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EP1162037B1 - Drehschlagvorrichtung für ein Bohrgestänge - Google Patents

Drehschlagvorrichtung für ein Bohrgestänge Download PDF

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Publication number
EP1162037B1
EP1162037B1 EP00112146A EP00112146A EP1162037B1 EP 1162037 B1 EP1162037 B1 EP 1162037B1 EP 00112146 A EP00112146 A EP 00112146A EP 00112146 A EP00112146 A EP 00112146A EP 1162037 B1 EP1162037 B1 EP 1162037B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotary
percussion
insertion end
piston
hammer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00112146A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1162037A1 (de
Inventor
Andrea Linard Mathis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MATHIS, ANDREA LINARD
Original Assignee
Mathis Andrea Linard
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
Priority to EP00112146A priority Critical patent/EP1162037B1/de
Application filed by Mathis Andrea Linard filed Critical Mathis Andrea Linard
Priority to ES00112146T priority patent/ES2246771T3/es
Priority to DK00112146T priority patent/DK1162037T3/da
Priority to PT00112146T priority patent/PT1162037E/pt
Priority to AT00112146T priority patent/ATE301533T1/de
Priority to DE50010923T priority patent/DE50010923D1/de
Priority to AU2001260005A priority patent/AU2001260005A1/en
Priority to PCT/CH2001/000344 priority patent/WO2001094079A1/de
Priority to US10/276,433 priority patent/US6843329B2/en
Priority to CA002410400A priority patent/CA2410400A1/en
Publication of EP1162037A1 publication Critical patent/EP1162037A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1162037B1 publication Critical patent/EP1162037B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/24—Damping the reaction force
    • B25D17/245—Damping the reaction force using a fluid
    • 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
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/03—Couplings; joints between drilling rod or pipe and drill motor or surface drive, e.g. between drilling rod and hammer
    • 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
    • E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action
    • E21B6/02—Drives for drilling with combined rotary and percussive action the rotation being continuous
    • E21B6/04—Separate drives for percussion and rotation

Definitions

  • the invention relates to a rotary impact device for a Drill pipe according to claim 1.
  • Object of the present invention is therefore, a To create a rotary impact device for a drill pipe, which has a higher load capacity, so that at Increased availability of the device higher impact energies are applicable.
  • the inventive, for driving at least one BohrgestCodes serving rotary impact device has a striker and a rotary device as well as one in one Device body rotatably mounted Einsteckende, the one having axially extending bore, in which a percussion piston is mounted axially displaceable.
  • the means of a Connector and preferably a rotary impact receiver The insertion end connected to the drill string is used by the Turning device and the impact piston mounted in the insertion end regardless of the impact device driven.
  • the over the percussion piston on the high Torque impinged rotary impact receiver transmitted Impact energy therefore has greatly reduced effects on the according to the invention decoupled from the impact device Infectious, due to the reduced load over can be operated for a relatively long time without Material fatigue occur, which is a repair of the Make rotary impact device necessary.
  • the inventive Rotary impact device therefore requires only a small Maintenance and repair costs. It also increases due to the extension of the maintenance intervals the availability of Device, resulting in a significant reduction in operating costs results.
  • the invention of The impact device decoupled insertion end does not work more than sound box and isolated at the same time Vibrations of the percussion piston.
  • the noise reduction leads to Relief of the staff and other persons who if necessary near the place of operation Stop device.
  • the device body is preferably designed such that that therein at least two spaced-apart areas are provided, in which the example by means of a preferably a hydraulic or pneumatic rotary actuator via a toothed gear driven spigot can be stored.
  • the Hiding between the areas where it is in the fixture body is stored, a stop surface on that too a holding member connected to the device body corresponds, through which the insertion in axial Direction is held and optionally attenuated.
  • the Einsteckende preferably has an external toothing, in which engages a gear or one of a with a Internal ring provided ring is included, at the Scope coupling elements for the engagement of the rotating device are provided.
  • a flange on the output side of the male end comprehensive part of the device body is.
  • This the insertion end comprehensive side part can with a preferably hydraulic damping element with be connected to the device body, so that the Infinite with vibrations and impacts of the percussion mechanism can resonate. Indirectly transmitted to the insertion end Impact energy therefore causes no material deformations For example, on the connector, but is in Damping element absorbed.
  • the retaining element e.g. a retaining ring, with a Be connected damping element.
  • the insertion end and in particular that associated with the rotary impact receiver Connector is therefore not only from that of the Impact device directly emitted impact energy, the Drehtschempftuler is supplied via the percussion piston, but also indirectly from the over the turnbuckle receiver transmitted impact energy decoupled, so early Material fatigue at the junction between Infiltrating and rotary beating receivers are avoided.
  • the solution according to the invention will therefore also damage the Einsteckende and avoided at the rotary impact receiver.
  • the intended in the insertion end percussion piston consists preferably from a cylindrical part and a Connector or a shoulder provided therein partially protruding flange, which prevents the Impact piston by the reactions of the drill pipe axially runs back.
  • the invention is also in so-called double impact can be used advantageously.
  • the percussion piston and one with the Percussion piston impact hammer acting together have to axially extending holes, in those of a further rotating device and / or a another impact device driven drive means for a second, preferably within the first drill string arranged drill pipe are provided.
  • the second drill pipe directly or indirectly connectable inner insertion end, preferably a rotary impact shaft, provided, the rotating and / or impacting or turning that loaded and with an axially extending bore is provided, within the one beating acted upon inner percussion piston is arranged.
  • Fig. 1 shows an inventive, for driving a Drill rod serving rotary impact device 1 with a Cylinder housing or a device body 8, in which a with a spigot 3 coupled rotating device 5 and a Schlagtechnik or a percussion device 6 are provided, the with one in an axially extending bore 37 of the Plug-in 3 slidably mounted percussion piston 4 interacts.
  • the insertion end 3, which is used to transfer one of the Turning 5 generated torque to one with the Drill rod connectable rotary impact receiver 2 is used, points two spaced-apart, cylindrical sections 31, 32 in the device body 8 in corresponding Areas 81, 83 are stored or covered by bearing shells.
  • the percussion piston 4 has a striking device 6 facing and from a likewise piston-shaped hammer 61 acted first end piece 42, a cylindrical, in the bore 37 of the insertion end 3 mounted body 41 and a second end piece 43 which is in the form of a flange the connector 33 within the Drehtschempfnatureer 2 provided threaded hole 21 overlaps front and preferably between connector 33 and Drehtschempfnatureer 2 is held firmly. From the impact device 6 or the percussion hammer 61 delivered beats are therefore by means of the percussion piston 4 directly on the rotary impact receiver 2 transferred.
  • the insertion end 3 then points to the with the Drehtschempf briefly 2 connected connector 33 a tapered flange 34, which in a further Embodiment of the invention as a stop for the rotary impact receiver 2 can serve.
  • the flange 34th ring-shaped and one-sided to the insertion end 3 on the output side comprehensive part 85 of the device body 8 then arranged so that repercussions of Drill rods are transferred to the part 85.
  • the part 85 is in this case via a preferably hydraulic Damping element connected to the device body 8, so that the insertion end 3 in vibration and setbacks of the Drilled pipe string can resonate.
  • the rotary impact receiver 2 shown in FIG. 1, for example, for example is by means of an external thread 25 with an outer Drill pipe and by means of an axially provided threaded hole 26 connectable with an inner drill pipe.
  • an external thread 25 with an outer Drill pipe
  • an axially provided threaded hole 26 connectable with an inner drill pipe.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the rotary impact device 1, for separately driving an inner and an outer drill pipe is provided and to a hollow cylindrical percussion piston 4 and one with the Percussion piston 4 cooperating hollow cylindrical Impact hammer 61 has, with axially extending Bores 44; 62 are provided. In these holes 44; 62 the percussion piston 4 and the percussion hammer 61 are Drive means 30, 40 provided for the second drill pipe, that of a second rotating device 50 and a second Impact device 60 driven and one with a Thread 201 provided inner rotary beater 200 are connected.
  • the inner drill string can also be used directly with be connected to the drive means 30, 40.
  • Inside and external drill pipe, possibly also in the as an adapter Serving rotary beaters 2, 200 are preferably Channels provided, the supply and removal of a flushing medium or the implementation of electrical lines.
  • the inner insertion end 30 is from the second rotating device 50 driven while the inner percussion piston 40 regardless of the second impact device 60 is charged.
  • the functioning of the inner Einsteckendes 30 and the inner percussion piston 40 and the associated drive devices 50, 60 therefore corresponds to the Operation of the corresponding external device parts 3, 4, 5 and 6.
  • the inner insertion end 30 is therefore also largely decoupled from the whipping powers of the second impact device 60 via the inner percussion piston 40th be transferred to the inner drill pipe. early Material fatigue at critical points will therefore also in these inner device parts 30 and 40 and the inner rotary impact receiver 200 and the drill pipe avoided.
  • the in the holes 44; 62 of the percussion piston 4 and the Impact hammer 61 provided drive means 30, 40 can Of course also differently designed and operated become. It is possible to use only one inner one Shaft that acts turning, hitting or turning is.
  • Fig. 2 is also a further preferred embodiment of the rotary impact receiver 2 facing the second end piece 43 of the percussion piston 4 can be seen.
  • the end piece 43 has the shape of a flange, the partially sunk into the insertion end 3 and on one side one provided in the axially extending bore 37 Shoulder 39 can rest, the return of the Impact piston 4 prevented.
  • the tail 43 is on the another side in a proposed in Drehtschempftuler 2, the end piece 43 adapted recess 24 sunk. Thereby Other areas of the rotary impact receiver 2 can be relieved so that material damage there is avoided.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschlagvorrichtung für ein Bohrgestänge nach Anspruch 1.
Aus der Offenlegungsschrift DE-A-19 09 931 sind gattungsgemässe Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Maschine vorgesehen ist, die auf ein mit einer Bohrkrone versehenes Bohrgestänge einerseits eine Drehbewegung und andererseits Schläge ausübt. Oft weisen diese Vorrichtungen Innen- und Aussenbohrgestänge auf, die gegebenenfalls unabhängig voneinander drehschlagend beaufschlagt werden können. Zum Wegführen von Bohrgut, das während dem Betrieb der Vorrichtung in einem Bohrloch freigesetzt wird, ist innerhalb des Aussenbohrgestänges vorzugsweise ein Kanal vorgesehen, durch den zusätzlich ein Transportmedium geführt wird. Zur Befestigung des Bohrgestänges weist die Drehschlagvorrichtung einen Bohrerhalter bzw. ein sogenanntes Einsteckende mit einem Verbindungsstück auf, mittels dem die von der Drehschlagvorrichtung erzeugte Dreh- und Schlagenergie auf das Bohrgestänge übertragen wird.
Vorrichtungen dieser Art, wie sie z.B. in der Firmenschrift von Atlas Copco No. 6991 0757 04a vom März 1998 gezeigt sind, erlauben die Übertragung hoher Leistungen und ergeben entsprechend gute Bohrleistungen, wie hohen Bohrfortschritt und tiefe Bohrmeterkosten.
Die Anwendung hoher Dreh- und Schlagenergien führt bei diesen bekannten Vorrichtungen jedoch zu einer hohen mechanischen Beanspruchung des Einsteckendes, insbesondere des Verbindungsstücks und der Drehverzahnung, so dass diese Teile jeweils nach verhältnismässig kurzer Einsatzdauer ersetzt werden müssen, woraus ein erheblicher Wartungsaufwand und eine begrenzte Verfügbarkeit der Vorrichtung resultiert.
Die mögliche Einsatzdauer des als Drehschlagempfänger dienenden Einsteckendes kann erhöht werden, indem die Schlagenergie reduziert wird. Zur Steigerung der Bohrleistungen werden jedoch zunehmend höhere Schlagenergien angestrebt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Drehschlagvorrichtung für ein Bohrgestänge zu schaffen, welche eine höhere Belastbarkeit aufweist, so dass bei gesteigerter Verfügbarkeit der Vorrichtung höhere Schlagenergien anwendbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemässe, zum Antreiben wenigstens eines Bohrgestänges dienende Drehschlagvorrichtung verfügt über eine Schlag- und eine Drehvorrichtung sowie ein in einem Vorrichtungskörper drehbar gelagertes Einsteckende, das eine axial verlaufende Bohrung aufweist, in der ein Schlagkolben axial verschiebbar gelagert ist. Das mittels eines Verbindungsstücks und vorzugsweise eines Drehschlagempfängers mit dem Bohrgestänge verbundene Einsteckende wird von der Drehvorrichtung und der im Einsteckende gelagerte Schlagkolben wird unabhängig davon von der Schlagvorrichtung angetrieben. Die über den Schlagkolben auf den mit hohem Drehmoment beaufschlagten Drehschlagempfänger übertragene Schlagenergie hat daher stark reduzierte Auswirkungen auf das erfindungsgemäss von der Schlagvorrichtung entkoppelte Einsteckende, das aufgrund der reduzierten Belastung über verhältnismässig lange Zeit betrieben werden kann, ohne dass Materialermüdungen auftreten, die eine Reparatur der Drehschlagvorrichtung notwendig machen. Die erfindungsgemässe Drehschlagvorrichtung bedingt daher nur einen geringen Wartungs- und Reparaturaufwand. Ferner erhöht sich aufgrund der Verlängerung der Wartungsintervalle die Verfügbarkeit der Vorrichtung, woraus eine markante Senkung der Betriebskosten resultiert.
Mit der erfindungsgemässen Drehschlagvorrichtung wird zudem eine deutliche Reduktion des Lärms erzielt, der beim Betrieb derartiger Vorrichtungen auftritt. Das erfindungsgemäss von der Schlagvorrichtung entkoppelte Einsteckende wirkt nicht mehr als Resonanzkörper und isoliert gleichzeitig Schwingungen des Schlagkolbens. Die Lärmreduktion führt zu einer Entlastung des Personals sowie weiterer Personen, die sich gegebenenfalls in der Nähe der in Betrieb gesetzten Vorrichtung aufhalten.
Der Vorrichtungskörper ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass darin wenigstens zwei voneinander beabstandete Bereiche vorgesehen sind, in denen das beispielsweise mittels einem vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Drehantrieb über ein Zahngetriebe angetriebene Einsteckende gelagert werden kann.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung weist das Einsteckende zwischen den Bereichen, in denen es im Vorrichtungskörper gelagert ist, eine Anschlagfläche auf, die zu einem mit dem Vorrichtungskörper verbundenen Halteelement korrespondiert, durch das das Einsteckende in axialer Richtung gehalten und gegebenenfalls gedämpft wird. Das Einsteckende weist vorzugsweise eine Aussenverzahnung auf, in die ein Zahnrad eingreift oder die von einem mit einer Innenverzahnung versehenen Ring umfasst wird, an dessen Umfang Koppelelemente für den Eingriff der Drehvorrichtung vorgesehen sind.
Anschliessend an das mit dem Drehschlagempfänger zu verbindende Verbindungsstück weist das Einsteckende gegebenenfalls einen Flansch auf, der auf einem das Einsteckende ausgangsseitig umfassenden Teil des Vorrichtungskörpers abgestützt ist. Dieses das Einsteckende ausgangsseitig umfassende Teil kann über ein vorzugsweise hydraulisches Dämpfungselement mit dem Vorrichtungskörper verbunden sein, so dass das Einsteckende bei Vibrationen und Schlägen des Schlagwerks mitschwingen kann. Auf das Einsteckende indirekt übertragene Schlagenergie verursacht daher keine Materialverformungen beispielsweise am Verbindungsstück, sondern wird im Dämpfungselement absorbiert. Wie oben erwähnt kann statt dessen das Halteelement, z.B. ein Haltering, mit einem Dämpfungselement verbunden sein. Das Einsteckende und insbesondere das mit dem Drehschlagempfänger verbundene Verbindungsstück wird daher nicht nur von der von der Schlagvorrichtung direkt abgegebenen Schlagenergie, die dem Drehschlagempfänger über den Schlagkolben zugeführt wird, sondern auch von der über den Drehschlagempfänger indirekt übertragenen Schlagenergie entkoppelt, so dass frühzeitige Materialermüdungen an der Verbindungsstelle zwischen Einsteckende und Drehschlagempfänger vermieden werden. Durch die erfindungsgemässe Lösung werden daher auch Schäden am Einsteckende und am Drehschlagempfänger vermieden.
Der im Einsteckende vorgesehene Schlagkolben besteht vorzugsweise aus einem zylindrischen Teil und einem das Verbindungsstück oder eine darin vorgesehene Schulter teilweise überragenden Flansch, welcher verhindert, dass der Schlagkolben durch die Rückwirkungen vom Bohrgestänge axial zurück läuft.
Die Erfindung ist auch bei sogenannten Doppelschlagwerken vorteilhaft einsetzbar. Der Schlagkolben und ein mit dem Schlagkolben zusammen wirkender Schlaghammer der Schlagvorrichtung weisen dazu axial verlaufende Bohrungen auf, in denen von einer weiteren Drehvorrichtung und/oder einer weiteren Schlagvorrichtung angetriebene Antriebsmittel für ein zweites, vorzugsweise innerhalb des ersten Bohrgestänges angeordnetes Bohrgestänge vorgesehen sind.
In den genannten Bohrungen des Schlagkolbens und des Schlaghammers ist vorzugsweise ein mit dem zweiten Bohrgestänge direkt oder indirekt verbindbares inneres Einsteckende, vorzugsweise eine Drehschlagwelle, vorgesehen, das drehend und/oder schlagend beaufschlagt ist oder das drehend beaufschlagt und mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen ist, innerhalb der ein schlagend beaufschlagter innerer Schlagkolben angeordnet ist. Durch diese vorzugsweise gegenseitige Entkopplung des inneren Einsteckendes und des inneren Schlagkolbens resultiert wiederum ein reduzierte Belastung dieser Vorrichtungsteile bei gegebenenfalls gleichzeitig erhöhter Bohrleistung.
Die erfindungsgemässe Drehschlagvorrichtung wird nachstehend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine im Schnitt gezeigte erfindungsgemässe Drehschlagvorrichtung, die zum Antrieb eines Bohrgestänges dient und
Fig. 2
eine im Schnitt gezeigte erfindungsgemässe Drehschlagvorrichtung, die zum Antrieb eines inneren und eines äusseren Bohrgestänges vorgesehen ist.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe, zum Antrieb eines Bohrgestänges dienende Drehschlagvorrichtung 1 mit einem Zylindergehäuse bzw. einem Vorrichtungskörper 8, in dem eine mit einem Einsteckende 3 gekoppelte Drehvorrichtung 5 und ein Schlagwerk bzw. eine Schlagvorrichtung 6 vorgesehen sind, die mit einem in einer axial verlaufenden Bohrung 37 des Einsteckendes 3 verschiebbar gelagerten Schlagkolben 4 zusammenwirkt.
Das Einsteckende 3, das zur Übertragung eines von der Drehvorrichtung 5 erzeugten Drehmomentes auf einen mit dem Bohrgestänge verbindbaren Drehschlagempfänger 2 dient, weist zwei voneinander beabstandete, zylinderförmige Abschnitte 31, 32 auf, die im Vorrichtungskörper 8 in entsprechenden Bereichen 81, 83 gelagert bzw. von Lagerschalen umfasst sind.
Zwischen den genannten zylinderförmigen Abschnitten 31, 32 weist das Einsteckende 3 eine Verzahnung 35 auf, welche über ein Zahngetriebe 52, 53 mit einer vorzugsweise von einem hydraulischen oder pneumatischen Drehantrieb angetriebenen Antriebswelle 51 der Drehvorrichtung 5 gekoppelt ist.
Zwischen dem im Vorrichtungskörper 8 gelagerten zweiten zylinderförmigen Abschnitt 32 und der Verzahnung 35 weist das Einsteckende 3 eine Ringnut 36 auf, in die hinein ein mit dem Vorrichtungskörper 8 verbundener Haltering 82 hinein ragt, der Verschiebungen des Einsteckendes 3 längs dessen Achse 100 eng begrenzt und vorzugsweise mit einem Dämpfungselement 84 verbunden ist, welches Vibrationen und Schläge dämpft.
Das dem Drehschlagempfänger 2 zugewandte Ende des Einsteckendes 3, das aus dem Vorrichtungskörper 8 hinausmündet, weist ein Verbindungsstück 33 mit einem Aussengewinde 38 auf, welches in eine mit einem Innengewinde 22 versehene Gewindebohrung 21 im Drehschlagempfänger 2 eingedreht ist.
Der Schlagkolben 4 weist ein der Schlagvorrichtung 6 zugewandtes und von einem ebenfalls kolbenförmigen Schlaghammer 61 beaufschlagtes erstes Endstück 42, einen zylindrischen, in der Bohrung 37 des Einsteckendes 3 gelagerten Körper 41 sowie ein zweites Endstück 43 auf, welches in Form eines Flansches das Verbindungsstück 33 innerhalb der im Drehschlagempfänger 2 vorgesehenen Gewindebohrung 21 frontseitig überlappt und vorzugsweise zwischen Verbindungsstück 33 und Drehschlagempfänger 2 fest gehalten ist. Von der Schlagvorrichtung 6 bzw. dem Schlaghammer 61 abgegebene Schläge werden daher mittels dem Schlagkolben 4 direkt auf den Drehschlagempfänger 2 übertragen.
Das Einsteckende 3 weist anschliessend an das mit dem Drehschlagempfänger 2 verbundene Verbindungsstück 33 einen konisch verlaufenden Flansch 34 auf, der in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als Anschlag für den Drehschlagempfänger 2 dienen kann.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist der Flansch 34 ringförmig ausgestaltet und einseitig an ein das Einsteckende 3 ausgangsseitig umfassendes Teil 85 des Vorrichtungskörpers 8 anschliessend angeordnet, so dass Rückwirkungen vom Bohrgestänge auf das Teil 85 übertragen werden. Das Teil 85 ist in diesem Fall über ein vorzugsweise hydraulisches Dämpfungselement mit dem Vorrichtungskörper 8 verbunden, so dass das Einsteckende 3 bei Vibrationen und Rückschlägen des Bohrgestänges gedämpft mitschwingen kann. Alternativ kann die Dämpfung des Einsteckendes 3, wie in Fig. 1 gezeigt, auch mittels eines Halteelements bzw. eines mit dem Vorrichtungskörper 8 verbundenen Halterings 82 erfolgen, der mit einem Dämpfungselement 84 verbunden ist, welches Vibrationen und Schläge dämpft.
Auf das Einsteckende 3 indirekt übertragene Schlagenergien verursachen daher keine Materialverformungen beispielsweise am Verbindungsstück 33 oder dem darauf vorgesehenen Aussengewinde 38, sondern werden im Dämpfungselement 84 absorbiert. Das Einsteckende 3 und insbesondere das mit dem Drehschlagempfänger 2 verbundene Verbindungsstück 33 wird daher nicht nur von der Schlagvorrichtung 6 direkt abgegebenen Schlagenergie, die dem Drehschlagempfänger 2 über den Schlagkolben 4 zugeführt wird, sondern auch von der über das Bohrgestänge und den Drehschlagempfänger 2 an das Einsteckende 3 indirekt übertragenen Schlagenergie entkoppelt, so dass frühzeitige Materialermüdungen an der Verbindungsstelle zwischen Einsteckende 3 und Drehschlagempfänger 2 vermieden werden.
Der in Fig. 1 beispielsweise gezeigte Drehschlagempfänger 2 ist mittels eines Aussengewindes 25 mit einem äusseren Bohrgestänge und mittels einer axial vorgesehenen Gewindebohrung 26 mit einem inneren Bohrgestänge verbindbar. Durch die Gewindebohrung 26 und einen daran anschliessenden, nach aussen geführten Kanal 24 ist ferner ein Spülmittel durchleitbar. Möglich ist selbstverständlich auch der direkte Anschluss des Einsteckendes 3 an das Bohrgestänge, ohne Zwischenschaltung des als Adapter dienenden Drehschlagempfängers 2.
Fig. 2 zeigt eine vorzugsweise Ausgestaltung der Drehschlagvorrichtung 1, die zum getrennten Antrieb eines inneren und eines äusseren Bohrgestänges vorgesehen ist und dazu einen hohlzylinderförmigen Schlagkolben 4 und einen mit dem Schlagkolben 4 zusammen wirkenden hohlzylinderförmigen Schlaghammer 61 aufweist, die mit axial verlaufenden Bohrungen 44; 62 versehen sind. In diesen Bohrungen 44; 62 des Schlagkolbens 4 und des Schlaghammers 61 sind Antriebsmittel 30, 40 für das zweite Bohrgestänge vorgesehen, die von einer zweiten Drehvorrichtung 50 und einer zweiten Schlagvorrichtung 60 angetrieben und einem dazu mit einem Gewinde 201 versehenen inneren Drehschlagempfänger 200 verbunden sind. Das innere Bohrgestänge kann auch direkt mit den Antriebsmitteln 30, 40 verbunden sein. Im inneren und äusseren Bohrgestänge, gegebenenfalls auch in den als Adapter dienenden Drehschlagempfängern 2, 200 sind vorzugsweise Kanäle vorgesehen, die der Zu- und Abfuhr eines Spülmediums oder der Durchführung elektrischer Leitungen dienen.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung weist die Drehschlagvorrichtung 1 in den Bohrungen 44; 62 des Schlagkolbens 4 und des Schlaghammers 61 ein mit dem inneren Bohrgestänge oder einem inneren Drehschlagempfänger 200 verbundenen inneres Einsteckende 30 auf, das mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen ist, innerhalb der ein innerer Schlagkolben 40 angeordnet ist.
Das innere Einsteckende 30 wird von der zweiten Drehvorrichtung 50 angetrieben, während der innere Schlagkolben 40 unabhängig davon von der zweiten Schlagvorrichtung 60 beaufschlagt ist. Die Funktionsweise des inneren Einsteckendes 30 und des inneren Schlagkolbens 40 sowie der zugehörigen Antriebsvorrichtungen 50, 60 entspricht daher der Funktionsweise der entsprechenden äusseren Vorrichtungsteile 3, 4, 5 und 6. Das innere Einsteckende 30 ist daher ebenfalls von den Schlagenergien weitgehend entkoppelt, die von der zweiten Schlagvorrichtung 60 über den inneren Schlagkolben 40 auf das innere Bohrgestänge übertragen werden. Frühzeitige Materialermüdungen an kritischen Stellen werden daher auch bei diesen inneren Vorrichtungsteilen 30 und 40 sowie dem inneren Drehschlagempfänger 200 bzw. dem Bohrgestänge vermieden.
Die in den Bohrungen 44; 62 des Schlagkolbens 4 und des Schlaghammers 61 vorgesehenen Antriebsmittel 30, 40 können selbstverständlich auch anders ausgestaltet sein und betrieben werden. Möglich ist die Verwendung nur einer inneren Welle, die drehend, schlagend oder drehschlagend beaufschlagt ist.
Aus Fig. 2 ist ferner eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung des dem Drehschlagempfänger 2 zugewandten zweiten Endstücks 43 des Schlagkolbens 4 ersichtlich.
Das Endstück 43 weist die Form eines Flanschs auf, der teilweise in das Einsteckende 3 versenkt ist und einseitig an einer in der axial verlaufenden Bohrung 37 vorgesehenen Schulter 39 anliegen kann, die das Rücklaufen des Schlagkolbens 4 verhindert. Das Endstück 43 ist auf der anderen Seite in eine im Drehschlagempfänger 2 vorgesehene, dem Endstück 43 angepasste Vertiefung 24 eingesenkt. Dadurch können andere Zonen des Drehschlagempfängers 2 entlastet werden, so dass dortige Materialschäden vermieden werden.
Insbesondere bei kleineren Bohrgestängen kann zwischen dem Endstück 43 und der Schulter 39, wie in Fig. 2 gezeigt, Spiel vorhanden sein.

Claims (10)

  1. Drehschlagvorrichtung (1) für ein Bohrgestänge mit einer Schlagvorrichtung (6) und einem in einem Vorrichtungskörper (8) drehbar gelagerten Einsteckende (3), das mit einer Drehvorrichtung (5) gekoppelt und mittels eines aus dem Vorrichtungskörper (8) hinaustretenden Verbindungsstücks (33) über einen Drehschlagempfänger (2) mit dem Bohrgestänge verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckende (3) eine axial verlaufende Bohrung (37) aufweist, in der ein Schlagkolben (4) verschiebbar gelagert ist, dessen erstes Endstück (42) mit einer Schlagvorrichtung (6) in Wirkverbindung bringbar ist und dessen zweites Endstück (43) dem Drehschlagempfänger (2) zugewandt ist, so dass von der Schlagvorrichtung (6) abgegebene Schläge mittels des Schlagkolbens (4) direkt auf den Drehschlagempfänger (2) übertragbar sind.
  2. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckende (3) formschlüssig mit der Drehvorrichtung (5) koppelbare Elemente (35) aufweist.
  3. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (5) einen pneumatisch oder hydraulisch arbeitenden Drehantrieb aufweist.
  4. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtungskörper (8) wenigstens zwei voneinander beabstandete Bereiche (81, 83) aufweist, in denen das Einsteckende (3) gelagert ist.
  5. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckende (3) vorzugsweise zwischen den voneinander beabstandeten Bereichen (81, 83) eine Haltefläche (36) aufweist, die zu einem mit dem Vorrichtungskörper (8) verbundenen Halteelement (82) korrespondiert.
  6. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (82) mit einem im Vorrichtungskörper (8) angeordneten, vorzugsweise hydraulischen Dämpfungselement (84) verbunden ist, durch das Schwingungen des Einsteckendes (3) gedämpft werden.
  7. Drehschlagvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Endstück (43) des aus einem zylindrischen Teil (41) bestehenden Schlagkolbens (4)
    a) ein Flansch ist, der einseitig am Verbindungsstück (33) oder einer darin vorgesehenen Schulter (39) anliegt und/oder
    b) in eine im Drehschlagempfänger (2) vorgesehene, dem Endstück (43) angepasste Vertiefung (24) einsenkbar ist.
  8. Drehschlagvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagkolben (4) und ein mit dem Schlagkolben (4) zusammen wirkender Schlaghammer (61) der Schlagvorrichtung (6) axial verlaufende Bohrungen (44; 62) aufweisen.
  9. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bohrungen (44; 62) des Schlagkolbens (4) und des Schlaghammers (61) Antriebsmittel (30 bzw. 30, 40) für ein zweites, vorzugsweise innerhalb des ersten Bohrgestänges (2) angeordnetes Bohrgestänge (200) vorgesehen sind, die von einer zweiten Drehvorrichtung (50) und/oder einer zweiten Schlagvorrichtung (60) angetrieben sind.
  10. Drehschlagvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bohrungen (44; 62) des Schlagkolbens (4) und des Schlaghammers (61) ein mit dem zweiten Bohrgestänge (200) verbindbares inneres Einsteckende (30) vorgesehen ist, das drehend und / oder schlagend beaufschlagt ist oder das drehend beaufschlagt und mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen ist, innerhalb der ein schlagend beaufschlagter innerer Schlagkolben (40) angeordnet ist.
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