NL8902856A

NL8902856A - DEVICE FOR PERFORMING GROUND DRILLING.

Info

Publication number: NL8902856A
Application number: NL8902856A
Authority: NL
Original assignee: Monique Julia Jozef Achiel Van
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1991-06-17
Also published as: EP0429130B1; ATE101674T1; DE69006691T2; EP0429130A1; DE69006691D1

Abstract

Device for well drilling consisting of a pipe which can be rotated and a lost drill point (2) which has a conical surface with a helical profile thereon and can be detachably connected to said pipe.

Description

Monique Julia Jozef Achiel van BoschMonique Julia Jozef Achiel from Bosch

KalmthoutKalmthout

BelgieBelgium

Inrichting voor het verrichten van grondboringen.Device for carrying out ground drilling.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verrichten van grondboringen, bevattende een boorbuis,, een losneembaar aan een ondergronds uiteinde van de hoorbuis te bevestigen nagenoeg konische verloren boorpunt, en aandrijfbaar met de boorbuis te koppelen middelen voor het onder het uitvoeren van een draaibeweging de grond in drijven van de verloren boorpunt.The invention relates to a device for performing ground drilling, comprising a drill pipe, a substantially conical lost drill point to be detachably fixed to a subterranean end of the drill pipe, and means which can be coupled drivably to the drill pipe while performing a rotary movement driving the lost drill bit into the ground.

Een der-gelijke inrichting is toegelicht in de nog niet ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage 8802005. Hierin is beschreven hoe, onder andere ten behoeve van ondermeer seismische- en geologische doeleinden, met behulp van middelen die zijn uitgevoerd als een hydraulische hamer, een boorbuis met een boorpunt de grond in wordt gedreven. De bekende boorpunt bezit een konisch buitenoppervlak met eventueel over het oppervlak aangebrachte schroeflijn vormige rillen, die bij het met hydraulische hamer in de bodem drijven van de verloren konische boorpunt, automatisch een draaiende beweging verschaffen aan de boorbuis.Such a device is illustrated in Dutch patent application 8802005, which has not yet been laid open to public inspection. It describes how, among other things for the purpose of, inter alia, seismic and geological purposes, using means which are designed as a hydraulic hammer, a drill pipe with a drill point is driven into the ground. The known drilling tip has a conical outer surface with optionally arranged helical grooves arranged over the surface, which automatically rotate the drill pipe when the lost conical drilling tip is driven into the ground by hydraulic hammer.

Het nadeel van de bekende inrichting is, dat het met de hydraulische hamer slagsgewijze de bodem in duwen van de bekende boorpunt, naar verhouding veel energie kost en dat hierbij door de grote hoeveeheid benodigde energie, veel lawaai, tot zelfs 120 a 130 dB, wordt opgewerkt, hetgeen zelfs bij gebruik van gehoórbeschermers een hoge auditieve belasting voor het bedienend personeel vormt, en voorts veel ongewenste trillingen ontstaan.The drawback of the known device is that pushing the known drilling point into the ground with the hydraulic hammer, in relative terms, costs a great deal of energy and that, due to the large amount of energy required, a lot of noise, up to even 120 to 130 dB, is worked up, which, even when using ear protectors, creates a high auditory burden on the operating personnel, and also creates a lot of undesired vibrations.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van een inrichting, waarbij een verloren boorpunt op effectieve wijze de grond in wordt gedreven, en waarbij minder lawaai en trillingen worden veroorzaakt.The object of the invention is to provide a device in which a lost drill point is effectively driven into the ground, and in which less noise and vibrations are caused.

Daartoe bezit de inrichting overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat de middelen zijn uitgevoerd voor het verschaffen van een nagenoeg continue draaibeweging aan de verloren boorpunt, en dat het konische buitenoppervlak van de boorpunt een schroeflijn-vormig profiel vertoont.To this end, the device according to the invention is characterized in that the means are designed to provide a substantially continuous rotary movement to the lost drill tip, and that the conical outer surface of the drill tip has a helical profile.

Het voordeel van de inrichting overeenkomstig de uitvinding is, dat door de combinatie van de nagenoeg continue draaibeweging met nagenoeg constante hoeksnelheid en het schroeflijn-vormige profiel van het buitenoppervlak van de boorpunt, deze in plaats van geslagen, de grond in gedraaid wordt, hetgeen aanzienlijk minder lawaai en trillingen veroorzaakt. Bij het toevoeren van een gelijke hoeveelheid mechanische energie aan de middelen om de boorpunt de grond in te drijven, blijkt verrassenderwijze, dat in vergelijkbare omstandigheden met de inrichting overeenkomstig de uitvinding ook beduidend dieper kan worden t »" geboord dan met de conventionele inrichtingen. Dit is om milieu-technische redenen een belangrijk voordeel in omstandigheden, waarbij met name de structuur van de hoger gelegen grondlagen, ook na detonatie van een in het boorgat bij de boorpunt aan te brengen springlading, zoveel mogelijk onaangetast dienen te blijven, teneinde de grondwater-huishouding zo min mogelijk door het bodemonderzoek te beïnvloeden.The advantage of the device according to the invention is that, due to the combination of the almost continuous rotary movement with almost constant angular speed and the helical profile of the outer surface of the drill point, it is turned into the ground instead of being hammered, which is considerably less noise and vibration. Surprisingly, when an equal amount of mechanical energy is supplied to the means for driving the drill tip into the ground, it can be seen that, in comparable circumstances, the device according to the invention can also drill significantly deeper than with the conventional devices. is an important advantage for environmental technical reasons in circumstances where, in particular, the structure of the higher ground layers, even after detonation of an explosive charge to be placed in the borehole at the drilling point, must remain unaffected as much as possible, in order to prevent the groundwater housekeeping as little as possible by influencing the soil survey.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting, bezit overeenkomstig de uitvinding het kenmerk, dat de spoed van het schroeflijn-vormige profiel bij gegeven draaisnelheid van de boorpunt afhankelijk is van de verwachte locale bodemgesteldheid.An embodiment of the device, according to the invention, is characterized in that the pitch of the helical profile at a given rotation speed of the drill point depends on the expected local soil condition.

Deze uitvoeringsvorm van de inrichting overeenkomstig de uitvinding biedt de mogelijkheid om de spoed van het profiel van de boorpunt optimaal aan de draaibeweging van de boorpunt en in het bijzonder aan de locale bodemstructuur en bodemdichtheid .aan te passen. Hierdoor kost het een minimum aan energie om de boorpunt op soepele en geluidsarme wijze de grond in te leiden.This embodiment of the device according to the invention offers the possibility of optimally adapting the pitch of the profile of the drill point to the rotary movement of the drill point and in particular to the local soil structure and soil density. As a result, it takes a minimum of energy to guide the drill point into the ground in a smooth and quiet manner.

De spoed wordt bij voorkeur zodanig gekozen, dat bij verplaatsing van de boorpunt over de axiale lengte ervan de verdraaiing ligt in het gebied tussen de 10 en 40°.The pitch is preferably selected such that when the drill point is displaced along its axial length, the rotation is in the range between 10 and 40 °.

Het verdient de voorkeur om voor de middelen om de hoorbuis de grond in te drijven een stille en gangbare hydraulische motor te kiezen.It is preferable to choose a quiet and common hydraulic motor for the means to drive the hearing tube into the ground.

In éen voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting overeenkomstig de uitvinding bezit de boorbuis twee nokken en de boorpunt twee corresponderende inkepingen.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the drill pipe has two cams and the drill tip has two corresponding notches.

Deze uitvoering bleek in de praktijk het best te voldoen, en deze is bovendien tegen een minimale kostprijs te vervaardigen.This version proved to be the best in practice, and it can moreover be manufactured at a minimal cost.

De uitvinding heeft voort betrekking op een boorpunt voor toepassing in de inrichting overeenkomstig de uitvinding.The invention further relates to a drill point for use in the device according to the invention.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin dezelfde verwijzingscijfers overeenkomstige elementen aanduiden.Daarbij toont: figuur 1 een weergave van een mogelijke uitvoeringsvorm van het ondergrondse uiteinde van de boorbuis voor toepassing in de inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een aanzicht van de boorpunt voor samenwerking met het ondergrondse uiteinde van de boorbuis volgens figuur 1; figuur 3 een onderaanzicht van het specifieke schroeflijn-vormige verloop van het buitenoppervlak van de boorpunt van figuur 2; en figuur 4 een gedeeltelijk rechter zij-aanzicht van de boorpunt van figuur 2.The invention will be further elucidated with reference to the drawing, in which the same reference numerals designate corresponding elements. Figure 1 shows a possible embodiment of the underground end of the drill pipe for use in the device according to the invention; Figure 2 shows a view of the drill point for cooperation with the underground end of the drill pipe according to figure 1; figure 3 shows a bottom view of the specific helical shape of the outer surface of the drill point of figure 2; and Figure 4 is a partial right side view of the drill tip of Figure 2.

Figuurbeschrij ving.Figure description.

In figuur 1 is het onderste uiteinde van een hoorbuis 1 getoond, welke hoorbuis 1, tezamen met de in de figuren 2, 3 en 4 weergegeven boorpunt 2, en de niet in een figuur weergegeven middelen voor het doen uitvoeren van een draaibeweging van de hoorbuis 1 en boorpunt 2, een gedeelte van de inrichting vormt voor het verrichten van grondboringen. De inrichting bevat een hydraulische motor, welke aan het niet getoonde andere uiteinde van de hoorbuis 1 is aangebracht. Voor wat betreft de verdere bijzonderheden van de inrichting wordt verwezen naar de eerder genoemde Nederlandse octrooiaanvrage 8802005.Figure 1 shows the lower end of a hearing tube 1, which hearing tube 1, together with the drill tip 2 shown in Figures 2, 3 and 4, and the means not shown in a figure for making a rotary movement of the hearing tube 1 and drill point 2, forming part of the device for drilling holes. The device contains a hydraulic motor, which is mounted on the other end of the ear tube 1, not shown. With regard to the further details of the device, reference is made to the aforementioned Dutch patent application 8802005.

De hoorbuis 1 wordt losneembaar gekoppeld, door middel van aan het ondergrondse uiteinde van de hoorbuis 1 aangebrachte nokken 3, met de boorpunt 2 door middel van met de nokken 3 corresponderende in de boorpunt 2 aangebrachte inkepingen 4. Een van 0-ringen 5 voorzien cylindrisch gedeelte 6 van de boorpunt 2 valt in de hoorbuis 1, waarbij de nokken 3 en de corresponderende inkepingen 4 met elkaar in aangrijping komen. Door het activeren van de hydraulische motor wordt de boorpunt 2 de grond in gedreven, waarna de boorpunt 2 als verloren boorpunt 2 in de bodem achterblijft.The hearing tube 1 is releasably coupled, by means of cams 3 arranged at the underground end of the hearing tube 1, to the drilling tip 2 by notches 4 corresponding to the cams 3 in the drilling tip 2. A cylindrical ring provided with 0-rings 5 part 6 of the drill tip 2 falls into the auditory tube 1, the cams 3 and the corresponding notches 4 engaging each other. By activating the hydraulic motor, the drilling tip 2 is driven into the ground, after which the drilling tip 2 remains as a lost drilling tip 2 in the ground.

De boorpunt 2 bezit een nagenoeg konisch buitenoppervlak 7. In het in figuur 4 getoonde rechter zij-aanzicht van de boorpunt van figuur 2 is in aanzicht het buitenoppervlak 7 zelfs zuiver konisch. Doch .het aanzicht van figuur 2 en het onder aanzicht van figuur 3 tonen dat het buitenoppervlak 7, met name gezien in figuur 2, bij het beschouwen van het verloop van de doorsnede van het buitenoppervlak 7 gaande in de richting van de punt 8 van de boorpunt 2, sterker insnoert, dan de mate van insnoering die aan figuur 4 te ontnemen is. Deze sterkere insnoering in het aanzicht van figuur 2 is het gevolg van het schroeflijn-vormige profiel van het buitenoppervlak 7. Figuur 3 toont het niet eenvoudig in een tekening weer te geven schroeflijn-vormige verloop van het buitenoppervlak 7 gezien als onder aanzicht van de in figuur 2 weergegeven boorpunt 2.The drill tip 2 has a substantially conical outer surface 7. In the right side view of the drill tip of Figure 2 shown in Figure 4, the outer surface 7 is even purely conical in view. However, the view of Figure 2 and the bottom view of Figure 3 show that the outer surface 7, especially seen in Figure 2, when considering the cross-section of the outer surface 7 going in the direction of the point 8 of the drill point 2, more constricting than the degree of constriction that can be taken from figure 4. This stronger constriction in the view of Figure 2 is the result of the helical profile of the outer surface 7. Figure 3 shows the helical shape of the outer surface 7, which is not easy to show in a drawing, seen as below view of the Figure 2 shows drilling point 2.

Wanneer de boorpunt 2 bijvoorbeeld tussen twee vingers doorloopt zal de boorpunt 2 een verdraaiing vertonen, welke het gevolg is van de specifieke schroeflijnvorm van het buitenoppervlak. Deze kenmerkende eigenschap voor het buitenoppervlak 7 laat zich uitdrukken in termen van de spoed van het schroeflijn-vormige buitenoppervlak 7. De spoed is bij voorkeur zodanig, dat bij verplaatsing van de boorpunt óver de axiale lengte ervan de verdraaiing van de boorpunt ligt tussen de 10 en 40°.For example, when the drill tip 2 extends between two fingers, the drill tip 2 will have a twist resulting from the specific helical shape of the outer surface. This characteristic of the outer surface 7 can be expressed in terms of the pitch of the helically shaped outer surface 7. The pitch is preferably such that when the drill point is displaced over its axial length, the rotation of the drill point is between 10. and 40 °.

Bij een in het algemeen door de gewenste mechanische sterkte van’de boorpunt 2 bepaalde axiale lengte is de spoed van het schroeflijn-vormige buitenoppervlak 7 zodanig te bepalen, dat bij een zekere draaisnelheid van de boorpunt 2 en bij een zekere verwachte locale bodemgesteldheid, de draaiende boorpunt 2 optimaal is aangepast aan de locale bodemstructuur en bodemdichtheid. Voor de vakman voor de hand liggende uitvoeringen worden geacht binnen de beschermingsom-vang van de hierna volgende conclusies te zijn gelegen.At an axial length generally determined by the desired mechanical strength of the drill point 2, the pitch of the helical outer surface 7 can be determined such that at a certain rotational speed of the drill point 2 and with a certain expected local soil condition, the rotating drill point 2 is optimally adapted to the local soil structure and soil density. Embodiments obvious to those skilled in the art are considered to be within the scope of the following claims.

Claims

An apparatus for performing ground drilling, comprising a drill pipe, a substantially conical lost drill tip to be detachably fixed to an underground end of the drill pipe, and means which can be coupled to the drill pipe for driving into the ground while performing a rotary movement. the lost drill tip, characterized in that the means are configured to provide a substantially continuous rotary movement to the lost drill tip, and the conical outer surface of the drill tip has a helical profile.

Device according to claim 1, characterized in that the pitch of the helical profile at a given rotation speed of the drill point depends on the expected local soil conditions.

Device according to claim 2, characterized in that the pitch is such that when the drill point is displaced along its axial length, the rotation is in the range between 10 and 40 °.

Device according to any one of claims 1 to 3 / characterized in that the means comprise a hydraulic motor.

Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the underground end of the drill pipe is provided with at least 2 cams and the drill tip is provided with at least two corresponding notches for detachably attaching the drill tip to the underground end of the drill pipe.

Device according to claim 5, characterized in that the drill tip has two cams and the drill pipe has two corresponding notches.

Drill point for use in the device according to any one of claims 1 to 6. Eindhoven, November 20, 1989.