用于进行钻孔和给钻孔布设内衬的设备

申请号 CN201380019016.0 申请日 2013-03-11 公开(公告)号 CN104220691A 公开(公告)日 2014-12-17
申请人 路卡布瓦萨拉股份公司; 发明人 弗雷德里克·埃格斯特伦;
摘要 本 发明 涉及在钻机处在随后的 内衬 管道(58)前面用于潜孔钻孔的布置,所述布置包括: 钻头 (2),用于在其颈部(2a)处插入到潜孔钻机(100)中的卡盘中,撞击从该卡盘传递到钻头; 控制器 件(5),用于相对于彼此引导钻机与内衬管道并且允许钻机相对于内衬管道旋转;卡口耦接或类似形式的耦接布置(24a、24b;46、47),使用该耦接布置所述钻机能以允许其分离的方式耦接至控制器件(5),并且在耦接布置自由的情况下允许钻机和潜孔钻机一起通过内衬管道退出;清洗通道(32c),用于在钻机的前面供给 清洗剂 ;以及排出通道,用于一起移除 钻屑 和清洗剂。为了实现增加的钻孔效率,该布置包括 外壳 靴(4),所述外壳靴能应用在内衬管道(58)的前端部处并且通过与布置在外壳靴处的 接触 表面(59a)和布置在潜孔钻机(100)的固定部分处的接触表面(59b)的相互作用,使内衬管道向前移位并且进入到钻孔中。
权利要求

1.一种在钻机处用于潜孔钻孔的布置,旨在用于在随后的内衬管道(58)的前面钻取孔,并且所述布置包括钻头(2),所述钻头具有轴或颈部(2a),所述轴或颈部旨在插入到潜孔钻机(100)中的卡盘中,撞击从所述卡盘传递到所述钻头;控制器件(5),所述控制器件用于相对于彼此引导所述钻机与所述内衬管道,并且允许所述钻机相对于所述内衬管道旋转;耦接布置(24a、24b;46、47),所述耦接布置为卡口耦接或类似形式的,使用所述耦接布置所述钻机能以允许所述钻机移除的方式耦接至所述控制器件(5)并且在所述耦接布置自由的情况下允许所述钻机和所述潜孔钻机一起通过所述内衬管道退出;清洗通道(32c),所述清洗通道用于将清洗剂供给在所述钻机的前面;以及排出通道(34),所述排出通道用于一起移除钻屑和所述清洗剂,其特征在于,所述布置包括外壳靴(4),所述外壳靴能应用在所述内衬管道(58)的前端部处,并且用于通过布置在所述外壳靴处的接触表面(59a)与布置在所述潜孔钻机(100)的固定部分(112b)处的接触表面(59b)的相互作用,使所述内衬管道向前移位并且进入到钻孔中,因此,所述接触表面形成滑动轴承以允许所述潜孔钻机的所述固定部分(112b)相对于所述外壳靴(4)旋转。
2.根据权利要求1所述的布置,其中,相互作用的两个接触表面(59a;59b)转向至面对彼此并且布置成在隔室中相互作用,所述隔室由所述内衬管道(58)的内表面限定。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的布置,其中,相互作用的两个接触表面(59a;
59b)布置在与所述内衬管道(58)的中心轴线垂直的平面中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的布置,其中,所述外壳靴(4)定义突起部分(53b),所述突起部分在向着所述内衬管道(58)的中心的方向上径向地延伸一段距离,所述外壳靴的接触表面(59a)布置在所述突起部分处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的布置,其中,所述外壳靴(4)包括在所述外壳靴的后端处的管道领部,所述管道领部的端部表面(55)作为管状连接突起到所述内衬管道(58)的前端部的内表面中一段距离,形成了所述外壳靴的接触表面(59a)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的布置,其中,所述固定部分布置在驱动卡盘(112)的突起部分(112b)处,所述驱动卡盘是所述潜孔钻机(100)的部件,所述突起部分从所述内衬管道(58)的中心轴线向外径向地延伸一段距离并且所述潜孔钻机的接触表面(59a)形成在所述突起部分处。
7.根据权利要求6所述的布置,其中,所述驱动卡盘(112)的所述突起部分(112b)径向地延伸并且是环形的,并且定义了外径,所述外径选定为使得所述部分的表面形成控制器件以允许所述潜孔锤钻(100)以允许滑动的方式与所述内衬管道(58)的内表面相互作用。
8.根据权利要求7所述的布置,其中,径向地延伸的所述部分(112b)被一个或多个轴向地定向的通道(112c)穿透,所述通道形成用于清洗剂的通道(31a)的一部分以引导钻屑的流从所述钻头离开。
9.根据权利要求8所述的布置,其中,轴向通道(112c)包括多个轴向地定向的孔或开口,所述孔或开口围绕轴向地延伸的所述部分(112b)的周围均匀地分布。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的布置,其中,用于清洗剂流的排出并用于钻屑从所述钻孔的底部的导出的环形通道(31a)被限定在所述内衬管道(58)的内表面与钻柱之间,所述钻柱延伸到所述内衬管道中并且所述潜孔钻机(100)附接在所述钻柱的下端部处。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的位于钻机处的布置,其中,所述钻机是包括两个钻头的类型的,所述两个钻头设置有压碎器件,所述两个钻头包括中央的定心钻头(2)和围绕所述定心钻头的环状钻头(3),所述钻头分别具有相对于几何中心轴线旋转地对称的基本形式,并且所述钻头包括前端部和后端部(9、10;38、39),其中两个钻头能借助于卡口耦接以允许它们分离的方式彼此耦接,所述卡口耦接包括位于所述钻头中的一个中的多个槽体(47),支架(24)能被引入到所述槽体中以用于将驱动旋转运动从所述定心钻头传递至所述环状钻头,所述支架是第二个钻头的一部分,并且当所述卡扣耦接在自由状态下时,允许所述定心钻头通过所述内衬管道向上缩回,其中,在操作过程中所述定心钻头(2)插入到所述潜孔钻机(100)的所述卡盘中,其中撞击从所述卡盘传递至所述定心钻头并且通过所述卡口耦接从所述定心钻头向前传递至所述环状钻头,其特征在于,所述外壳靴(4)定义下列区别特征的组合;
-控制器件(5),所述控制器件配置有耦接件(56,45),所述耦接件在所述外壳靴(4)与所述环状钻头(3)之间起作用并且允许自由的运动,通过在所述耦接件的轴向方向上预先确定的间隙的影响,所述耦接件确保所述外壳靴当不承受撞击的载荷的情况下,在轴向运动过程中能附随所述环状钻头进入到钻孔中并且同时允许所述环状钻头(3)通过能旋转的轴承的作用而相对于所述外壳靴(4)旋转,所述能旋转的轴承是所述耦接件的一部分,-接触表面(59a),所述接触表面以突起的方式向所述内衬管道(58)的中心径向地延伸一段距离,并且在所述潜孔钻机向前并进入到所述钻孔中的运动过程中,所述接触表面与所述潜孔钻机(100)的固定部分的接触表面(59b)以此种方式相互作用,所述方式为,这两个表面形成滑动轴承,所述滑动轴承允许所述固定部分(112b)相对于所述外壳靴(4)旋转。
12.根据权利要求11所述的布置,其中,所述外壳靴(4)设计为环形套管,所述环形套管在其前端部处定义了突起(56),所述突起朝向所述布置的中心径向地定向并且所述突起适配并插入到所述环状钻头(3)的表面(44)中形成的凹槽形周缘凹陷(45)中。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的布置,其中,所述外壳靴(4)在环形端表面(54、55)的形式的前端部与后端部之间延伸,其中作为所述外壳靴的一部分的前部分(53a)的表面具有的直径大于后部分(53b)的表面的直径,并且其中表面的更宽的所述前部分布置成围绕所述环状钻头(3)的一部分,同时较窄的所述后部分形成能被放置到所述内衬管道的前端部中的管状连接,并且其中后环形端部表面(55)形成与所述潜孔钻机(100)的固定部分相互作用的接触表面(59a)。
14.根据权利要求13所述的布置,其中,所述外壳靴(4)的前部分(53a)与后部分(53b)之间的过渡是凹部(53c),所述凹部用于所述外壳靴与所述内衬管道(58)的前端部之间的焊接连接。

说明书全文

用于进行钻孔和给钻孔布设内衬的设备

[0001] 本发明涉及根据权利要求1的用于在岩石土壤层中潜孔钻孔(down-the-hole drilling)的钻取以及内衬管道的安装的装置。
[0002] 在现有技术的钻机布置中,钻机用于内衬管道的安装,即例如在松动的岩石上钻孔之后,其中内衬管道被永久地留在钻孔中,或者其中流体(诸如或油)被导入到管道中,描述了旨在安装在使用轴或颈部的潜孔钻机中的卡盘(chuck)中的中央定心钻头(pilot drill bit,导向钻头),撞击从卡盘传递到定心钻头。控制器件相对于彼此引导钻机和内衬管道,使得钻机能相对于内衬管道自由地旋转。耦接布置结构,通常为卡口耦接的形式,定位在钻机与控制器件之间,其中耦接布置当在其自由情况下时允许钻机与潜孔钻机通过内衬管道一起退回。钻机旨在钻取钻孔,该钻孔允许内衬管道附随钻机进入到钻孔中。外壳靴(casing shoe),已经焊接在内衬管道的前端部处,该外壳靴确保内衬管道和钻机一起被驱动到钻孔中并且将撞击从钻机传递至内衬管道。钻机具有用于供给清洗剂的内部清洗通道,并且钻机具有用于移除钻屑和清洗剂的排出通道。钻孔通过撞击与旋转运动的结合而发生。
[0003] 现有技术的钻机布置中,撞击传递到内衬管道通过外壳靴并通过钻头的一部分的前撞击表面作用在外壳靴的后撞击表面上,以及以该种方式使外壳靴启动到间歇的、轴向的撞击运动而发生,该运动反过来又传递到内衬管道中。该种设计的一个问题是撞击机构的一部分的锤的输出动必须被限定,使得撞击能量不足以大到使外壳靴与内衬管道之间的焊接连接破坏。在所述零件之间的焊接连接传递撞击能量,因此构成了薄弱点。即使焊接是高品质的,当安装内衬管道时撞击能量也通常必须被限定。作为撞击机构的低动力的结果,不能获得预期的钻孔速度,并且因此设备用于安装内衬管道的总体性能也受到限制。
[0004] 此外,如果馈送的力太低,还产生钻头变得磨光的问题,这些磨光的器件很快失去其切割能力。由于过热的产生,最坏情况下钻头可能被损坏。应当注意的是,对于操作者注意到外壳靴与内衬管道之间的焊接连接破坏或由于钻头的切割能力丧失而钻孔速度减小的可能性是受限制的,并且修复存在这些问题的设备既费时又昂贵。因此,存在用比以前锤动力高的相当多的锤动力驱动该种类型的钻机布置成为可能的要求,不仅为了获得增加的钻孔速度,而且为了减小钻头发生磨光的险。
[0005] 从WO 9934087 A1以及US 2004/0104050 A1已知的钻机通过从定心钻头通过外壳靴将撞击直接传递到内衬管道,将内衬管道驱动到孔中。从DE 4000691 A1已知的钻机通过外壳靴与钻机的固定零件之间的相互作用将内衬管道按压进入到钻孔中,这些零件不能在其相对的接触表面处转动。
[0006] 因此,本发明的第一目的是在钻机处实现用于内衬管道的安装的布置结构,该布置结构允许显著地提高的钻孔速度并且同时减小由于在外壳靴与内衬管道之间的焊接连接失效而失效的风险。本发明的第二目的是在钻机处实现使无需任何显著地减小撞击机构的动力而实施内衬管道的安装(即在大体完全的锤动力下安装内衬管道)成为可能的布置。根据本发明的钻机布置与流体动力的潜孔锤钻一起使用是适当的。
[0007] 出人意料的证实的情况是,在钻头的前面的有效的水洗具有润滑效果,在几乎全部情况中实现了减小在土壤层中腔体的外围壁与内衬管道之间的摩擦,现有技术的钻机具有的撞击力通过外壳靴施加到内衬管道上以将内衬管道驱动到钻孔中,是没有必要的:能通过潜孔锤钻的合适地选择的固定零件传递的压力(不是撞击力)在几乎全部情况中都是足够的。由于本发明中的外壳靴并非用作撞击部件,由于其功能性,原则上将该外壳靴称为内衬管道的领部或外壳领部是恰当的。
[0008] 本发明的两个目的通过具有安装内衬管道功能的潜孔钻机的钻机布置而实现,钻机布置表达了在权利要求1中详细说明的区别特征与特定特性。钻机布置大体包括特定地设计的钻机与潜孔锤钻的组合。本发明的更多的优点通过非独立权利要求而更加清晰明确。
[0009] 参考附图,将在下文更加详细地描述本发明的实施方式,在附图中:
[0010] 图1示出了根据本发明的在钻机处的布置结构的前部零件的立体图;
[0011] 图2示出了环状钻头的局部剖视立体图,所述环状钻头是钻机布置的部件并且[语法,缺少“where a”?]外壳靴耦接在内衬管道的前端处,因此,定心钻头是钻机的从环状钻头释放并且从内衬管道缩回一定距离的部件;
[0012] 图3示出了根据本发明的通过钻机的纵向截面;以及
[0013] 图4示出了根据本发明的钻机布置的具有分离的零件的零散X射线视图,其中,零件是撞击机构的部件,该撞击机构是钻机的一部分,为清楚起见而移除了该撞击机构。
[0014] 在图1至图4中示出的钻机布置是两个基本部件的组合,也就是用于安装内衬管道的钻机1与水动力的潜孔锤钻100,被称为DTH钻机,如由图3和图4最清楚地示出的。潜孔锤钻与顶部锤钻的不同在于潜孔锤钻向下通入到孔中并且在钻孔的底部处用钻头直接操作。由于潜孔钻机通常仅仅实施撞击功能,旋转和钻柱的给进借助于孔外部的设备发生。如潜孔锤钻的实例,可参考在商品名称 下销售以及在其他文献中描述的水动力型号SE526252。
[0015] 下文描述的钻机1已经被基本地熟知。在这方面中应当理解的是,本发明能应用于多种不同类型的已知的钻机,不仅是下文描述的用于实例的目的类型,该类型示出的中央定心钻头具有围绕其的环状钻头,同样也能应用于可获得的偏心系统类型,该偏心系统类型缺少环状钻头且与能径向地延伸的垫片一起工作,并且具有在钻机钻头与内衬管道之间作用的分离的控制器件,以用于钻机与内衬管道的互相引导。
[0016] 参考图1和图2,示出了是本发明钻机布置的部件的钻机1,该钻机由两个零件组成,钻机的钻头包括压碎器件。该压碎器件由硬金属或其他耐磨材料的插入件组成,用来执行压碎岩石的任务。该压碎器件锚定在出现在钻头的端部表面中的缺口(indentation)中。钻机1包括中央定心钻头2和围绕中央定心钻头的环状钻头3,其中每个钻头都具有相对于几何中心轴线旋转对称的基本形式,并且这些钻头包括前端部和后端部,这些钻头通过耦接布置以允许它们分离的方式彼此约束,该耦接布置具有卡口耦接的设计,当钻孔完成时该耦接布置允许定心钻头从环状钻头释放并且从钻孔退出。
[0017] 如图2和图4明确示出的,定心钻头2具有一种基本形式,该基本形式是柱形表面8与中心轴线C共轴的旋转对称,并且该柱形表面在前端部9与后端部10之间延伸。前端部不仅包括中央平面端表面11,而且包括围绕该中央平面端表面的锥形端表面12。环形凸起或环带(girdle)13形成在离前端部一定距离处,环带由前环形端表面14和后环形端表面15轴向地限定。如通过在图3中左边的细节放大图最明确示出的,前环形表面14形成旨在与在环状钻头上的相应的撞击表面14b相互作用的撞击表面14a。其意图是在钻孔时定心钻头2在图1中的箭头R的方向上旋转。
[0018] 如通过图2和图4明确示出的,环带13由三个通道21中断,三个通道围绕环带的周围均匀分布并且因此分离围绕的周缘。
[0019] 定心钻头2具有形成为L形突起的三个支架24,这些支架具有大致平行六面体形的钩的基本形式,这些支架围绕表面8的周围均匀地分布。支架24示出了第一部分24a,该第一部分沿定心钻头的纵向轴线延伸并且终止在定心钻头的前端部9处并且终止在横向的第二部分24b中。所述横向的第二部分24b形成为钩,该钩在卡口耦接中起作用。每个支架24都包括前端部表面,与两个侧表面26、27以及外表面一起形成定心钻头的前端部9的一部分。图1中的参考字母A表示弧度范围,该弧度范围是支架24围绕周缘相对于通道21在环带13中移位的度范围,其中该环带通过旋转已经移位。
[0020] 如通过图3明确示出的,定心钻头2的后端部10在孔31中敞开,定心钻头的后端部形成用于清洗剂的通道的一部分,通道在定心钻头的前端部处包括通道的两个径向地定向的区段32a、32b,该两个区段在两个相邻的支架之间敞开到定心钻头3的表面中,并且通道的第三区段32c敞开到端部表面11中。
[0021] 参考图1,可以明确示出的是清洗通道的区段32c敞开到定心钻头的平面端部表面11中,因此供给的清洗水从敞口32c横跨表面11分配。
[0022] 参考图1和图4,如定心钻头2同样具有的,环状钻头3具有表面37的内含物与中心轴线C同心的旋转对称的基本形式,并且表面的内含物稍微呈锥形,与两个相对的环形表面38、39一起形成环状钻头的前端部和后端部。通过参考标号40表示的一个内表面是柱形的。锥形端部表面41定位在平面环形前端部表面38的外侧。图1和图2示出了如何将在硬金属插入件形式的压碎器件安装到平面端部表面38与锥形端部表面41中。应当注意的是为清楚起见,在图3和图4中示出的钻机不具有压碎器件。
[0023] 如图4示出的,表面37围绕的前材料部分42具有比后材料部分43更大的直径。圆形凹槽45以这种方式形成在这些材料部分之间的表面44中。在内部表面40中的多个凹陷整体地形成在环状钻头3中。更准确的,以120°分离的三个第一凹槽46形成为凹陷,凹槽在环状钻头的前端部与后端部之间轴向地延伸。这些凹槽46在其前部处将每个都过渡进入到槽体47中,槽体从相关的凹槽向侧面延伸并且槽体部分地由从中心轴线C垂直延伸的底部表面(在附图中未示出)限定,并且部分地由轴向地定向的接触表面(也未在附图中示出)限定。凹槽46和槽体47与支架24a、24b一起形成在上述说明中已经提及的卡口耦接。
[0024] 此外值得注意的是第二凹槽50形成在相邻的第一凹槽46之间的区域中。与第一凹槽类似,第二凹槽以120°分离地定位并且在环状钻头的前端部38与后端部39之间轴向地延伸。借助于脊部或分离壁51,每个这种第二凹槽50都与相邻的第一凹槽46分离,脊部或分离壁的内表面形成环状钻头的内表面的一部分。此外,具有肩部的特性的部分具有比环状钻头3的后平面端部表面39更小的直径,在环状钻头3处的撞击表面14b旨在与在定心钻头2处的撞击表面14a相互作用。
[0025] 特别的参考图4,外壳靴4包括旋转对称的基本形式,该基本形式具有前表面53a和后表面53b,前表面和后表面中的每一个都是柱形的并且与中心轴线C同心。外壳靴在环形端部表面54、55的形式的前端部与后端部之间延伸。表面的前部分53a具有的直径大于后部分53b的直径。具有稍大内径的凹槽形凹陷57形成在外壳靴4的柱形内表面56上。具有较小直径的外壳靴4的后端部53b已经给定了相对于由参考标号58表示的内衬管道的内径而可选择的轴向长度和外部直径,设计为管状连接件的后部分,适配到内衬管道的前端部中并且能占据内衬管道的前端部中以形成接触表面59a,所述接触表面以朝向内衬管道58的中心轴线C突出方式轴向地延伸,旨在与潜孔锤钻的固定部分相互作用,该固定部分作用为相对的轴向地定向的接触表面59b。应当注意的是,为了形成在外壳靴4与内衬管道58的前端部之间用于焊接接合的凹部53c,前部分53a与后部分53b之间的过渡是锥形的。如在图3中的右侧细节放大明确示出的,管状连接的外壳靴4的环形后端部表面
55形成轴向接触表面59a,该轴向接触表面旨在与潜孔锤钻100的共心地设置在内衬管道的下部分中的固定部分(非撞击部分)相互作用,在该种情况下,固定部分由设置在潜孔锤钻的前端部中的驱动卡盘套管112组成,但是固定部分能由任何其他合适的零件组成,例如机器壳体或潜孔锤钻的后部分。本发明的该部分将在下文详细的说明。
[0026] 图3中示出了在其组装情况下的本发明的钻机布置,可以明确示出的是朝向中心轴向地定向的具有减小的内径的环形突起56被限定在外壳靴4的前端部表面与凹陷57的前轴向限定壁之间,凹陷具有凹槽的形式。环形突起56适配到并且定位在周缘凹槽45中,周缘凹槽形成在环状钻头的表面44中,并且这些零件一起形成控制器件,由参考标号5总体地表示,控制器件相对于彼此引导钻机与内衬管道。因此环形突起56与凹槽形的凹陷57一起形成控制器件5,控制器件确保外壳靴4轴向地附随环状钻头3并且允许环状钻头相对于外壳靴转动。换言之,控制器件5使引导钻机成为可能,该钻机由定心钻头2和环状钻头3组成,并且内衬管道58相对于彼此布设管道。周缘凹槽45的轴向宽度适合外壳靴4与环状钻头3彼此轴向地附随,但是外壳靴基本不受定心钻头2通过相互作用的撞击表面14a、14b施加在环状钻头3上的撞击的影响,同时允许环状钻头3相对于外壳靴4自由旋转。周缘凹槽45的宽度与环形突起56的宽度彼此互相适应,使得环状钻头3被允许在所述撞击的影响下相对于外壳靴轴向地移动一定的距离,该一定的距离比撞击的幅度稍大,也就是说,提供环形突起56相对于周缘凹槽45的一定的自由度。由于环形突起56与周缘凹槽45使环状钻头与外壳靴仅轴向地联合而不是周向地联合,环状钻头3能相对于外壳靴4自由地旋转。
[0027] 如在说明中已经提及的,本发明的钻机布置使用潜孔钻机,潜孔钻机已给定了总体的参考标号100。
[0028] 如由图3最明确示出的,定心钻头2的颈部2a以固定的方式设置在卡盘中,卡盘是所述潜孔钻机的部件,并且卡盘共心地设置在内衬管道58内。潜孔钻机以传统的方式示出了具有机器壳体管道111、驱动卡盘112以及后端部件的机器壳体,驱动卡盘通过例如拧到管道中的螺纹固定在机器壳体管道的前端部,后端部件是钻柱适配器的形式(附图中未示出),优选地通过拧入而附接至机器壳体管道的后端部。钻柱(在附图中未示出)由连接的钻机杆形成,钻机杆能以已知的方式固定到端部件中。潜孔钻机100的钻柱因此轴向地且共心地延伸到连接的内衬管道58的柱的内侧。驱动卡盘112保持定心钻头2的颈部2a。颈部2a具有连接到驱动卡盘112的花键耦接118以及不具有花键的部分119。环件120夹紧在套管112与机器管道111之间,并且防止钻机钻头脱落。环件120被轴向地分开使得安装它是可能的。因此,定心钻头2能在后端部位置与前端位置之间轴向地移动,在后端部位置中示出了抵靠套管112的端部支撑的头部2c,在前端位置处颈部2a的花键的后部分
21抵靠在环件20上。定心钻头具有中央清洗通道31,清洗洗通道从其颈部2a穿过而到钻头的前端部,用于供应清洗流体。
[0029] 继续参考图3,机器壳体管道111的前端部以传统的方式设置有内部螺纹111a,并且驱动卡盘112的后部分设置有相应的外部螺纹112a,使得驱动卡盘通过螺纹紧固能锚定在机器管道111的前端部。驱动卡盘112示出了前轴向延伸部分112b,该部分像凸缘,该部分限定了环形表面,该部分的外径适合于内衬管道的内径,并且该部分的轴向的延伸长度可如此选择使得表面能以允许与内衬管道58的内表面滑动的方式相互作用,依次以该种方式借助于定位在钻孔外部的钻机设备通过以传统方式发生的钻柱的旋转与供给的影响而旋转并且轴向地移位到内衬管道中。驱动卡盘112的凸缘112b从中心C向外轴向地定向因此形成接触表面59b,该接触表面轴向地定向为朝向钻孔的底部,该接触表面旨在在内衬管道58内部与布置为外壳靴4的管状连接的一部分的径向接触表面59a相互作用。活塞127布置在钻头2的后面,因此活塞能在外管111的内部在轴向方向上向前和向后移位。活塞127设置有钻凹口,钻凹口轴向地延伸并且形成用于清洗剂的中央通道31a,清洗剂的流动向前流动至定心钻头2中的开口。在定心钻头2的颈部2a与驱动卡盘112之间的旋转转换经在轴的外部表面上的所述花键与在驱动卡盘的腔体的壁上的所述花键的辅助而实现。为了钻机钻屑与清洗剂一起的退出和移除,驱动卡盘3的径向地延伸的凸缘状部分
112b通过定向在轴向方向上的一系列通道112c渗透,在钻孔形式的通道围绕该部分的周围均匀地分布,并且因此围绕周缘分离开。在由连接的钻杆形成的钻柱(在附图中未示出)的端部中的一个处,并且在潜孔钻机的机器管道壳体111的外表面与内衬管道58的内表面之间,环形通道34被限定为用于引导钻屑的流从钻孔流出。通过钻孔的外部的旋转布置的影响,旋转运动传递至钻柱,传递到机器管道壳体111;驱动卡盘112将旋转运动传递至钻头1使得钻头旋转与每次撞击都相关的预定数量的角度。
[0030] 在图4中以X射线视图的方式示出了钻机布置,其中具有分离的零件。此外,附图明确示出外壳靴4是如何旨在被焊接到内衬管道的前端部上,以及驱动卡盘112是如何固定附接在钻机的机器壳体管道111上。此外,附图示出了中央定心钻头2和环状钻头3如何能以允许它们通过卡口耦接(当完成打孔时,卡口耦接允许定心钻头和液压钻机一起从环状钻头释放并且从孔与内衬管道中退出)分离的方式连接的。
[0031] 上面描述的用于安装内衬管道的钻机布置以下列方式实现功能:
[0032] 当为了在岩石或土壤中安装内衬管道的目的而钻孔时,相应的内衬管道58首先通过焊接与外壳靴4结合。在下一步中,环状钻头3连接至外壳靴4。钻机100在随后的步骤中来准备:通过驱动卡盘112被固定到钻机的机器壳体管道111的前端部内并且定心钻头2的颈部2a以保持方式进入接触并插入到是钻机的部件的卡盘中。在最后的步骤中,环状钻头3连接至定心钻头2。这通过将钻机100引入到内衬管道58中以及通过将定心钻头2的支架24轴向地引入穿过凹槽46直到它们定位在环状钻头的前端部处的槽体47的水平高度而发生。定心钻头大体在工具的旋转的方向R上旋转使得在支架24处的驱动表面26接触是槽体47的一部分的接触表面49。在这种情况下钻机已准备好用于钻孔操作。钻机因此共心地定位插入到内衬管道58中。
[0033] 钻孔通过撞击与旋转运动的结合而发生,因此岩石由钻头的压碎器件压碎。更准确地,直接地传递到定心钻头2的压碎器件的撞击,通过定心钻头的影响通过相互作用的撞击表面部分地传递到环状钻头3的压碎器件。由于外壳靴的环形下端表面55形成与由潜孔锤钻的驱动卡盘组成的固定部分59b(不产生撞击的部分)相互作用的接触表面59a,在钻孔的附随下,通过潜孔钻锤的驱动卡盘将内衬管道驱动到钻孔内。在定心钻头与环状钻头之间的撞击运动的传递的发生不受外壳靴的任何影响,外壳靴能沿环状钻头以所需的自由度轴向地移动,该外壳靴通过与在环状钻头3的表面上的外壳靴的径向地面向内的突起56和周缘凹槽44的相互作用被引导并连接。环状钻头相对于外壳靴、并且因此相对于内衬管道的旋转,该旋转需要环状钻头附随定心钻头从而借助于支架24使压碎器件发生间歇地位移,该压碎器件是环状钻头的部件,所述支架保持与环状钻头的槽体47相互作用。
[0034] 在钻孔过程中,当支架24与槽体47相互作用时,清洗水和附随的钻屑通过通道被排出,该通道一方面由在环状钻头3的内表面中的通道50界定,并且另一方面由定心钻头2的表面8界定。在该位置上的通道50通过在定心钻头2上的环带与后通道21轴向对准地定位。这意味着清洗水流穿过钻机通过第二通道50的形式的通道而发生,第二通道与第一通道46分离,在定、驱动的情况下需要应用卡口耦接的支架24。换言之,单独的污水流被线性地引导穿过通道50和在环带13中的轴向后通道21。当定心钻头2从环状钻头3释放并且从孔收回时,当完成钻孔时或当必须执行监测和监控时,定心钻头在与旋转方向R相反的方向上旋转通过一个弧度范围。支架24以该种方式定位在与通道46一致的位置中并且能通过这些支架向后退出,并且进一步与潜孔钻机100一起向后退出保留在孔中的内衬管道58。
[0035] 本发明显著的优势是来自于锤机构的撞击力通过卡口耦接的支架24而主要地排他地从定心钻头2传递到环状钻头3。因此,外壳靴4大体上撞击隔离。替代地,内衬管道58通过固定部分将被驱动到在附随的钻机100下的钻孔中,在本情况下固定部分由钻机的驱动卡盘112组成。由于在外壳靴4与内衬管道58之间的焊接连接不遭受来自撞击机构的撞击,钻机能在大致全动力下驱动,这有助于增加钻孔速度并且因此也显著地改善整体性能。由于清洗水在钻机钻头的前面,获得的润滑效果将在腔体的壁与内衬管道之间的摩擦减小到用于相同的驱动而无需通过在现有技术的布置中的外壳靴施加的撞击力的程度:通过与潜孔钻机的驱动卡盘的相互作用施加到内衬管道上的压力(不是撞击力)是足够的。
[0036] 本发明不限于上面说明的以及附图中示出的:在由所附的专利权利要求限定的创造性的概念的范围内,能以许多不同的方式改变和修改本发明。
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