[发明专利]用于产生孔的旋转钻具和方法

说明书

本发明涉及用于在地面中产生孔的旋转钻具和方法，其带有基体、去除机构和用于把去除的土壤材料和钻探泥浆排出的排出管路，所述去除机构具有至少一个锤子单元，该锤子单元包括沿轴向可逆地驱动的锤子部件。根据本发明规定，在所述基体上沿着所述排出管路布置了泵机构，并且所述泵机构被构造用于把去除的土壤材料连同钻探泥浆经由所述排出管路泵出。

技术领域

本发明涉及一种用于在地面中产生孔的旋转钻具，该旋转钻具带有基体、布置在基体的底面上的去除机构和用于把去除的土壤材料和钻探泥浆排出的排出管路，所述去除机构具有至少一个锤子单元，该锤子单元包括沿轴向可逆地驱动的锤子部件。

本发明此外涉及一种用于利用旋转钻具在地面中产生孔的方法，其中，利用去除机构在旋转钻具的基体的底面上去除土壤材料，并且借助于排出管路把去除的土壤材料和钻探泥浆排出，其中，所述去除机构具有至少一个锤子单元，其中，锤子部件沿轴向可逆地被驱动。

背景技术

所述类型的旋转钻具从EP 2 592 214 A1中得知。对于该旋转钻具而言，设置了多个锤子单元，这些锤子单元带有能沿轴向可逆地运动的锤子部件，这些锤子部件借助于压缩空气被驱动。由此产生了锤子部件的冲击运动，进而可以去除坚硬的地面，尤其是岩石。在此，用过的压缩空气可以在锤子单元的下部区域处放出，其中，压缩空气用于采用所谓的空气-提升-方法把去除的土壤材料和钻探泥浆输出。在此，释放的压缩空气可以经由排出管路向上流动。土壤材料和钻探泥浆随之向上从钻孔中排出。

从EP 2 703 596 B1中已知一种钻探装置，该钻探装置可以布置在支撑管的内部，并且可以夹紧在钻管的内侧上，用于产生孔。在钻探装置的内部布置了旋转驱动部、进给驱动部、用于把壳体夹紧在支撑管中的夹紧机构以及用于输送和排出泥浆的其他设备。去除土壤材料通过旋转的切割机构来进行。

带有旋转的切割齿的钻具适合于处理硬度很小或中等的地面，其中，土壤材料特别是被剥离。为了处理硬度大的地面，特别是基岩和母岩，需要通过滚轮钻头或者主动驱动的锤子单元进行处理。它们对硬脆材料施加逐点的大的压力载荷，这导致土壤材料的凿开，并且进而导致其被去除。

从EP 2 597 249 A1中得知用于产生竖直孔的钻探设备和方法。为此在下端部处，在钻探装置上设置了偏心地布置的旋转的钻头。

WO 83/00183教导了带有单独的钻头的冲击钻机，该钻头布置在钻探装置的下端部处。

发明内容

本发明的目的在于，提出用于在地面中产生孔的旋转钻具和方法，借此特别是对于坚硬的土壤材料而言能实现特别良好的去除功效。

该目的一方面通过根据本发明的旋转钻具得以实现，且另一方面通过一种根据本发明的方法得以实现。

根据本发明的旋转钻具的特征在于，在基体上沿着排出管路布置了泵机构，并且该泵机构被构造用于把去除的土壤材料连同钻探泥浆经由排出管路泵出。

本发明的基本构思基于如下认识：对于具有可逆地驱动的锤子部件的锤子单元而言，为了良好的去除功效，至关重要的是，这些锤子部件尽可能直接地碰击到基础的坚硬的土壤材料上。由此可以把冲击能量有效地转变为土壤材料的逐点的超负荷，这导致凿开或劈开基础的土壤材料。

通过直接在旋转钻具本身上的排出管路处使用泵机构，实现了特别可靠地且快速地把去除的土壤材料连同钻探泥浆从工作面排出。因此实现了：在锤子部件撞击到原生土上时，冲击能量不会因尚未排出的去除的土壤材料而减弱和衰减。通过在旋转钻具本身中的泵机构把去除的土壤材料立即且快速地排出，因此实现了：把尽可能高份额的冲击能量施加到原生土中。由此实现高的去除功效。