CH622312A5

CH622312A5 - Drill bit, in particular for drilling in overburden

Info

Publication number: CH622312A5
Application number: CH1198077A
Authority: CH
Inventors: Anton Broder
Original assignee: Anton Broder
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1981-03-31
Also published as: DE2839868A1; DE2839868C3; DE2839868B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone mit einem Kronenkörper und mehreren über die Stirnfläche verteilten Räumbak-ken, welche in je einer Führung im Kronenkörper beim Bohren nach aussen verschiebbar und beim Rückziehen der Bohrkrone aus dem Bohrloch wieder nach innen verschiebbar sind. Solche Bohrkronen werden insbesondere für das Bohren in Überlagerungen verwendet. The invention relates to a core bit with a crown body and several Räumbak-ken distributed over the end face, which can be displaced outwards in a guide in the crown body during drilling and can be displaced inwards again when the drill bit is withdrawn from the borehole. Such drill bits are used in particular for drilling in overlays.

An vielen Stellen ist die Erdoberfläche mit Gesteinsschutt überlagert, der meist glazialen Ursprungs ist. Bei Bohrarbeiten stellt diese sogenannte Überlagerung meist grössere Probleme als das Bohren in Fels. Damit das Bohrgestänge nicht verklemmt oder das Bohrloch nach dem Herausziehen des Bohrers durch Einbrechen der Wandung nicht zusammenfällt, wird meist ein Futterrohr verwendet, das entsprechend dem Vortrieb der Bohrung abgesenkt wird. Dies bedingt aber, dass der Bohrer eine Bohrung bewirkt, deren Durchmesser mindestens so gross ist, wie der Durchmesser des Futterrohrs. In many places, the surface of the earth is covered with rock debris, which is mostly glacial in origin. When drilling, this so-called overlay usually poses greater problems than drilling in rock. To ensure that the drill pipe does not get stuck or the drill hole does not collapse after the drill is pulled out by breaking in the wall, a casing pipe is usually used, which is lowered according to the advance of the drill hole. However, this means that the drill creates a hole whose diameter is at least as large as the diameter of the casing.

Es sind bereits Bohrköpfe bekannt geworden, bei denen z.B. zwei Räumbacken in zwei in spitzem Winkel zur Bohrachse am Bohrkopf angeordneten Führungen angeordnet sind. Die Räumbacken werden zum Bohren nach aussen verschoben. Beim Rückziehen des Bohrkopfs schlagen sie mit abgeschrägten Flächen am unteren Ende des Futterrohrs an und werden dadurch wieder nach innen verschoben (US-PS 3 365 010, GB-PS 973 790, US-PS 1 075 843, US-PS 979 106). Bei diesen bekannten Bohrköpfen sind die Führungen der Räumbacken während des Bohrens ungeschützt den Einflüssen im Bohrloch ausgesetzt, wobei die Gefahr besteht, dass sie beschädigt und verschmutzt werden. Dies kann dann zur Folge haben, dass die Räumbacken nach dem Bohren nicht mehr oder nicht mehr ganz zurückgezogen wer-s den können. Dies führt dann dazu, dass beim Hochziehen der Bohrkopf im Futterrohr verklemmt, was zum Verlust des Bohrkopfes oder zur Beschädigung des Futterrohrs führen kann. Drill heads have already become known in which e.g. two broaching jaws are arranged in two guides arranged at an acute angle to the drilling axis on the drilling head. The clearing jaws are moved outwards for drilling. When the drill head is pulled back, they strike with beveled surfaces at the lower end of the casing and are thereby moved inwards again (US Pat. No. 3,365,010, GB Pat. No. 973,790, US Pat. No. 1,075,843, US Pat. No. 979 106). In these known drill heads, the guides of the broaching jaws are exposed to the influences in the borehole while drilling, with the risk that they will be damaged and contaminated. This can result in the broaching jaws not being able to be retracted or not being retracted completely after drilling. This then leads to the fact that the drill head is jammed in the casing when the casing is pulled up, which can lead to loss of the drill head or damage to the casing.

Es ist auch eine Bohreinrichtung bekannt, bei welcher ein vom Druck des Spülwassers betätigter Kolben über eine Zahnstange und Zahnsegmente die Räumbacken in die ausgefahrene Stellung bewegt (US-PS 1 752 092). Auch bei dieser Einrichtung besteht die Gefahr, dass Zahnstange und Zahnsegmente im Bohrloch beschädigt oder verschmutzt werden, so dass sie verklemmen und ein Einfahren der Räumbacken verhindern. A drilling device is also known in which a piston actuated by the pressure of the flushing water moves the clearing jaws into the extended position via a toothed rack and toothed segments (US Pat. No. 1,752,092). With this device, too, there is a risk that the toothed rack and toothed segments in the borehole are damaged or contaminated, so that they jam and prevent the clearing jaws from being retracted.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bohrkrone der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher die Räumbacken sicher in die zurückgezogene Stellung gebracht werden können. It is an object of the present invention to provide a drill bit of the type mentioned in the introduction, in which the clearing jaws can be brought securely into the retracted position.

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der Kronenkörper für jeden Räumbacken eine Kammer aufweist, welche an einem Ende mit einem Spülwasserkanal in Verbindung steht und so ausgestaltet ist, dass sie am anderen Ende den Räumbacken aufnimmt, wenn die Bohrkrone aus dem Bohrloch zurückgezogen wird. Durch den Druck des Spülwassers werden daher beim Bohren die Räumbacken sicher in die äussere Stellung gebracht. Während des Bohrens werden keinerlei Teile der jeweiligen Führung den Einflüssen im Bohrloch ausgesetzt, denn der Führungsabschnitt, der bei ausgefahrener Räumbacke nicht in Berührung mit diesen steht, befindet sich in der Kammer. Es besteht somit keine Gefahr der Beschädigung oder Verschmutzung der Führung, so dass die Räumbacken jeweils ohne Schwierigkeiten eingefahren werden können. According to the invention, this is achieved in that the crown body has a chamber for each broaching jaw which is connected at one end to a flushing water channel and is designed such that it receives the broaching jaws at the other end when the drill bit is withdrawn from the borehole . Due to the pressure of the rinsing water, the clearing jaws are brought into the outer position when drilling. During drilling, no parts of the respective guide are exposed to the influences in the borehole, because the guide section, which is not in contact with the clearing jaw when it is extended, is located in the chamber. There is therefore no risk of damage or contamination of the guide, so that the clearing jaws can be retracted without difficulty.

Vorteilhaft ist ein Anschlag vorgesehen, der die Verschiebung des Räumbackens nach aussen so begrenzt, dass beim genannten anderen Ende der Kammer eine Öffnung entsteht, aus der Spülwasser entweichen kann. Da die Kammern beim Bohren immer von Spülwasser durchspült werden, bleiben sie sauber, so dass die sichere Aufnahme der Räumbacken stets gewährleistet bleibt. Des weiteren wird durch das austretende Spülwasser eine Spülung in einem Arbeitsbereich der Bohrkrone bewirkt, wo sie wesentlich zum Bohrfortschritt beiträgt. A stop is advantageously provided which limits the displacement of the broaching jaw outwards in such a way that an opening is formed at the other end of the chamber mentioned, from which flushing water can escape. Since the chambers are always flushed with flushing water during drilling, they remain clean, so that the clearing of the clearing jaws is always guaranteed. Furthermore, the emerging flushing water causes a flushing in a working area of the drill bit, where it contributes significantly to the drilling progress.

Die Räumbacken sind vorteilhaft in einem spitzen Winkel zur Bohrachse angeordnet. Diese, an sich bekannte Anordnung hat den Vorteil, dass beim Bohren durch die auf die Räumbacke wirkenden Kräfte diese automatisch in die äussere Stellung gebracht werden. The broaching jaws are advantageously arranged at an acute angle to the drilling axis. This arrangement, which is known per se, has the advantage that during drilling, the forces acting on the clearing jaw automatically bring it into the outer position.

Vorteilhaft weist die Räumbacke an ihrem äusseren Ende eine Fläche auf, die derart schräg zur Bohrachse angestellt ist, dass sie beim Zurückziehen der Krone aus dem Bohrloch im Futterrohr anstösst und das Zurückschieben des Backens nach innen bewirkt. Auf diese Weise wird mit einfachen, an sich bekannten Mitteln die Rückstellung der Räumbacken bewirkt. The broaching jaw advantageously has at its outer end a surface which is set at an angle to the drilling axis in such a way that when the crown is withdrawn from the drill hole in the casing it abuts and causes the jaw to be pushed back inwards. In this way, the clearing jaws are reset with simple means known per se.

Es ist möglich, in einer Bohrung im Kronenkörper, die mit dem Spülwasserkanal in Verbindung steht, einen Kolben vorzusehen, um im Betrieb die Räumbacke durch den Spülwasserdruck in ihrer Position zu halten. Auf diese Weise kann auch Vibrationen des Räumbackens entgegengetreten werden, die beim Bohren langsam eine Abnützung der Führungen bewirken können. It is possible to provide a piston in a bore in the crown body, which is connected to the flushing water channel, in order to hold the clearing jaw in position by the flushing water pressure during operation. In this way, vibrations of the broaching jaw can also be counteracted, which can slowly cause wear of the guides during drilling.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 die Bohrkrone mit ausgefahrenen Räumbacken, 1 the drill bit with extended broaching jaws,

wobei das Futterrohr gestrichelt angedeutet ist, the casing is indicated by dashed lines,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite der Bohrkrone und Fig. 2 is a plan view of the end face of the drill bit and

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

3 3rd

622 312 622 312

Fig. 3 die Bohrkrone mit eingefahrenen Räumbacken beim Emporziehen durch das Futterrohr. Fig. 3, the drill bit with retracted jaws when pulling up through the casing.

Die Bohrkrone 10 besteht im wesentlichen aus einem Kronenkörper 11 und einer Räumervorrichtung, die aus mehreren, über die Stirnfläche verteilten Räumbacken 13 besteht. Diese Räumbacken 13 sind in einer Führung 15 auf dem Kronenkörper 11 verschiebbar. Die Führung 15 kann beispielsweise als Schwalbenschwanzführung ausgebildet sein. Zu beachten ist, dass diese Führungen in einem spitzen Winkel zur Bohrachse angeordnet sind, so dass die beim Bohren auftretenden Kräfte die Tendenz haben, die Räumbacken nach aussen zu bewegen. Anschläge 17 sind vorgesehen, um die Verschiebung der Räumbacken 13 nach aussen zu begrenzen. Der Kronenkörper 11 weist für jeden Räumbacken 13 eine Kammer 19 auf, welche an einem Ende über eine Bohrung 21 mit dem Spülwasserkanal 23 in Verbindung steht. Der Spülwasserkanal 23 besteht in üblicher Weise aus einer koaxialen Bohrung im Kronenkörper und weist noch eine Öffnung 25 auf, die in der Stirnfläche der Bohrkrone mündet. Mit dem Bezugszeichen 27 ist ein Gewinde bezeichnet, wie es bei Bohrkronen zur Befestigung an einem Bohrgestänge üblich ist. Es ist nun zu beachten, dass der Anschlag 17 so angeordnet ist, dass die Verschiebung des Räumbackens 13 nach aussen so begrenzt wird, dass eine kleine Öffnung 29 an der Stirnseite der Bohrkrone entsteht, aus der Spülwasser zur Spülung beim Bohren entweichen kann. Da Spülwasser normalerweise unter einem Druck von etwa 50 atü steht, fliesst beim Bohren ständig Spülwasser aus der Öffnung 29 und verhindert so ein Eindringen von Schmutz in die Kammer 19. The drill bit 10 essentially consists of a crown body 11 and a broaching device which consists of several broaching jaws 13 distributed over the end face. These clearing jaws 13 are displaceable in a guide 15 on the crown body 11. The guide 15 can be designed, for example, as a dovetail guide. It should be noted that these guides are arranged at an acute angle to the drilling axis, so that the forces that occur during drilling tend to move the clearing jaws outwards. Stops 17 are provided in order to limit the displacement of the clearing jaws 13 to the outside. The crown body 11 has a chamber 19 for each broaching jaw 13, which is connected at one end to the flushing water channel 23 via a bore 21. The flushing water channel 23 consists in the usual way of a coaxial bore in the crown body and also has an opening 25 which opens into the end face of the drill bit. The reference numeral 27 denotes a thread, as is customary in the case of drill bits for fastening to a drill pipe. It should now be noted that the stop 17 is arranged in such a way that the displacement of the clearing jaw 13 to the outside is limited in such a way that a small opening 29 is formed on the end face of the drill bit, from which flushing water can escape for flushing during drilling. Since rinsing water is normally under a pressure of approximately 50 atm, rinsing water constantly flows out of the opening 29 during drilling and thus prevents dirt from entering the chamber 19.

Jede Räumbacke 13 weist an ihrem äusseren Ende eine Fläche 31 auf, die derart schräg zur Bohrkronenachse oder Bohrachse 32 angeordnet ist, dass sie beim Zurückziehen der s Krone aus dem Bohrloch an dem in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Futterrohr 33 anstösst. Wird also die Bohrkrone aus dem Bohrloch gezogen, so genügt es, die Spülung abzustellen, worauf die Räumbacken 13 in die in Fig. 3 eingezeichnete Stellung zurückkehren. Geschieht dies nicht selbsttätig, so io werden die Räumbacken durch die schräge Fläche 31 nach innen geschoben, wenn diese am Futterrohr 33 anstösst. Each broaching jaw 13 has at its outer end a surface 31 which is arranged obliquely to the drill bit axis or drill axis 32 such that when the crown is withdrawn from the drill hole it abuts the casing tube 33 shown in dashed lines in the drawing. If the drill bit is pulled out of the borehole, it is sufficient to switch off the flushing, whereupon the clearing jaws 13 return to the position shown in FIG. 3. If this does not happen automatically, the clearing jaws are pushed inwards through the inclined surface 31 when it abuts the casing tube 33.

Beim bezeigten Ausführungsbeispiel sind der Kronenkörper und die Räumbacken mit Bohrstiften 35 aus Hartmetall o. dgl. bestückt. Es ist jedoch dem Fachmann klar, dass auch eine andere Bestückung gewählt werden kann, und dass je nach dem Verwendungszweck Abweichungen von der im Ausführungsbeispiel gezeigten Konstruktion gemacht werden können. In the exemplary embodiment shown, the crown body and the broaching jaws are equipped with drill pins 35 made of hard metal or the like. However, it is clear to the person skilled in the art that a different configuration can also be selected and that, depending on the intended use, deviations from the construction shown in the exemplary embodiment can be made.

So ist es z.B. möglich, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Arretierung 20 vorzusehen, die aus einem in einer Bohrung 37 beweglichen Kolben 39 und einer Feder 41 besteht, wobei der Kolben 39 in eine Kerbe 43 des Räumbackens 13 eingreifen kann, um diesen festzuhalten. Die Bohrung 37 ist über einen Kanal 38 mit dem Spülwasserkanal 23 verbunden, so dass der auf den Kol-25 ben wirkende Spülwasserdruck die Räumbacke 13 im Betrieb mit grosser Kraft in ihrer Position hält. So it is e.g. it is possible, as shown in FIG. 1, to provide a locking device 20 which consists of a piston 39 movable in a bore 37 and a spring 41, the piston 39 being able to engage in a notch 43 of the broaching jaw 13 in order to hold it in place. The bore 37 is connected via a channel 38 to the flushing water duct 23, so that the flushing water pressure acting on the piston 25 holds the clearing jaw 13 in position with great force during operation.

Die Erfindung eignet sich vor allem für Uberlagerungsbohrungen unter Verwendung von Futterrohren, aber auch für Tiefbohrungen im Fels, für Brunnenbohrungen u. dgl. The invention is particularly suitable for overlay drilling using casing pipes, but also for deep drilling in rock, for well drilling and the like. the like

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

622312

1.Bore bit with a crown body and several clearing jaws distributed over the end face, which can be moved outwards in a guide in the crown body when drilling and can be moved inwards again when the drill bit is withdrawn from the borehole, characterized in that the crown body (11) for each broaching jaw (13) has a chamber (19) which is connected at one end to a flushing water channel (23) and is designed such that it receives the broaching jaws (13) at the other end when the drill bit (10) comes out of the Borehole is withdrawn.

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that a stop (17) is provided which limits the displacement of the broaching jaw (13) to the outside so that an opening (29) is formed at the other end of the chamber (19) which can escape the rinse water.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Drill bit according to claim 1 or 2, characterized in that the broaching jaws (13), viewed in the drilling direction, are arranged at an acute angle to the drilling axis (32).

4. Drill bit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the broaching jaws (13) have at their outer end a surface (31) which is inclined to the drilling axis (32) in such a way that when the drill bit (10 ) from the drill hole on the casing (33) and pushing the clearing jaw (13) backwards.

5. Drill bit according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a bore (37) in the crown body (11), which is connected to the flushing water channel (23), a piston (39) is provided to the in operation To keep the broaching jaw (13) in position by the flushing water pressure.

6. Drill bit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the crown body (11) and the clearing jaws (13) are filled with pins (35).