on the central inner part of the drill bit; 7 shows, on a further enlarged scale, a further detailed view of a part of the coupling element on the central inner part of the drill bit;
Fig. 8 in einer Fig. 7 entsprechenden Darstellung eine Detailansicht des Kopplungselementes am ringförmigen Außenteil der Bohrkrone;8 shows a detailed view of the coupling element on the annular outer part of the drill bit in a representation corresponding to FIG. 7;
Fig. 9 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt durch einen mit der Ringbohrkrone beim Lösen der Pilotbohrkrone zusammenwirkenden Schlagschuh; und Fig. 10 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine Sei- tenansicht teilweise im Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bohren.9 is a side view, partly in section, of a striking shoe which interacts with the ring drill bit when the pilot drill bit is released; and FIG. 10 shows, in a representation similar to FIG. 1, a side view, partly in section, through a modified embodiment of a device for drilling according to the invention.
In Fig. 1 ist allgemein mit 1 eine Vorrichtung zum Bohren eines schematisch mit 2 angedeuteten Bohrloches bezeichnet, wobei die Vorrichtung aus einer geteilten Bohrkrone besteht, welche einen zentralen Innenteil bzw. eine Pilotbohrkrone 3 sowie einen den zentralen Innenteil ringförmig umgebenden Außenteil bzw. eine Ringbohrkrone 4 aufweist. Sowohl die Pilotbohrkrone 3 als auch die Ringbohrkrone 4 weisen ent- sprechende Abbauwerkzeuge auf, welche schematisch mit 5 angedeutet sind. In den Bereich unmittelbar vor der Pilotbohrkrone bzw. dem zentralen Innenteil 3 mündet wenigstens eine Austrittsöffnung 6 für ein Fluid zum Abtransport des abgebauten Materials. Das ausgebrachte Fluid wird gemeinsam mit abgebautem Material rasch und zuverlässig durch eine schematisch mit 7 angedeutete Öffnung in einen Bereich hinter der Abbaufläche bzw. den Abbauwerkzeugen 5 des zentralen Innenteils der Bohrkrone ausgebracht und in weiterer Folge durch ein zwischen einem Hüllrohr 8 und einem Bohrgestänge 9 definierten Freiraum abtransportiert. Zur Unterstützung des Abtransports des Fluids mündet in einem hinteren Bereich eine weitere Austrittsöffnung 10, über welche ebenfalls Fluid ausgebracht wird, sodaß dem Fluid zusätzlich ein Im- puls in Richtung des Abtransports vermittelt wird, wodurch sich eine Optimierung bzw. Verkürzung der Bohrdauer erzielen läßt.In Fig. 1, 1 generally designates a device for drilling a borehole schematically indicated by 2, the device consisting of a split drill bit which has a central inner part or a pilot drill bit 3 and an outer part or an annular drill bit surrounding the central inner part 4 has. Both the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4 have corresponding removal tools, which are indicated schematically by 5. At least one outlet opening 6 for a fluid for the removal of the removed material opens into the area directly in front of the pilot drill bit or the central inner part 3. The applied fluid, together with the removed material, is quickly and reliably applied through an opening, indicated schematically by 7, into an area behind the extraction surface or the removal tools 5 of the central inner part of the drill bit and subsequently defined by an between a cladding tube 8 and a drill pipe 9 Free space removed. In order to support the removal of the fluid, a further outlet opening 10 opens out in a rear region, through which fluid is likewise discharged, so that an additional Pulse is conveyed in the direction of removal, which can optimize or shorten the drilling time.
An den rückwärtigen Teil des ringförmigen Außenteils bzw. der Ringbohrkrone 4 schließt, wie dies in weiterer Folge noch näher erläutert werden wird, ein Schlagschuh 11 an, welcher unmittelbar mit dem Hüllrohr 8 gekoppelt ist. Weiters ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß zwischen dem Bohrge- stänge bzw. der Koppelstange 9 und dem Hüllrohr 8 in gewissen Abständen Führungsmuffen 12 für eine im wesentlichen zentrische Positionierung des Bohrgestänges 9 vorgesehen sind.A striking shoe 11, which is directly coupled to the cladding tube 8, adjoins the rear part of the annular outer part or the ring drill bit 4, as will be explained in more detail below. Furthermore, it can be seen from FIG. 1 that guide sleeves 12 are provided between the drill rod or the coupling rod 9 and the cladding tube 8 at certain intervals for essentially central positioning of the drill rod 9.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Abbauwerkzeuge 5 an der Ringbohrkrone 4 derart angeordnet, daß sie einen wirksamen Außendurchmesser des Bohrloches 2 definieren, welcher die Außenabmessungen des Hüllrohres 8 zu einem geringen Prozentsatz, beispielsweise etwa 5 bis 10 %, übersteigt, um ein ordnungsgemäßes Eindringen des Hüllrohres 8 zu ermöglichen. Durch einen derartigen Freiraum wird eine Reibung zwischen der Bohrlochwand und dem Hüllrohr 8 vermieden, sodaß auch mit sehr dünnwandigen Hüllrohren 8 das Auslangen gefunden werden kann, da übermäßige Beschädigungen des Hüllrohres nicht zu erwarten sind.As can be seen from FIG. 1, the mining tools 5 are arranged on the ring drill bit 4 in such a way that they define an effective outer diameter of the borehole 2, which exceeds the outer dimensions of the cladding tube 8 by a small percentage, for example approximately 5 to 10% to allow proper penetration of the cladding tube 8. Such a free space prevents friction between the borehole wall and the cladding tube 8, so that it can be found even with very thin-walled cladding tubes 8, since excessive damage to the cladding tube is not to be expected.
In Fig. 1 ist bereits schematisch angedeutet, daß zur Kopplung des zentralen Innenteils 3 und des ringförmigen Außenteils 4 der Bohrkrone ein entsprechendes Ineinandergreifen der Einzelteile 3 und 4 erfolgt, wie dies unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren deutlich ersichtlich werden wird.In Fig. 1 is already indicated schematically that for coupling the central inner part 3 and the annular outer part 4 of the drill bit, a corresponding interlocking of the individual parts 3 and 4 takes place, as will be clearly seen with reference to the other figures.
Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab der zentrale Innenteil bzw. die Pilotbohrkrone 3 dargestellt, wobei die Bezugszei- chen der Fig. 1 für gleiche Bauteile beibehalten wurden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Pilotbohrkrone wenigstens teilweise mit einer in radialer Richtung verlaufenden Ausnehmung 13 ausgebildet ist, in welche ein entsprechendes Kopplungselement des ringförmigen Außenteils 4 eingreift. Weiters ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die Pilotbohrkrone 3 mit einem Anschlag 14 im von der Abbaufläche abgewandten Bereich versehen ist, wobei dieser Anschlag 14 mit dem in Fig. 1 ersichtlichen Schlagschuh 11 zusammenwirkt, wobei der Schlagschuh 11 während des Bohrvorganges im wesentlichen für eine sichere Mitnahme des daran anschließenden, gegebenenfalls dünnwandigen Hüllrohres 8 dient.FIG. 2 shows the central inner part or the pilot drill bit 3 on an enlarged scale, the reference numerals of FIG. 1 being retained for identical components. From Fig. 2 it can be seen that the pilot drill bit is at least partially formed with a recess 13 extending in the radial direction, in which a corresponding Coupling element of the annular outer part 4 engages. Furthermore, it can be seen from FIG. 2 that the pilot drill bit 3 is provided with a stop 14 in the area facing away from the mining area, this stop 14 cooperating with the impact shoe 11 shown in FIG. 1, the impact shoe 11 essentially during the drilling process for a safe carrying of the adjoining, optionally thin-walled cladding tube 8 is used.
In den Fig. 3 und 4, welche jeweils Stirnansichten des zentralen Innenteils bzw. der Pilotbohrkrone 3 als auch des ringförmigen Außenteils bzw. der Ringbohrkrone 4 darstellen, sind die Kopplungselemente für eine sichere Verbindung zwischen den Elementen 3 und 4 während des Bohrvorganges, wel- ehe ein nachträgliches Entfernen der Pilotbohrkrone 3 nach Fertigstellung des Bohrvorganges entsprechend lösbar, im Detail dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Pilotbohrkrone 3 zusätzlich in Richtung der Längsachse der Bohrkrone verlaufende Ausnehmungen 15 aufweist, welche jeweils in die im wesentlichen normal darauf stehenden und somit entlang des Umfanges verlaufenden Ausnehmungen 13 übergehen, welche in Fig. 2 bereits mit 13 bezeichnet wurden, wobei eine dieser Ausnehmungen 13 in der teilweisen Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 ersichtlich ist. Komplementär zu den Kopplungs- ausnehmungen 13 und 15 an der Pilotbohrkrone 3 ist die Ringbohrkrone 4 mit entsprechenden Kopplungsvorsprünge 16 ausgebildet, welche in den Ausnehmungen 15 in Richtung der Achse der Bohrkrone verschiebbar sind, worauf nach der translatorischen Bewegung durch eine Drehbewegung eine sichere Ver- riegelung und Verankerung der Pilotbohrkrone 3 in dem ringförmigen Außenteil 4 ermöglicht wird. Wie dies noch näher im Detail aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich wird, ist darüberhinaus jeder der Kopplungsvorsprünge 16 am Innenumfang der Ringbohrkrone 4 mit einem abgeschrägten Teilbereich 17 aus- gebildet, wobei zusätzlich in einem Endbereich der Kopplungsvorsprünge 16 jeweils eine zusätzliche, insbesondere elastische Erhebung 18 vorgesehen ist, welche eine sichere Verankerung in zusammengebautem Zustand der Bohrkrone ermöglicht.3 and 4, which each show end views of the central inner part or the pilot drill bit 3 and the annular outer part or the ring drill bit 4, the coupling elements for a secure connection between the elements 3 and 4 during the drilling process, which Before a subsequent removal of the pilot drill bit 3 after the completion of the drilling process can be solved accordingly, shown in detail. It can be seen that the pilot drill bit 3 additionally has recesses 15 running in the direction of the longitudinal axis of the drill bit, each of which merges into the recesses 13 which are essentially normal thereon and thus run along the circumference and which have already been designated by 13 in FIG. 2, wherein one of these recesses 13 can be seen in the partial sectional view according to FIG. 3. Complementary to the coupling recesses 13 and 15 on the pilot drill bit 3, the ring drill bit 4 is designed with corresponding coupling projections 16 which can be displaced in the recesses 15 in the direction of the axis of the drill bit, whereupon after the translational movement by means of a rotary movement, a secure locking and anchoring the pilot drill bit 3 in the annular outer part 4 is made possible. 7 and 8, each of the coupling projections 16 on the inner circumference of the ring drill bit 4 is additionally formed with a beveled partial area 17, an additional, in particular elastic, one in each end area of the coupling projections 16 Survey 18 is provided, which is a safe Anchoring in the assembled state of the drill bit enables.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 ist schematisch nochmals die Ausbildung eines Kopplungsvorsprunges 16 am Innenumfang der Ringbohrkrone 4 im Detail dargestellt.5, the formation of a coupling projection 16 on the inner circumference of the ring drill bit 4 is shown schematically again in detail.
Aus der Detailansicht gemäß Fig. 6 ist ersichtlich, daß auch die im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Kopp- lungsausnehmungen 13 an der lediglich teilweise dargestellten Ringbohrkrone 4 mit Oberflächenabschnitten 13', 13" und 13" ' jeweils unterschiedlicher Neigung ausgebildet sind, um ein einfaches Einbringen der KopplungsvorSprünge 16 der Ringbohrkrone 4 als auch eine sichere und spielfreie Ver- riegelung zu ermöglichen.It can be seen from the detailed view according to FIG. 6 that the coupling recesses 13, which run essentially in the circumferential direction, are also formed on the ring core bit 4, which is only partially shown, with surface sections 13 ', 13 "and 13"' in each case with different inclinations in order to facilitate insertion the coupling projections 16 of the ring drill bit 4 as well as a secure and play-free locking.
Bei den Detailansichten gemäß den Fig. 7 und 8, wobei Fig. 7 eine Seitenansicht auf den Bereich einer in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmung 13 und Fig. 8 eine Seitenansicht auf einen der Kopplungsvorsprünge 16 darstellt, ist wiederum ersichtlich, daß sowohl die Ausnehmung 13 als auch die Oberflächen der Kopplungsvorsprung 16 jeweils mit zueinander geneigten Seitenflächen bzw. gegeneinander abgesetzten Bereichen ausgebildet sind, wobei jeweils schematisch mit 18 die Erhebung an einem der Kopplungsvorsprünge 16 sowohl in Fig. 8 als auch strichliert mit 18' in Fig. 7 in gekoppeltem Zustand dargestellt ist, wobei in Fig. 7 das Kopplungselement der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist.7 and 8, wherein FIG. 7 shows a side view of the area of a circumferentially extending recess 13 and FIG. 8 shows a side view of one of the coupling projections 16, it can again be seen that both the recess 13 and the surfaces of the coupling protrusion 16 are each formed with mutually inclined side surfaces or regions offset from one another, the elevation on one of the coupling protrusions 16 being shown schematically in FIG. 8 both in FIG. 8 and in dashed lines with 18 ′ in FIG. 7 in the coupled state , wherein the coupling element is not shown in FIG. 7 for the sake of clarity.
In zusammengebautem Zustand der Teile 3 und 4 der Bohrkrone ist die Kopplung zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der Ringbohrkrone 4 ausreichend fest, um beispielsweise für eine Verlängerung des Bohrgestänges ein Lösen einzelner Bohrgestängeteile voneinander, welche beispielsweise durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind, zu ermöglichen, ohne daß gleichzeitig die Kopplung zwischen der Ringbohrkrone 4 und der Pilotbohrkrone 3 gelöst wird. Weiters ergibt sich durch die teilweise abgeschrägten Ober- flächenbereiche sowohl der Kopplungs- bzw. Führungsnuten 13 an der Pilotbohrkrone 3 als auch der Kopplungsvorsprünge 16 in gekoppeltem Zustand ein spielfreier Sitz zwischen den Teilen 3 und 4 der Bohrkrone, sodaß auch die erforderlichen Kräfte ohne weiteres übertragen werden können. Weiters ist ersichtlich, daß die relativen Bemaßungen zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der Ringbohrkrone 4 so getroffen sind, daß die Pilotbohrkrone 3 eine relativ zur Ringbohrkrone 4 maximale Fläche aufweist, um das Abbauergebnis bzw. die Bohrleistung entsprechend zu maximieren. In diesem Sinne sind auch die an der Pilotbohrkrone 3 vorgesehenen Abbau- Werkzeuge derart positioniert, daß sie sowohl auf die Innenkonturen des ringförmigen Außenteils bzw. der Ringbohrkrone 4 als auch den Innendurchmesser des daran anschließenden Schlagschuhs 11 sowie des Hüllrohrs 8 derart angepaßt sind, daß sie ein in weiterer Folge erforderliches Entfernen der Pilotbohrkrone 3 mit geringstmöglichem Spiel aus der Ringbohrkrone 4 nach einem Lösen der Kopplungselemente ermöglicht. Durch die vorgesehene, relative Bemaßung zwischen der Pilotbohrkrone 3 und der eine vergleichsweise geringe Abbaufläche überstreichenden Ringbohrkrone 4 wird es auch möglich, selbst nach einem Entkoppeln der Ringbohrkrone 4 von der Pilotbohrkrone 3 den Abbau weiter vorzunehmen, da die Pilotbohrkrone eine entsprechend größere Abbaufläche aufweist.In the assembled state of the parts 3 and 4 of the drill bit, the coupling between the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4 is sufficiently firm, for example, to enable individual drill pipe parts to be detached from one another, which are connected, for example, by a screw connection, for an extension of the drill pipe, without that at the same time the coupling between the ring core bit 4 and the pilot core bit 3 is released. Furthermore, the partially bevelled upper surface areas of both the coupling or guide grooves 13 on the pilot drill bit 3 and the coupling projections 16 in the coupled state a play-free fit between the parts 3 and 4 of the drill bit, so that the required forces can also be transmitted without further notice. Furthermore, it can be seen that the relative dimensions between the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4 are such that the pilot drill bit 3 has a maximum area relative to the ring drill bit 4 in order to maximize the mining result or the drilling performance accordingly. In this sense, the removal tools provided on the pilot drill bit 3 are positioned such that they are adapted both to the inner contours of the annular outer part or the ring drill bit 4 and to the inner diameter of the impact shoe 11 and the cladding tube 8 adjoining it, in such a way that they a subsequently required removal of the pilot drill bit 3 with the least possible play from the ring drill bit 4 after loosening the coupling elements. The proposed relative dimensioning between the pilot drill bit 3 and the ring drill bit 4, which covers a comparatively small excavation area, also makes it possible to continue mining even after the ring drill bit 4 has been uncoupled from the pilot drill bit 3, since the pilot drill bit has a correspondingly larger excavation area.
Wie oben angedeutet, ist die Kopplung zwischen der Ringbohrkrone 4 und der Pilotbohrkrone 3 über die Kopplungselemente 13, 15 und 16 ausreichend hoch, um nicht irrtümlich bei- spielsweise bei einem Wechsel bzw. einer Verlängerung des Bohrgestänges gelöst zu werden. Für eine Lösung der Pilotbohrkrone 3 vom ringförmigen Außenteil wird so vorgegangen, daß die Pilotbohrkrone 3 in Richtung des Bohrgestänges 9 geringfügig aus dem Bohrloch angehoben wird, wodurch die Rückseite des ringförmigen Außenteils 4 in Anlage an die entsprechende Stirnfläche des Schlagschuhes 11 gelangt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Hiebei weist die Ringbohrkrone 4, wie dies inbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, wenigstens einen entsprechenden Fortsatz 19 an ihrer von den Abbauwerkzeugen 5 abgewandten Rückseite auf, welche bei einem Anheben der Bohrkrone 3, 4 entgegen der Vortriebsrich- tung und einem gegebenenfalls erforderlichen Verdrehen mit einer entsprechenden Ausnehmung 20 an der Stirnseite des Schlagschuhes 11 zusammenwirkt, wie dies in Fig. 9 ersichtlich ist. Die Ausnehmung 20 am Schlagschuh 11 weist einen geneigten Teilbereich 20' sowie einen im wesentlichen normal auf die Achse der Bohrvorrichtung 20" verlaufenden Teilbe- reich auf, sodaß bei einem Verdrehen der Bohrkronenelemente 3 und 4 der Fortsatz 19 an der Rückseite der Ringbohrkrone 4 in Anlage an die Endfläche 21 der Ausnehmung 20 des Schlagschuhs 11 gelangt und somit ein weiteres Verdrehen der Ringbohrkrone 4 relativ zum Schlagschuh vermieden wird. Durch weiteres Verdrehen der Pilotbohrkrone 3 erfolgt somit eine Bewegung der Kopplungsvorsprünge 16 in den in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 13 am Außenumfang der Pilotbohrkrone 3, bis die Kopplungsvorsprünge 16 in den Bereich der in Längsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 15 gelangen, worauf in weiterer Folge die Pilotbohrkrone 3 aus der Ringbohrkrone 4 entfernt werden kann und gemeinsam mit dem Bohrgestänge 9 aus dem Bohrloch 2 entfernt werden kann, wobei sich durch die einfache Kopplung sehr kurze Umrüstzeiten im Sinne einer Verringerung der gesamten Bohrdauer ergeben.As indicated above, the coupling between the ring drill bit 4 and the pilot drill bit 3 via the coupling elements 13, 15 and 16 is sufficiently high not to be released erroneously, for example when changing or extending the drill pipe. For a solution of the pilot drill bit 3 from the annular outer part, the procedure is such that the pilot drill bit 3 is raised slightly out of the borehole in the direction of the drill pipe 9, as a result of which the rear of the annular outer part 4 comes into contact with the corresponding end face of the impact shoe 11, as can be seen from this Fig. 1 can be seen. Hiebei has the ring drill bit 4, as can be seen in particular from Fig. 5, at least one corresponding extension 19 on its rear side facing away from the dismantling tools 5, which cooperates with a corresponding recess 20 on the end face of the impact shoe 11 when the drill bit 3, 4 is raised counter to the direction of advance and, if necessary, twisted, as shown in FIG Fig. 9 can be seen. The recess 20 on the impact shoe 11 has an inclined partial region 20 ′ and a partial region running essentially normal to the axis of the drilling device 20 ″, so that when the drill bit elements 3 and 4 are rotated, the extension 19 bears against the rear of the ring drill bit 4 reaches the end face 21 of the recess 20 of the impact shoe 11 and thus further twisting of the ring drill bit 4 relative to the impact shoe is avoided. By further turning the pilot drill bit 3, the coupling projections 16 thus move in the circumferential recesses 13 on the outer circumference of the pilot drill bit 3 , until the coupling projections 16 reach the region of the longitudinally extending recesses 15, whereupon the pilot drill bit 3 can subsequently be removed from the ring drill bit 4 and can be removed together with the drill pipe 9 from the borehole 2, with the simple coupling very short changeover times in Result in a reduction in the total drilling time.
Die Tiefe der Ausnehmung 20 an der vorderen Stirnfläche des Schlagschuhs 11 ist größer als die Abmessungen des Fortsatzes 19 an der Rückseite der Ringbohrkrone 4, sodaß selbst bei einem Eindringen von abgebautem Material in den Bereich der Ausnehmung 20 eine sichere Aufnahme des Fortsatzes bzw. der gleichmäßig über den Umfang verteilten Fortsätze 19 in entsprechenden Ausnehmungen 20 erfolgt, um ein Lösen der Pilotbohrkrone 3 von der Ringbohrkrone 4 und ein nachfolgendes Ausbringen derselben zu ermöglichen.The depth of the recess 20 on the front end face of the impact shoe 11 is greater than the dimensions of the extension 19 on the back of the ring core bit 4, so that even when penetrated material penetrates into the region of the recess 20, the extension or the recesses can be held securely Extensions 19 distributed over the circumference take place in corresponding recesses 20 in order to enable the pilot drill bit 3 to be detached from the ring drill bit 4 and to be subsequently brought out.
In Fig. 10 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Bohren dargestellt, wobei wiederum ein zentraler Innenteil bzw. eine Pilotbohrkrone 3 in einem ring- förmigen Außenteil bzw. einer Ringbohrkrone 4 gelagert ist. Ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erfolgt über wenigstens einen Öffnung 6 ein Ausbringen eines Fluids in den Bereich vor den Abbauwerkzeugen 5 der Pilotbohrkrone 3, worauf in weiterer Folge wiederum durch eine Öffnung 7 das Fluid mit abgebautem Material rasch und zuverlässig in einen hinter der Abbaufläche liegenden Bereich für einen weiteren Abtransport zwischen dem Bohrgestänge 9 und dem wiederum mit 8 bezeichneten Hüllrohr transportiert wird. Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist jedoch in einem Bereich unmittelbar hinter der Ringbohrkrone 4 wenigstens eine zusätzliche Durchtrittsöffnung 22 vorgesehen, über welche ein Teil des Fluids mit abgebautem Material in den zwischen dem Bohrloch 2 und dem Außenumfang des Hüllrohres 8 vorgesehenen Freiraum gelangt, wie dies durch die einzelnen Pfeile schematisch angedeutet ist. Weiters ist auch der Ausbildung gemäß Fig. 10 eine zusätzliche Austrittsöffnung 10 zu entnehmen, welche dem innerhalb des Hüllrohres 8 verlaufenden Strom des Fluids mit abgebautem Material einen ent- sprechenden zusätzlichen Impuls verleiht. Dadurch, daß in der Ausbildung gemäß Fig. 10 wenigstens ein Teil des Fluids mit abgebautem Material in den außerhalb des Hüllrohres 8 liegenden Ringraum ausgebracht wird, erfolgt nach Art einer Schmierung die Möglichkeit eines reibungsfreien Einbringens des Hüllrohres 8, wodurch ebenfalls eine Minimierung der Bohrdauer unterstützt wird. Hiebei genügt es, wenn lediglich ein geringer Anteil des Fluids mit abgebautem Material an der Außenseite des Hüllrohres 8 ausgebracht wird, da wie bei der vorangehenden Ausführungsform die Position der Abbau- Werkzeuge 5 wiederum derart gewählt wird, daß zur Minimierung der Querschnittsfläche des Bohrloches 2 ein möglichst geringes Spiel bzw. Übermaß zwischen den Außenabmessungen des Hüllrohres 8 und der tatsächlichen Bohrloch-Innenwand vorgesehen wird. P a t e n t a n s p r ü c h eFIG. 10 shows a modified embodiment of a device 1 for drilling, again with a central inner part or a pilot drill bit 3 in an annular shaped outer part or a ring drill bit 4 is mounted. Similar to the embodiment according to FIG. 1, a fluid is discharged into the area in front of the dismantling tools 5 of the pilot drill bit 3 via at least one opening 6, whereupon the fluid with the dismantled material quickly and reliably flows into an behind through an opening 7 the area located for further removal is transported between the drill pipe 9 and the cladding tube, again designated 8. In the embodiment shown in FIG. 10, however, at least one additional passage opening 22 is provided in an area immediately behind the ring drill bit 4, via which a portion of the fluid with degraded material reaches the free space provided between the borehole 2 and the outer circumference of the cladding tube 8, as indicated schematically by the individual arrows. An additional outlet opening 10 can also be seen in the design according to FIG. 10, which gives the flow of fluid with degraded material running within the cladding tube 8 a corresponding additional impulse. Due to the fact that, in the embodiment according to FIG. 10, at least a part of the fluid with degraded material is brought into the annular space outside the cladding tube 8, the possibility of a frictionless introduction of the cladding tube 8 takes place in the manner of a lubrication, which also helps to minimize the drilling time becomes. Hiebei it is sufficient if only a small proportion of the fluid with mined material is applied to the outside of the cladding tube 8, since, as in the previous embodiment, the position of the mining tools 5 is again chosen such that a to minimize the cross-sectional area of the borehole 2 as little play or oversize as possible between the outer dimensions of the cladding tube 8 and the actual borehole inner wall is provided. Patent claims
1. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Bohrlöchern, umfassend eine Bohrkrone, welche aus einem zentralen Innenteil (3) und einem lösbar damit gekoppelten, den Innenteil (3) ringförmig umgebenden Außenteil ( 4 ) besteht, wobei eine lösbare Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil ( 3 ) und dem ringförmigen Teil (4 ) der Bohrkrone durch wenigstens zwei an einer der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils (3) und des Außenteils (4) angeordnete Vorsprünge (16) und jeweils damit zusammenwirkende, komplementäre Ausnehmungen (13, 15) an der anderen Umfangsfläche des Innenteils (3) oder des Außenteils (4) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem ringförmigen Außenteil (4) über Kopplungselemente (13, 15, 16) gekoppelte, zentrale Innenteil (3) der Bohrkrone wenigstens eine Austrittsöffnung (6) zum Einbringen eines Fluids in den vor der Bohrkrone liegenden Raum aufweist und daß die Bohrkrone mit wenigstens einer Durchbrechung (7 ) zum Durch- tritt des Fluids mit abgebautem Material in einen hinter der Abbaufläche der Bohrkrone liegenden Bereich ausgebildet ist.1. Device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of drill holes, comprising a drill bit which consists of a central inner part (3) and a detachably coupled outer part (4) surrounding the inner part (3) in an annular manner, a releasable coupling between the central inner part (3) and the annular part (4) of the drill bit by at least two projections (16) arranged on one of the mutually facing peripheral surfaces of the inner part (3) and the outer part (4) and complementary recesses (13 , 15) is formed on the other peripheral surface of the inner part (3) or of the outer part (4), characterized in that the central inner part (3) of the ring-shaped outer part (4) coupled via coupling elements (13, 15, 16) The drill bit has at least one outlet opening (6) for introducing a fluid into the space in front of the drill bit and that the drill bit has at least one through hole invoice (7) for the passage of the fluid with the removed material into an area behind the extraction surface of the drill bit.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone und/oder ein Hüllrohr (8) wenigstens eine Aus- nehmung oder Durchbrechung (22) zum wenigstens teilweisen Ausbringen des Fluids mit dem abgebauten Material in den zwischen dem Hüllrohr ( 8 ) und der Bohrlochwandung ( 2 ) liegenden Zwischenraum aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that the drill bit and / or a cladding tube (8) at least one recess or opening (22) for at least partially dispensing the fluid with the degraded material in the between the cladding tube (8) and the borehole wall (2) has intermediate space.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone in einem hinter der Abbaufläche liegenden Bereich mit einer zusätzlichen Austrittsöffnung (10) für das Fluid ausgebildet ist, wobei diese zusätzliche Austrittsöffnung (10) in Richtung weg von der Abbaufläche der Bohrkrone mündet.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the drill bit is formed in an area behind the mining area with an additional outlet opening (10) for the fluid, said additional outlet opening (10) in the direction away from the mining surface of the drill bit flows.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der zusätzlichen Austrittsöffnung (10) maximal 30 %, vorzugsweise etwa 10 - 15 %, der Querschnittsfläche der in den Bereich vor der Abbaufläche der Bohrkrone mündenden Austrittsöffnung (6) für das Fluid beträgt.4. The device according to claim 3, characterized in that the cross-sectional area of the additional outlet opening (10) a maximum of 30%, preferably about 10-15%, of the cross-sectional area of the outlet opening (6) for the fluid opening into the area in front of the mining area of the drill bit.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorsprünge (16) zur lösbaren Kopplung zwischen dem zentralen Innenteil (3) und dem ringförmigen Teil (4) der Bohrkrone vorragend vom Innenum- fang des ringförmigen Innenumfangs des ringförmigen Außenteils (4) ausgebildet sind, welche mit komplementären Kopp- lungsausnehmungen (13, 15) am Außenumfang des zentralen Innenteils (3) zusammenwirken, wobei jede Ausnehmung (13, 15) aus einem im wesentlichen in Richtung der Achse verlau- fenden und einem im wesentlichen normal darauf stehenden, sich über einen Teilbereich des Umfangs erstreckenden und in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt besteht.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling projections (16) for releasable coupling between the central inner part (3) and the annular part (4) of the drill bit projecting from the inner circumference of the annular inner circumference of the annular outer part (4) are formed which cooperate with complementary coupling recesses (13, 15) on the outer circumference of the central inner part (3), each recess (13, 15) consisting of one which essentially extends in the direction of the axis and one which essentially normal standing there, extending over a portion of the circumference and extending in the circumferential direction.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß jeweils drei KopplungsvorSprünge und -ausnehmungen (13, 15, 16) insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang der zueinander gewandten Umfangsflächen des Innenteils (3) und des Außenteils (4) vorgesehen sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, character- ized in that three coupling projections and recesses (13, 15, 16) in particular evenly distributed over the circumference of the mutually facing circumferential surfaces of the inner part (3) and the outer part (4th ) are provided.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die KopplungsvorSprünge (16) und die Kopp- lungsausnehmungen (13, 15) in ihrem in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt wenigstens teilweise mit aufeinander abgestimmten, geneigt zueinander verlaufenden Oberflächenbe- reichen ausgebildet sind, welche in vollständig gekoppeltem Zustand der Teile der Bohrkrone einen im wesentlichen spielfreien Sitz zwischen dem Innenteil ( 3 ) und dem Außenteil ( 4 ) ergeben.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling projections (16) and the coupling recesses (13, 15) in their circumferentially extending portion are at least partially formed with mutually coordinated, inclined surface areas which, when the parts of the drill bit are fully coupled, result in a substantially play-free fit between the inner part (3) and the outer part (4).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorsprünge (16) in einem Endbereich mit einer insbesondere elastischen Erhebung (18) ausgebildet sind, welche in vollständig gekoppeltem Zustand der Teile der Bohrkrone in einem abgesetzten Bereich der zugehörigen jeweiligen Kopplungsausnehmung (13) angeordnet ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coupling projections (16) are formed in an end region with a particularly elastic elevation (18), which in the fully coupled state the parts of the drill bit are arranged in a stepped area of the associated coupling recess (13).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Außenteil (4) an seiner von der Abbaufläche abgewandten Stirnfläche mit wenigstens einer Ausnehmung oder einem Fortsatz (19) ausgebildet ist, welche(r) mit einem komplementären Fortsatz bzw. einer Aus- nehmung (20) eines daran anschließenden Hüllrohres (8) bzw. Schlagschuhes (11) zusammenwirkt.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the annular outer part (4) is formed on its end face facing away from the mining surface with at least one recess or an extension (19) which (r) with a complementary extension or a recess (20) of an adjoining cladding tube (8) or impact shoe (11) cooperates.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Fortsatzes (19) in Richtung der Achse der Bohr- kröne geringer ist als die Tiefe der damit zusammenwirkenden Ausnehmung (20), wobei zumindest die Ausnehmung (20) einen im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt (20") und einen unter einem spitzen Winkel daran anschließenden, geneigten Abschnitt (20') aufweist.10. The device according to claim 9, characterized in that the height of the extension (19) in the direction of the axis of the drill bits is less than the depth of the cooperating recess (20), at least the recess (20) being substantially in Has circumferential portion (20 ") and an adjoining it at an acute angle, inclined portion (20 ').
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ringförmigen Außenteil (4) der Bohrkrone vorgesehene Abbauwerkzeuge (5) einen wirksamen Außendurchmesser des Bohrloches (2) definieren, welcher die Außenabmessungen eines Hüllrohres (8) um wenigstens 3 %, vorzugsweise etwa 8 - 12 %, übersteigt.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that provided on the annular outer part (4) of the drill bit mining tools (5) define an effective outer diameter of the borehole (2), which the outer dimensions of a cladding tube (8) by at least 3rd %, preferably about 8-12%.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbauwerkzeuge (5 ) des ringförmigen Außenteils ( 4 ) der Bohrkrone derart angeordnet sind, daß das durch sie ausgebildete Anschlagbild des Bohrloches (2) in Richtung zum zentralen Innenteil (3) der Bohrkrone im wesentlichen dem Innendurchmesser des Hüllrohres (8) bzw. eines damit gekoppelten Schlagschuhes (11) entspricht.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the removal tools (5) of the annular outer part (4) of the drill bit are arranged such that the stop pattern of the drill hole (2) formed by them in the direction of the central inner part (3) of the drill bit in essentially corresponds to the inside diameter of the cladding tube (8) or a striking shoe (11) coupled to it.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des zentralen Innenteils (3) der Bohrkrone geringfügig kleiner ist als der Innen- durchmesser des Hüllrohres (8) bzw. eines damit gekoppelten und mit dem Außenteil (4) zusammenwirkenden Schlagschuhes (11). 13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the outer diameter of the central inner part (3) of the drill bit is slightly smaller than the inner diameter of the cladding tube (8) or a striking shoe (11) coupled to it and interacting with the outer part (4).
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