DE1014942B

DE1014942B - Core drill bit for hard rock

Info

Publication number: DE1014942B
Application number: DEST11053A
Authority: DE
Inventors: Andreas Stihl
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1956-04-07
Filing date: 1956-04-07
Publication date: 1957-09-05

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft die Auebildung einer Kernbohrkrone für hartes Gestein, bei; der der Schnitt durch Verwendung von schleifend wirkenden drehbaren Perlen oder Röllchen, die eine sehr harte Oberfläche haben, zustande kommt.The invention relates to the formation of a core drill bit for hard rock, at; the the cut through the use of grinding acting rotatable Pearls or rolls, which have a very hard surface, are made.

Es ist bekannt, daß es vorteilhaft ist, bei Gesteinbohrungen, besonders bei großer Härte der Gesteinsschichten, Bohrkronen zu verwenden, die in das Gestein nur einen ringförmigen Raum einfräsen oder einschleifen, so daß in der Mitte des Bohrlochs ein nicht abgeböhrter Kern stehenbleibt. Beim Hochziehen des Bohrgestänges wird dieser Kern dann ausgebrochen, klemmt sich im Kernrohr über der Bohrkrone fest und kann so zutage gefördert werden. Dieses Kernbohren ist dem vollen Abbohren des Gesteins gegenüber nicht nur leistungsparend, weil ja weniger Material zerkleinert werden muß, sondern liefert auch für die Bodenuntersuchungen die sehr wertvollen und aufschlußreichen Bohrkerne.It is known that it is advantageous when drilling rock, especially if the rock layers are very hard, To use drill bits that mill only an annular space into the rock or Grind in so that a core that has not been removed remains in the middle of the borehole. When pulling up of the drill rod, this core is then broken out and is clamped in the core tube above the drill bit solid and can thus be brought to light. This core drilling is the full drilling of the rock Compared to this, it not only saves performance, because less material has to be shredded, but also delivers the very valuable and informative drill cores for soil investigations.

Diese Bohrkronen tragen unten meist Schneiden aus Stahl oder bei hartem Gestein auch aus Hartmetall. Zuweilen sind die Schneiden auch einsetzbar und leicht auswechselbar, damit bei Abnützung nicht jeweils die ganze Bohrkrone ausgetauscht werden muß. Für gleichmäßig ausgebildetes und sehr hartes Gestein verwendet man auch Schneiden mit Diamantbesatz.These drill bits usually have cutting edges made of steel or, in the case of hard rock, also made of carbide. Sometimes the cutting edges can also be used and easily exchanged so that they are not worn out the entire drill bit must be replaced in each case. For evenly formed and very hard rock cutting with diamonds is also used.

Alle diese bekannten Bohrkronen weisen jedoch gegenüber den mehr oder weniger exzentrisch bohrenden Meißeln den Nachteil auf, daß nach dem Bohren der Durchmesser des Bohrlochs dem Außendurchmesser der Bohrkrone sehr genau entspricht. Sie klemmen darum besonders beim Ausbau leicht fest. Es genügen ja schon kleine nachfallende Gesteinsbrocken oder Sandkörner, um die Bohrkrone zu verkeilen. Aber auch für den Fall, daß beim Ausbau Klemmen verhütet wird, läßt sich nach dem Ausbau und dem Austausch der abgenützten Schneiden der Bohrkrone die Bohrung dennoch nicht einfach wieder fortsetzen, denn wegen der Schneidenabnützung ist der Durchmesser der Bohrkrone mit den alten Schneiden etwas kleiner als der mit den neuen. Dadurch ist solch ein Bohrloch nicht mehr genau zylindrisch, sondern vielmehr kegelstumpfförmig, weil es sich eben nach unten zu stets immer etwas verengt.However, all these known drill bits have more or less eccentric drilling Chiseling has the disadvantage that after drilling the diameter of the borehole corresponds to the outside diameter corresponds very precisely to the drill bit. They therefore easily get stuck, especially when they are removed. Even small falling rocks or grains of sand are enough to wedge the drill bit. But even in the event that jamming is prevented during expansion, after the expansion and the replacement of the worn cutting edges of the drill bit, the drilling is not easy continue again, because because of the cutting edge wear, the diameter of the drill bit is the same as the old one Cut a little smaller than the one with the new ones. As a result, such a borehole is no longer exactly cylindrical, rather, it is frustoconical, because it always narrows a little towards the bottom.

Zudem stellt sich beim Einbau das Gestänge und damit auch die Bohrkrone im Bohrloch immer etwas schief. Dadurch haken die Bohrschneiden in der Seitenwand des Lochs ein, und die Bohrkrone mit den neuen Schneiden klemmt leicht fest, was den Einbau stört. Darum muß man immer wieder die schon aufgebohrten Löcher in ihrem untersten Teil mit den neuen Schneiden wieder nachbohren. Das ergibt nicht nur unnötige Materialabnützung, sondern auch oft erheblichen Zeitverlust.In addition, the rod and thus the drill bit always come into position in the borehole during installation crooked. As a result, the drill bits hook into the side wall of the hole, and the drill bit with the new cutting edge jams easily, which disturbs the installation. That is why you have to keep boring the ones that have already been drilled out Re-drill the holes in their lowest part with the new cutting edges. That doesn't result only unnecessary material wear, but also often considerable loss of time.

Kernbohrkrone für hartes GesteinCore drill bit for hard rock

Anmelder:Applicant:

Andreas Stihl,Andreas Stihl,

Neustadt bei Waiblingen,Neustadt near Waiblingen,

Badstr. 169Badstrasse 169

Andreas Stihl, Neustadt bei Waiblingen,
ist als Erfinder genannt wordenAndreas Stihl, Neustadt near Waiblingen,
has been named as the inventor

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der bekannten Bohrkronenschneiden mit Hartmetallbesatz besteht aber auch darin, daß das Hartmetall wegen seiner Sprödigkeit immer wieder von der Schneide abspringt oder doch zum Teil absplittert. Diese Absplitterung tritt natürlich an den am höchsten beanspruchten Kanten der Schneiden, also außen, ein-. Dadurch verringert sich der wirksame Durchmesser der Bohrkrone beim Arbeiten laufend. Eine Krone mit neuem Besatz findet also im alten Bohrloch keinen Platz mehr, und hieraus ergibt sich wieder die Notwendigkeit des Nachbohrens.Another serious disadvantage of the known drill bit cutters with hard metal trim but also consists in that the hard metal because of its brittleness again and again from the cutting edge jumps off or at least partially splinters. This splintering naturally occurs at the most heavily used Edges of the cutting edges, i.e. outside, one. This reduces the effective diameter of the Core bit running while working. A crown with a new set will therefore not find any in the old drill hole More space, and this again results in the need for re-drilling.

Auch die Herstellung des Hartmetallbesatzes auf den Schneiden ist teuer. Nicht nur das Anlöten oder Aufschweißen ist ja bekanntlich nicht einfach, sondern, um den erstrebten Durchmesser genau einzuhalten, muß das Hartmetall nach dem Aufbringen auch noch abgeschliffen werden.The manufacture of the hard metal trim on the cutting edges is also expensive. Not just soldering or As is well known, welding is not easy, but rather, in order to precisely adhere to the desired diameter, the hard metal must also be ground off after application.

Alle diese Mängel werden durch die erfindungsgemäße Verwendung von drehbaren Hartmetallperlen an der Bohrkrone vermieden.All of these shortcomings are addressed by the use of rotatable hard metal beads in accordance with the present invention avoided on the drill bit.

Ein Einhaken in der Bohrlochwand beim Einbau kann nicht stattfinden, da die Schneidperle so gelagert ist, daß sie beim Einbau und Ausbau an der Bohrlochwandung abrollen kann. Das Klemmen wird vermieden, weil die Perle auf ihrem Zapfen ein gewisses Spiel besitzt und auch der Zapfen mit dem Perlenträger etwas nach innen, zu oder auch nach außen zu zurückfedern kann, weil er an einem dünnen Stahlblech, also eigentlich an einer Stahlfeder, befestigt ist.Hooking into the wall of the borehole during installation cannot occur because the cutting bead is stored in this way is that it can roll along the wall of the borehole during installation and removal. Jamming is avoided, because the pearl has a certain amount of play on its cone, and so does the cone with the Pearl carrier can spring back a little inwards, towards or even towards the outside, because it is on a thin Sheet steel, actually attached to a steel spring.

Die unvermeidliche, mit der Zeit eintretende Abnützung und Absplitterung des Hartmetalls von derThe inevitable wear and tear that occurs over time and chipping of the carbide from the

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Perle verringert aber auch den Bohrlochdurchmesser nicht sofort, denn die Perlen drehen sich beim Bohren stets etwas, so daß immer neue Außenflächen mit neuen Hartmetallstückchen zum Einsatz gelangen.However, pearl does not immediately reduce the drill hole diameter, because the pearls rotate when drilling always something so that new outer surfaces with new hard metal pieces are always used.

Durch diese Perlendrehung und -bewegung kornmen auch immer wieder Hartmetallteilchen zum Einsatz, die aus der Krone etwas vorragen. Das hat aber zur Folge, daß das Bohrloch im Durchmesser stets etwas größer wird, als der mittlere Durchmesser der Bohrkrone selbst ist. Das so lästige Nachbohren fällt dadurch fort.This rotation and movement of the pearls means that hard metal particles are repeatedly used, which protrude slightly from the crown. However, this has the consequence that the diameter of the borehole is always becomes slightly larger than the mean diameter of the drill bit itself. The annoying re-drilling is a thing of the past thereby continue.

Sodann lassen sich, wenn die Bohrkrone neu besetzt werden soll, die abgenützten Perlen durch neue sehr einfach ersetzen, da man hierzu bloß an jedem Perlenträger zwei kleine Niete herausschlagen muß. Dann fällt der Perlenträger mit der abgenützten Perle aus der Bohrkrone ab, und neue können sofort wieder angebracht werden.Then, when the drill bit is to be re-filled, the worn pearls can be replaced by new ones very easy to replace, since you only have to knock out two small rivets on each pearl carrier. Then the pearl carrier falls with the worn pearl from the drill bit, and new ones can be reattached immediately.

Außerdem sind aber die Bohrkronen mit den vorgeschlagenem Perlen auch sehr billig. Sie müssen nämlich nicht für die Bohrkrone individuell angefertigt werden, sondern sind bereits bewährte und darum billige Massenartikel. Als Perle und Perlenträger dient nämlich ein Kettenglied, wie es bei im Verhältnis zu den Bohrkronen viel häufigeren Sägeketten für Gestein bereits verwendet wird. Die Neubesetzung einer Bohrkrone kann so ohne Hinzuziehung eines Fachmanns vom Bohrarbeiter selbst an Ort und Stelle vorgenommen werden.In addition, the drill bits are with the proposed Pearls very cheap too. They do not have to be individually made for the core bit but are already tried and tested and therefore cheap mass-produced items. A chain link, as is the case with im In relation to the drill bits much more common saw chains for rock are already used. The replacement a drill bit can be used by the drill worker himself on site and without the assistance of a specialist Place to be made.

Zur Erläuterung der Erfindung an einem Beispiel dient die schematische Zeichnung.The schematic drawing serves to explain the invention using an example.

Fig. 1 zeigt ein Bohrloch mit der eingesetzten Bohrkrone nach der Erfindung im Längsschnitt;Fig. 1 shows a borehole with the inserted drill bit according to the invention in longitudinal section;

Fig. 2 zeigt dem Blick auf die Bohrkrone von unten her;Fig. 2 shows the view of the drill bit from below;

Fig. 3 zeigt die Ansicht einer Perle, die mittels des Perlenträgers an der Bohrkrone befestigt ist; Fig. 4 zeigt die Perle selbst im Schnitt. ■ Durch die Bohrkrone nach der Erfindung wird in an sich bekannter Art aus dem Bohrloch 1 ein ringförmiger Raum 2 ausgehoben, wobei im Bohrlochinneren der Kern 3 stehenbleibt. Am hohlen Bohrgestänge 4 ist der Deckel 5 durch Verschraubung oder sonstwie befestigt, an diesem wieder das Kernrohr 6. Falls nötig, trägt dieses Kernrohr 6 innen noch in üblicherArt eine Federhülse 7 oder Fangkeile, um den Kern nach dem Abbohren festzuhalten, Durch die Niete 8 sind unten an der Bohrkrone die Perlenträger 9, die nichts anderes als bekannte Sägekettenglieder sind, befestigt. In diesen sind in horizontaler und das Bohrloch tangierender Lage die Bolzen 10 befestigt. Um diese können sich die Perlen 11 mit geringem Spiel drehen. Die Bolzen 10 werden durch die beidseitigen Bügel 12 des Perlenträgers 9 gehalten. Die Perlenträger 9 sind in ihren Bohrungen 13 am Kernrohr 6 vernietet. Die Vernietung kann so vorgenommen werden, daß die Perlenträger 9 am Kernrohr 6 außen anliegen, wie gezeichnet, oder auch innen. Sie können aber auch in der Wand des Kernrohres in entsprechenden Schlitzen versenkt sein. Werden sie außen befestigt, so sind sie dem Umfang des Kernrohres entsprechend etwas gewölbt, oder das Kernrohr hat außen eine gerade, entsprechend angefräste Fläche für jeden Perlenträger. Damit der Bohrdruck nicht mittels der Niete übertragen werden muß, liegt der Perlenträger 9 mit seiner konkaven Einbuchtung unten auf einem Bolzen 14 auf. Dieser ist in das Kernrohr 6 eingesenkt, in diesem fest verankert und steht nur nach außen etwas vor. Die Hartmetallperle 11 selbst besteht aus der Stahlbüchse 15, auf die die Hartmetallschicht 16 rundum aufgetragen ist. Der Hartmetallkörper bildet somit einen in sich geschlossenen Ring und hat dadurch keine schwache Kante, die sich, wie sonst bei Hartmetallblättchen üblich, leicht von der Unterlage ablöst. Die Hartmetallschicht 16 kann aus Hartmetallguß oder aus Sintermetall bestehen. Sie kann aber auch eine weichere Masse sein, in der das Hartmetall in Form von Splitterchen eingebettet ist. Statt des Hartmetalls können dann hierfür auch andere harte Materialien, vorzugsweise Diamantkörnchen oder Kriställchen, verwendet werden.3 shows a view of a pearl which is attached to the drill bit by means of the pearl carrier; Fig. 4 shows the pearl itself in section. ■ The drill bit according to the invention is in In a known manner, an annular space 2 is excavated from the borehole 1, with the interior of the borehole the core 3 stops. On the hollow drill rod 4, the cover 5 is screwed or otherwise attached, the core tube 6 on this again. If necessary, this core tube 6 still carries inside Usually a spring sleeve 7 or catch wedges to hold the core in place after drilling Rivets 8 are at the bottom of the drill bit, the pearl carriers 9, which are nothing more than known saw chain links are attached. In these, the bolts 10 are fastened in a horizontal position that is tangent to the borehole. The beads 11 can rotate around them with little play. The bolts 10 are through the two-sided bracket 12 of the pearl carrier 9 held. The pearl carriers 9 are in their bores 13 on Core tube 6 riveted. The riveting can be done so that the pearl carrier 9 on the core tube 6 rest on the outside, as shown, or on the inside. But you can also in the wall of the core tube be sunk in corresponding slots. If they are attached to the outside, they are perimeter of the core tube is slightly arched accordingly, or the core tube has a straight, appropriately milled surface on the outside Area for each pearl carrier. So that the drilling pressure is not transmitted by means of the rivet must, the pearl carrier 9 rests with its concave indentation on a bolt 14 at the bottom. This is sunk into the core tube 6, firmly anchored in it and only protrudes slightly to the outside. The hard metal bead 11 itself consists of the steel sleeve 15 on which the hard metal layer 16 is applied all around is. The hard metal body thus forms one in itself closed ring and therefore does not have a weak edge, which, as is usually the case with carbide blades common, easily detached from the surface. The hard metal layer 16 can be made of cast hard metal or Sintered metal. But you can also be a softer mass in which the hard metal in the form of Splinter is embedded. Instead of hard metal, other hard materials can then also be used for this purpose, preferably diamond grains or crystals can be used.

Beim Bohren wird durch Drehung des Hohlgestänges 4 der Deckel 5 und damit das Kernrohr 6 um die Bohrlochachse gedreht. Die Perlen 11 liegen dann unten, innen und außen mit ihrer gewölbten Oberfläche am Gestein an und schleifen oder schaben den Ringkanal 2 in nach unten fortschreitender Arbeit immer weiter aus. Sie haben einen größeren Durchmesser, als die Wandstärke des Kernrohres 6 ist, und schneiden dieses somit völlig frei. In das Hohlgestänge 4 beim Bohren eingepreßte Flüssigkeit, z. B. Wasser oder eine andere Spülflüssigkeit, trÄ innen im Kernrohr 6 nach unten, spült die Perlenil frei und schlämmt das Gesteinsmehl außen am Kernrohr 6 entlang nach oben fort. Sie hat somit die Richtung der aufgezeigten Pfeile. Erfahrungsgemäß behalten die Perlen 11 ihre Anfangslage beim Bohren nicht genau bei. Sie drehen sich vielmehr langsam beim Bohren, wohl wegen der ungleichmäßigen Hartmetalloberfläche, stets etwas, so daß immer andere Haftmetallschichten zum Schnitt kommen. Beim Ausbau und Einbau rollen die Perlen, etwas gefedert an die Bohrlochwand gepreßt, fast reibungslos ab und verhüten so ein Festklemmen der Krone. Um diese Drehbewegung zu erleichtern, können zwischen den Perlen 11 und den Bügeln 12 auch noch Stahlringe vorgesehen sein, also eine Art Unterlagscheiben. Eine merkliche Verringerung des Bohrlochdurchmessers würde erst nach völliger Abnützung der Hartmetallschicht eintreten, so daß das Nachbohren in der Praxis nicht mehr notwendig ist.When drilling is by rotating the hollow rod 4 of the cover 5 and thus the core tube 6 around the Rotated borehole axis. The pearls 11 are then below, inside and outside with their curved surface on the rock and grind or scrape the ring channel 2 in downward progressing work always further out. They have a larger diameter than the wall thickness of the core tube 6, and cut this completely freely. In the hollow rod 4 liquid injected during drilling, e.g. B. water or another rinsing liquid, trÄ inside the core tube 6 downwards, flushes the pearl rope free and slurries the rock dust on the outside of the core tube 6 along upwards. So she has the direction the indicated arrows. Experience has shown that the beads 11 do not keep their initial position when drilling exactly at. Rather, they rotate slowly when drilling, probably because of the uneven carbide surface, always something so that other adhesive metal layers are always cut. When expanding and installation, the pearls roll off almost smoothly, pressed against the wall of the borehole with a little spring, and use prevention such a clamping of the crown. In order to facilitate this turning movement, you can place between the pearls 11 and the brackets 12 also be provided with steel rings, that is, a type of washer. One a noticeable reduction in the drill hole diameter would only occur after the hard metal layer was completely worn out occur, so that re-drilling is no longer necessary in practice.

Somit erfüllt diese einfache und billige Bohrkrone die gestellten Ansprüche besser als die bisher bekannten.This simple and cheap drill bit thus meets the requirements better than before known.

Claims

Patent claims:

1. Core bit for rotary flush drilling in hard rock, characterized by am; free end of the core tube (6) attached beads (11), which around bolts (10) with horizontal, the Axes tangent to the borehole are freely rotatable, with each bead (11) consisting of a steel roller (15) with a jacket made of hard metal (16) or with a jacket made of a material that is hard Bears embedded in the body, consists.

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the bead carrier (9) in its shape is a saw chain link that carries the bolt (10) between brackets (12) at the top (Fig. 3), at the bottom rests on a bolt (14) fastened in the jacket of the core tube (6) and with the core tube (6) is riveted through two bores (13).

3. Drill bit according to claims 1 and 2, characterized in that the Perlenträgf (9) s on the outside of the core tube wall or on the inside of this ^: * ';

is attached or embedded in this and such is correspondingly bent so that the bead (11) fully cuts the core tube (6) during drilling.

4. Drill bit according to claims 1 to 3, characterized in that the pearl carrier (9)

the circumference of the core tube (6) is bulged accordingly.

5. Drill bit according to claims 1 to 3, characterized in that the pearl carrier (9) is flat and the core tube (6) is adapted to it with appropriate millings.

For this purpose ι sheet of drawings