[发明专利]用于土壤材料或岩石材料中孔的钻进和排水的装置

说明书

本发明涉及一种用于土壤材料或岩石材料中孔的钻进，特别是冲击式钻进或旋转冲击式钻进，和排水的装置，其中安装在一钻杆上的钻头形成一钻出的孔，一护套管与钻杆或钻头连接，其中护套管在与钻头相连的区域内做得至少带一个穿通孔，该孔通入一在钻杆和护套筒之间形成的环形腔内。

例如由WO98/21439可以得到一种这一类型的装置，其中公开了一种同时用于孔的钻进和加衬的方法和装置。通过包围对钻头加载的钻杆的护套管提供了一个在护套管和钻杆外表面之间的环形腔，其中例如在紧接着钻头的区域内护套管上设有至少一个穿通孔，在后续顺序中切下的材料可以通过此穿通孔从待加工的钻孔中排出。其次当然位于紧靠钻头区域内的水也可以通过这个穿通孔从钻孔中排出，因此用这种已知装置也可以进行钻孔在钻头区域内的最前段的去水或排水。但是这里从这样的观点出发，即最终它也不可能有目的地去水或排水，因为在紧接钻头的区域内的至少一个穿通孔用来排除切下的材料，因此此穿通孔必须具有相当大的横截面，它在排水时自然不能满足相应的过滤作用。

因此本发明的目的在于，提供一种开头所述这一类型的装置，用它不仅可以钻进，特别是冲击式钻进或旋转冲击式钻进钻孔，而且在希望的情况下用它可以有目的地去除或排出包围孔的岩石材料的水，特别是在加工完孔以后。

为了解决这一任务按本发明的、用于土壤材料或岩石材料中的孔的钻进、特别是冲击式钻进或旋转冲击式钻进，和排水的装置以一种开头所述这种类型的装置为出发点，其主要特征在于：在与钻头相连的末端区域内护套管被至少一个过滤管所包围，过滤管做得带有很多特别是均匀分布地设置在圆周上的穿通孔或槽。按照本发明，除了做得在与钻头相连的区域内至少带有一个穿通孔的护套管以外另外还设有一个包围护套管的附加的过滤管，通过这样的方法，既可以在钻进过程中也可以在钻孔形成以后接着有目的地，特别是在钻孔的一个大的长度上排出或去除包围孔的土壤材料或岩石材料中的水。通过在至少一个过滤管上穿通孔或穿通槽相应的布局、结构和尺寸可以实现相应的过滤效果，并且仅仅这样地排出的液体在过滤以后引入由护套管和钻杆确定的环形腔或者说空腔内，并从钻孔中排出。这种通过很长一段孔的过滤作用也可以例如在撤除钻杆连同钻头部分以后继续保持。

为了使得能够通过过滤管以及被过滤管包围的护套管整个圆周上基本均匀的过滤作用，按本发明一种优选的实施形式设想，过滤管在形成另一个环形腔的情况下包围护套管。

为了使待排出的液体正常地穿过过滤管设想，在护套管外圆和过滤管内径之间形成的环形腔具有至少1mm，最好约1.5mm的净流通间距，就像相当于按本发明的装置的另一个优选的实施形式那样。护套管外圆和过滤管内圆周之间的环形腔的这种类型的净流通横截面或这种尺寸选择通常足以使得待排出的液体可以正常地引入护套管内部，这里同时确保，在加工钻孔时不需要过大的，或者根本不需要加大钻孔的直径或钻孔的横截面，以考虑包围护套管的、待装入的过滤管的额外的尺寸，因此在加工钻孔时不发生额外的费用。

此外如果在与钻头相连的区域内护套管的较大的长度上希望设置一个或几个过滤管，优先考虑，环形腔由设置在护套管和过滤管之间的垫圈或者特别是设置在过滤管端部区域内的连接器元件确定，使得在较大长度的一段过滤管上可靠地保持对于正常的过滤作用所需要的护套管和过滤管之间的环形腔。

此外为了避免过滤管和护套管之间的环形腔由于有时随待排出液体夹带的、切下的岩石而阻断，建议，过滤管在其圆周上做得带有分别等距分布的、具有各约0.5mm至1mm宽度的穿通槽，就像相应于按本发明的装置的另一种优选实施形式那样。

特别是在设置具有较大长度的过滤管或设置多个相互连接的过滤管，以便能够提供相应长度的排水或去水路程时，按照本发明另一种优选的实施例建议，护套管在通过过滤管包围的长度段上设置许多特别是均匀地分布在圆周上的穿通孔，其净宽度超过在过滤管上形成的穿通孔或槽的净宽度，使得可以通过护套管和过滤管之间的环形腔相应地可靠排出液体。此外通过相应地加大护套管圆周上的穿通孔或槽的尺寸自然在设置较少数量的穿通孔或槽时确保，可以可靠地实现液体的直接排出。这里不必担心护套管上的穿通孔或槽的阻塞，因为过滤管做得带有相应地更小的穿通孔或槽，因此不必担心较大颗粒的进入。其次也可以通过护套管上穿通孔或槽的相应分布这样地确定结构，使得不必担心护套管机械强度或抵抗能力的过度削弱。