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Nachschneidemeissel
Die Erfindung betrifft Nachschneidemeissel, insbesondere zum Tiefbohren, mit mindestens zwei im wesentlichen radial verschwenkbaren Schneidwerkzeugen, die jeweils eine Kreisringfläche bearbeiten.
Solche Nachschneidemeissel können in eine Verrohrung abgesenkt und dazu verwendet werden, un- terhalb der Verrohrung ein Bohrloch zu bohren oder auf einen Durchmesser zu vergrössern, der grösser ist als der Innendurchmesser der Verrohrung selbst.
Ausfahrbare Nachschneidemeissel besitzen gewöhnlich mehrere Schneidwerkzeuge, die anfänglich eingezogen sind und zum Vergrössern eines vorher gebohrten Loches ausgefahren werden. Die Maximal- grösse der verwendbaren Schneidwerkzeuge wird durch die Notwendigkeit begrenzt, dass sie in der einge- zogenen Stellung durch die Verrohrung oder/und in das vorher gebohrte Loch treten können müssen. Die
Grösse der Schneidwerkzeuge begrenzt das Mass, um welches sie das vorher gebohrte Loch erweitern kön- nen und damit auch das Mass, um das sie ausgefahren werden können.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Nachschneidemeissels, mit dem ein vorgebohrtes Loch auf einen wesentlich grösseren Durchmesser erweitert werden kann, als dies bisher möglich war.
Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die wirksame Schneidkantenlänge zumindest bei einem Schneidwerkzeug grösser ist als bei den andern.
Selbstverständlich kann mit einem solchen Nachschneidemeissel ein normaler Bohrer kombiniert sein, so dass mit einem Gerät gebohrt und das vorgebohrte Loch erweitert werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Länge der Schneidkanten des oder der die breitere Kreisringfläche bearbeitenden Schneidwerkzeuge länger als die des oder der andern Schneidwerkzeuge sind, so dass alle Schneidwerkzeuge weiter ausgefahren werden und das Bohrloch stärker erweitern können.
Die Erfindung hat noch viele Vorteile und andere Zwecke, die bei einer Betrachtung einer Ausführungsform der Erfindung deutlicher werden. Diese Ausführungsform ist in den Zeichnungen dargestellt.
In den Zeichnungen zeigt Fig. l im Längsschnitt, teilweise in Ansicht, eine Ausführungsform der Erfindung mit eingezogenen Schneidwerkzeugen, Fig. 2 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. l die Schneidwerkzeuge in voll ausgefahrener Stellung in einem Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1. Fig. 4 zeigt in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung etwas schematisch die so weit wie möglich ausgefahrenen Schneidwerkzeuge, Fig. 5 zeigt in einer der Fig. 3 ähnlichen Darstellung die Anordnung der Schneidwerkzeuge an einem Nachschneidemeissel bekannter Konstruktion, Fig. 6 zeigt in einer der Fig. 4 ähnlichen Darstellung das Höchstmass, bis zu dem die nach Fig. 5 angeordneten Schneidwerkzeuge ausgefahren werden können.
Die Zeichnungen zeigen einen ausfahrbaren Nachschneidemeissel A, der an dem unteren Ende eines Bohrgestänges B befestigt werden kann, das sich bis zum oberen Ende des Bohrloches erstreckt und mit dem der Meissel durch eine nicht gezeigte Verrohrung in einen unterhalb des nicht gezeigten Verrohrungsschuhes gelegenen Bereich gesenkt werden kann, in dem die Erweiterung des Loches beginnen soll.
Der obere Teil des Nachschneidemeissels besteht aus einem rohrförmigen Dorn 10, der einen oberen Zapfen 11 aufweist, welcher in das untere Ende des Bohrgestänges B eingeschraubt ist. Dieser Dorn weist eine obere Mitnehmerstange 12 auf, die mit dem Meisselkörper 13 in Längsrichtung verschiebbar, aber drehfest verbunden ist, beispielsweise durch einen unrunden unteren Teil 14 des Mitnehmers, der teleskopartig in eine entsprechende Fassung 15 des Meisselkörpers eingeschoben ist. An dem Meisselkörper 13 sind mehrere spreizbare Teile gelagert. Diese enthalten Schneidwerkzeugträger 36, 36a, die auf an dem Mei-
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sselkörper befestigten Gelenkzapfen 38 schwenkbar in Schlitzen 37 des Meisselkörpers gelagert sind.
Jeder Schneidwerkzeugträger 36,36a hängt an einem Gelenkzapfen 38 und endet in einem Lagerzapfen 60, der einwärts und abwärts geneigt ist. Auf jedem Lagerzapfen ist mit Hilfe von Wälzlagerrollen und-kugeln 62 bzw. 63, die sich auf dem Lagerzapfen 60 abwälzen, ein seitliches rollenartiges Schneidwerkzeug 61 oder 61a drehbar gelagert.
Die Schneidwerkzeugträger 36, 36a und die darauf gelagerten Schneidwerkzeuge 61,61a trachten eine eingezogene Stellung einzunehmen, in der sie sich im wesentlichen gänzlich innerhalb der Begren- zung des Meisselkörpers 13 befinden. Diese Schneidwerkzeugträger und Schneidwerkzeuge sind nach aussen spreizbar, so dass sie die Seitenwände des Bohrloches erweitern und auf eine Kreisringfläche C der Forma- ) tion einwirken können, die die Schneidwerkzeuge in dem Bohrloch ausbilden. Wenn der Meisselkörper 13 längs des rohrförmigen Dorns 10 angehoben wird, werden die geneigten Spreizflächen 64 der Schneid- werkzeugträger längs eines Verriegelungs- und Spreizkopfes 71 eines Rohrteiles 66 nach oben geschoben.
Während dieser Verschiebung nach oben werden die Schneidwerkzeugträger 36, 36a und die von ihnen ge- tragenen Schneidwerkzeuge 61, 61a um die Gelenkzapfen 38 nach aussen geschwenkt. Die Bewegung des i Meisselkörpers 13 gegenüber dem rohrförmigen Dorn 10 kann so lange fortgesetzt werden, bis die Schneid- werkzeuge 61,61a soweit wie möglich nach aussen verschwenkt worden sind. Dies wird durch den Angriff von Anschlagschultern 88 der Schneidwerkzeugträger 36,36a an Gegenschultern 89 bestimmt, die in dem
Meisselkörper 13 an entgegengesetzten Seiten jedes Schlitzes 37 ausgebildet sind.
Auf die ausgefahrenen Schneidwerkzeuge 61,61a (Fig. 2) wird eine mittels des Bohrgestänges abwärtswirkende Kraft ausgeübt, wobei der Bohrmeissel gedreht wird und die Schneidwerkzeuge auf die
Kreisringfläche C der Formation einwirken und das Loch abwärts vergrössern. Solange das Bohr- gewicht auf das Bohrgestänge B und den Nachschneidemeissel A einwirkt, bleiben die Schneidwerkzeu- ge 61,61a in ihrer ausgeschwenkten Stellung verriegelt und wirken auf die Kreisringfläche C ein, um die
Bohrung zu vergrössern. Während des Bohrvorganges wird der Nachschneidemeissel durch eine im unteren
Teil des Meisselkörpers 19 vorgesehene Führung D zentriert.
Wenn das Loch in der gewünschten Länge er- weitert worden ist oder die Schneidwerkzeuge sich abgenutzt haben, kann das Werkzeug aus dem Bohr- loch herausgeholt werden, indem man das Bohrgestänge B und den daran befestigten Dorn 10 anhebt. Da- durch wird der Verriegelungskopf 71 des Rohrteiles 66 über Verriegelungsflächen 65 der Schneidwerkzeug- träger 36,36a angehoben, so dass diese und die von ihnen getragenen Schneidwerkzeuge 61, 61a in ihre eingezogene Stellung (Fig.'1) zurückkehren können. Das Werkzeug kann jetzt in dem Bohrloch angeho- ben und durch die Verrohrung zum oberen Ende des Bohrloches zurückgebracht werden.
In dem Werkzeug der in den Zeichnungen dargestellten Art sind die Lagerzapfen 60 in gleichem Ab- stand unterhalb der Gelenkzapfen38 angeordnet, wobei alle Schneidwerkzeugträger 36, 36a und Schneid- werkzeuge 61,61a zum Bohren des erweiterten Loches F in gleichem Masse ausgefahren werden. Bisher wurden alle Schneidwerkzeuge 61,61a gleichmässig ausgebildet und hatten dieselbe Schneidkantenlänge und denselben Durchmesser.
Wenn die Schneidwerkzeugträger 36,36a gleich lang und die Schneidkan- ten der Werkzeuge gleich gross sind, ergibt sich für jedes Schneidwerkzeug eine bestimmte Maximallänge, die dadurch gegeben ist, dass die gänzlich eingefahrenen Schneidwerkzeuge im wesentlichen vollständig innerhalb der Begrenzung des Meisselkörpers 13 angeordnet sein müssen und die Schneidwerkzeuge nur so- weit in den Meisselkörper zurückgezogen werden können, dass sie einander nicht stören. Eine derartige
Anordnung der Schneidwerkzeuge 61x ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die äusseren Teile der Schneidwerk- zeuge in ihrer Beziehung zu dem Durchmesser des bereits gebohrten Loches E dargestellt sind, das erwei- tert werden soll.
Die gemäss Fig. 5 angeordneten Schneidwerkzeuge können in der Praxis so weit ausgefahren werden, dass sie den Radius des Loches praktisch um einen Betrag vergrössern, welcher der Länge L der Schneid- kanten jedes Schneidwerkzeuges entspricht. Das heisst, dass die Breite der in dem Bohrloch erzeugten
Kreisringfläche nicht grösser sein kann als die Länge L der Schneidkante des Schneidwerkzeuges, wobei sich diese Schneidkante von der Innenwand des Bohrloches E zur Innenwand des erweiterten Loches F' erstreckt. Dies ist schematisch in Fig. 6 dargestellt.
Wenn die Schneidwerkzeuge 61x über das angedeu- tete Mass hinaus gespreizt werden wurden, würden die Innenenden der Schneidwerkzeugkanten ausserhalb der Innenwand des Loches E angeordnet sein und nicht auf die volle Kreisringfläche C einwirken, so dass der Vorschub des Bohrers dÅadurch behindert oder das Loch nicht gebohrt wird. oder dass überhaupt kein
Vorschub des Nachschneidemeissels erfolgt.
Die Schneidwerkzeuge 61, 61a und die Schneidwerkzeugträger 36,36a nehmen anfänglich eine ein- gezogene Stellung ein, in der sie sich im wesentlichen vollständig innerhalb der Begrenzung des Meisselkörpers 13 befinden, und können erfindungsgemäss weiter ausgefahren bzw. gespreizt werden, so dass die Grösse des ursprünglichen Loches auf einen viel grösseren Durchmesser erweitert werden kann als bisher,
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wobei gewährleistet ist, dass die Schneidwerkzeuge des Nachschneidemeissels auf die volle Kreisringflä - che C einwirken, die zwischen der Innenwand des ursprünglichen Loches E und der Innenwand des erwei- terten Loches F gebildet wird (Fig. 2 und 4).
Gemäss der Erfindung ist daher die wirksame Schneidkantenlänge zumindest bei einem der Schneidwerkzeuge 61a länger als die bei den andern Schneidwerkzeugen 61. Das heisst, dass die Schneidkanten der andern Schneidwerkzeuge 61 eine kürzere Länge Ll haben als die der in Fig. 5 dargestellten entspre- chenden Schneidwerkzeuge 61x, während die Schneidkante des einen Schneidwerkzeuges 61a eine grösse- re Länge L2 hat und sich weiter einwärts erstreckt als die des in Fig. 5 dargestellten entsprechenden
Schneidwerkzeuges. Die äusseren Teile aller Schneidwerkzeuge können im wesentlichen gleich sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist, und haben in der eingeschwenkten Stellung im wesentlichen gleichen Abstand von der Achse des Meisselkörpers 13.
Die gemäss den Fig. 1-4 angeordneten und dimensionierten Schneid- werkzeuge 61,61a können weiter ausgefahren werden als die gemäss den Fig. 5 und 6 angeordneten und dimensionierten Schneidwerkzeuge, so dass das Bohrloch E um ein grösseres Mass erweitert wird. Gemäss den Fig. 2 und 4 sind die Schneidwerkzeugträger 36,36a und die Schneidwerkzeuge 61, 61a weiter ge- spreizt als nach Fig. 6, so dass ein Loch F gebohrt wird, dessen Radius um den in Fig. 6 mit G bezeich- neten Betrag grösser ist als der des Loches F'. In Fig. 6 bezeichnet der Kreis F die Grösse des erweiterten
Loches, das mit der in Fig. 1-4 dargestellten Schneidwerkzeuganordnung gebohrt worden ist, während mit F'die Grösse des erweiterten Loches bezeichnet ist, das mit den nach Fig. 5 angeordneten und di- mensionierten Schneidwerkzeugen erhalten werden kann.
Das erweiterte Loch F wird dadurch erzeugt, dass das Schneidwerkzeug 61a auf das ganze radiale Ausmass der KreisringflächeC einwirkt, die sich von der Wand des ursprünglichen Loches E zur Wand des erweiterten Loches F erstreckt. Dieses weitere Aus- fahren der Schneidwerkzeuge zum Bohren des erweiterten Loches der Grösse F wird dadurch ermöglicht, dass die Schneidkante des Schneidwerkzeuges 61a länger ist als bisher, so dass sie auf eine wesentlich grö- ssere Kreisringfläche C einwirken kann als bisher möglich war. Dieses grössere Loch wird trotz der Tatsa- che erzielt, dass die Länge der Schneidkanten der Schneidwerkzeuge 61 verkleinert worden ist. Wie aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, wirken die Schneidkanten der Schneidwerkzeuge 61 nicht auf den ringförmi- gen Innenteil H der Kreisringfläche C ein.
Dennoch wird aber der ringförmige Innenteil H der Kreisring- fläche C von dem inneren Teil der Schneidkanten der Schneidwerkzeuge 61a bearbeitet, wie aus den
Fig. 2 und 4 ersichtlich ist. Bei der Durchführung des bei weitem grösseren Teiles der zur Erweiterung des
Bohrloches von der Grösse des Loches E auf die Grösse des Loches F erforderlichen Bohrarbeit wirken die
Schneidwerkzeuge 61 mit den Schneidwerkzeugen 61a zusammen. Die in Fig. 2 durch den Ring H darge- stellte Materialmenge, die nur von dem Innenteil der Schneidkanten des Schneidwerkzeuges 61a entfernt werden muss, ist relativ klein und kann ohne Schwierigkeit entfernt werden.
Nach einem weiteren Merk- mal der Erfindung haben daher die äussersten Teile der Schneidwerkzeuge 61,61a in der ausgeschwenk- ten Stellung im wesentlichen gleichen Abstand von der Achse des Meisselkörpers 13, so dass die Aussen- durchmesser der zu bearbeitenden Kreisringflächen für alle Schneidwerkzeuge im wesentlichen gleich sind.
Es wurde somit ein Nachschneidemeissel geschaffen, dessen Schneidwerkzeuge weiter ausgefahren werden können, so dass die Grösse eines vorher bestehenden Bohrloches E um ein grösseres Ausmass, bei- spielsweise auf die Grösse des Bohrloches, erweitert werden kann, wobei gewährleistet ist, dass alle Tei- le der zwischen der Innenwand des ursprünglichen Loches E und der Innenwand des erweiterten Loches F liegenden KreisringflächeC von denSchneidkanten von zumindest einem Schneidwerkzeug der Einrichtung bearbeitet werden. Dies ermöglicht eine beträchtliche Erweiterung der Grösse des zu bearbeitenden Lo- ches. Diese Erweiterung der Grösse des bearbeiteten Loches ist in Fig. 6 beispielsweise und schematisch durch den Buchstaben G angedeutet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Nachschneidemeissel, insbesondere zum Tiefbohren, mit mindestens zwei im wesentlichen radial verschwenkbaren Schneidwerkzeugen, die jeweils eine Kreisringfläche bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Schneidkantenlänge zumindest bei einem Schneidwerkzeug (61a) grösser ist als bei den andern (61).