DE1083763B

DE1083763B - Vollbohrkrone

Info

Publication number: DE1083763B
Application number: DES59530A
Authority: DE
Inventors: Edmund Geilenberg
Original assignee: Salzgitter Maschinen AG
Current assignee: Salzgitter Maschinen AG
Priority date: 1958-08-22
Filing date: 1958-08-22
Publication date: 1960-06-23
Also published as: GB900099A; FR1232026A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollbohrkrone mit punktförmig in Arbeitsleisten der Bohrkrone eingesetzten verschleißfesten Schneidkörpern, z. B. Diamanten, für Spülbohrungen in der Erdrinde, insbesondere für das Spülbohren mit Turbinen, bei welcher zwischen den einzelnen entgegengesetzt der Drehrichtung spiralförmig gekrümmten Arbeitsleisten der Stirnflächen ebenfalls spiralförmig gekrümmte Spülnuten vorgesehen sind.

Bei den bekannten Vollbohrkronen dieser Art sind die Spülnuten im Verhältnis zu den Arbeitsleisten sehr schmal. Außerdem verlaufen sie mit gleicher Breite von der Mitte des Bohrers zum Mantel. Hieraus ergeben sich Nachteile insofern, als das Bohrklein in den verhältnismäßig im Querschnitt gleichbleibenden Spülnuten nicht ausreichend abgeführt werden kann; vielmehr besteht in hohem Maße die Gefahr der Verstopfung und des Zusetzens der Spülkanäle.

Diese Mängel sind nach der Erfindung dadurch behoben, daß die Spülnuten von der Mitte nach außen zu in der Breite und Tiefe zunehmen und an jeder Querschnittstelle die Spülnuten breiter sind als die Arbeitsleisten. Es ist auf diese Weise erreicht, daß das Bohrklein auf der ganzen Länge der Spülnuten stets ausreichend Raum für seine Abführung hat und die Gefahr einer Verstopfung nicht besteht. In den Spülnuten wird neben dem Spüldruck der Spülflüssigkeit eine starke Schubkraft auf das Bohrklein durch die schiebende Seitenwand der Spülnuten ausgeübt. Diese Schubkraft ist auf jeden Fall immer so groß, daß sie die Adhäsionskraft innerhalb der Nuten in Verbindung mit der Spülkraft und der Zentrifugalkraft überwinden wird. Es tritt dadurch gewissermaßen eine Selbstreinigung ein, wie sie bei Förderschnecken zwangläufig eintritt.

Es sind auch Vollbohrkronen bekannt, bei denen die Spülnuten an Tiefe und Breite von der Mitte her nach außen hin zunehmen. Bei diesen bekannten Bohrkronen verlaufen aber die Spülnuten nicht wie bei der Erfindung gekrümmt, sondern gradlinig radial. Derartig radial gradlinig verlaufende Spülnuten müssen sich zwangläufig vollsetzen, da das Bohrklein nicht auf kürzestem Wege, sondern auf einem zwangsmäßig vorgeschriebenen gebogenen Wege abgeführt werden muß. Außerdem sind bei diesen bekannten Bohrkronen die Arbeitsleisten um ein Mehrfaches breiter als die Spülnuten.

Zweckmäßig sind im Bereich der Kronenmantelfläche in den Spülnuten zusätzliche Arbeitsleisten angeordnet. Auf diese Weise wird zusätzliche Arbeitsfläche gewonnen, ohne daß der Vorteil der breiter werdenden Spülnuten gemindert würde. Dabei bleibt der Grundsatz der schmalen Arbeitsleisten erhalten. Die zusätzlichen Arbeitsleisten fördern außerdem die

Anmelder:

Salzgitter Maschinen Aktiengesellschaft,
Salzgitter-Bad

Edmund Geilenberg, Salzgitter-Bad,
ist als Erfinder genannt worden

Führung der Bohrkronen im Bohrbereich. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß diese zusätzlichen Arbeitsleisten mit Schneidkörpern besetzt sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Spülnuten und die Arbeitsleisten im Bereich der Mantelfläche des Bohrers schraubenlinienförmig. Dadurch kann erreicht werden, daß die Spülflüssigkeit und das Bohrklein auf kürzestem Wege, d. h. ohne Umwege axial aus dem Bereich der Bohrkrone in das Bohrloch eintreten.

Ein weiterer Vorteil ist nach der Erfindung dadurch erzielt, daß jeder Spülnut ein in die Hauptzuführungsleitung für die Spülflüssigkeit einmündender Spülkanal zugeordnet ist und die Spülkanäle kon-

zentrisch zur Kernabführungsöffnung angeordnet sind. Es wird dadurch erreicht, daß alle Spülnuten gleichmäßig und zwangsmäßig mit Spülflüssigkeit versorgt werden. Außerdem erfolgt die Versorgung der Spülnuten mit Spülflüssigkeit auf kürzestem Wege ohne unnötigen Verlust.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist mindestens einer der Spülkanäle durch einen Zuleitungskanal mit der Kernabführungsöffnung verbunden. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, in Gestalt von Kernstücken laufend Materialproben mit der Spülflüssigkeit nach außen zu bringen. Dabei ist dafür Sorge getragen, daß die Kernstücke sich in der notwendigen Länge selbst dadurch bilden, daß sie gegen eine gepanzerte Stelle in dem Abführungskanal

laufen und dadurch in den gewünschten Längen abbrechen.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung als Beispiel dargestellt.

Fig. 1 ist die Draufsicht auf die Stirnfläche der Bohrkrone in Achsrichtung;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht senkrecht auf die Rotationsachse;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 2.

009 547/72

In diesem Schnitt sind die Spülkanäle und die Arbeitsleisten der besseren Übersicht wegen verkürzt dargestellt. Aus dem gleichen Grunde sind diese Schnittseiten versetzt zueinander.

Fig. 4 ist die Draufsicht auf die Bohrkrone von der Zapfenseite her gesehen.

Die Turbinenbohrkronen werden durch vielstufige Hochleistungs-Flüssigkeitsturbinen angetrieben; die Antriebsflüssigkeit muß die Bohrkrone durchströmen, um die Bohrkrone und vor allem alle Schneidkanten zu kühlen sowie das Bohrklein schnellstens auf kürzestem Wege sicher und rasch aus dem Bereich der Schneidkanten bzw. der Bohrkrone zu entfernen.

In die rotierende Bohrkrone tritt die Spülflüssigkeit durch die zentrale Bohrung 1 ein und durchströmt sie durch die konzentrisch angeordneten Spülkanäle 2.

Die Spülkanäle 2 münden in die sich konisch erweiternden Spülnuten 3, die in der Stirnfläche der Bohrkrone mit zunehmendem Querschnitt und zunehmender Breite angeordnet sind. Diese Spülnuten setzen sich am zylindrischen Teil der Bohrkrone schraubenförmig fort, wobei der Steigungswinkel verschieden sein kann. Zusätzlich sind je nach Durchmesser am zylindrischen Teil in jeder Spülnute je eine Arbeitsleiste 5 angeordnet. In diesem Falle ist, beispielsweise wie gezeichnet, die Anzahl der Arbeitsleisten am zylindrischen Teil zehn und an der Stirnfläche fünf. Die Steigung der spiralförmigen Spülnuten hierbei ist abhängig von der Umdrehungszahl. Diese ist grundsätzlich (etwa 3- bis 6fach) höher als z. B. beim herkömmlichen Rotary-Bohrverfahren. Das bewirkt, daß das Bohrgut nicht an die Bohrlochwände angepreßt, sondern durch die höhere Drehzahl mittels der spiraligen Spülnuten herausgeschleudert wird.

Die Spülnuten 3 werden dadurch gebildet, daß um eine zentrale Kernabführungsöffnung 7 entgegengesetzt der Drehrichtung evolventenartig gekrümmte Arbeitsleisten 6 vorgesehen sind in der Weise, daß die Arbeitsleisten 5 und 6 an jeder Stelle schmaler sind als die Spülnuten 3.

Die Arbeitsleisten sind punktweise mit verschleißfesten Schneidkörpern 8 (z. B. Diamanten) besetzt.

Die Breite der Arbeitsleisten muß so weit beschränkt sein, daß dem Durchfluß des Spül- und Kühlmittels zwischen den einzelnen Schneidkörpern 8 nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt und hierdurch verhindert wird, daß sich vornehmlich weicheres Bohrklein zwischen den Schneidkörpern 8 festsetzt. Die evolventenartig entgegen der Drehrichtung gekrümmten Arbeitsleisten und Spülnuten be- 5« wirken außerdem, daß das Bohrklein im Verlaufe der Drehung der Bohrkrone auf kürzestem Wege von der schiebenden Schulter der Arbeitsleisten, unterstützt durch die Zentrifugalkraft annähernd geradlinig radial nach außen geschoben wird.

Die nach außen sich ständig erweiternden Spülnuten 5, 6 bewirken, daß die darin sich radial zunehmend bildenden Bohrkleinansammlungen immer in einem sich erweiternden Raum, bei sich verringendem Widerstand sich weiterbewegen und leicht weitergeführt werden können.

Um die Struktur der durchbohrten Gebirgsformation besser erkennen zu können, ist im Zentrum die bereits erwähnte verhältnismäßig kleine Kernabführungsöffnung 7 vorgesehen. Die Kernabführungs-Öffnung 7 ist zentral so angeordnet, daß sie sich nach hinten erweitert, und in kurzem Abstand seitlich schräg durch einen Kanal 9 nach außen geführt wird.

Oberhalb der Kernabführungsöffnung 7 ist in der Ablenkungskurve ein verschleißfester Brecheinsatz 10 (ζ. B. Hartmetall angeordnet, der den beim Bohren entstehenden Kern in kurzen Stücken abbricht.

Diese werden durch den schrägen Kernabführungskanal 9, welcher in einem im Durchmesser abgesetzten Teil 11 des Kronenkörpers 12 mündet, aus dem Kronenkörper heraus- und mit der Spülflüssigkeit nach oben geführt.

Die Abführung der Kernbruchstücke 13 erfolgt durch einen Zweigstrom der Spülflüssigkeit, der durch den Druck der konzentrisch angeordneten Spülkanäle 2 über Zuleitungskanäle 14 in die Kernabführungsöffnung 7 fließt.

Die Turbinenbohrkrone ist, wie beispielsweise dargestellt, über einen Gewindekonus 15 mit der Turbinenwelle verbunden.

Claims

P A T E N T A N S P B 0 CII E:

1. Vollbohrkrone mit punktförmig in Arbeitsleisten der Bohrkrone eingesetzten verschleißfesten Schneidkörpern, z. B. Diamanten, für Spülbohrungen in der Erdrinde, insbesondere für das Spülbohren mit Turbinen, bei der zwischen den einzelnen spiralförmig gekrümmten Arbeitsleisten der Stirnfläche ebenfalls spiralförmig gekrümmte Spülnuten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülnuten (3) von der Mitte nach außen zu in der Breite und Tiefe zunehmen und an jeder Querschnittsstelle die Spülnuten breiter sind als die Arbeitsleisten (5., 6).

2. Vollbohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kronenmantelfläche in den Spülnuten (3) zusätzlich Arbeitsleisten (5) angeordnet sind.

3. Vollbohrkrone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülnuten (3) und die Arbeitsleisten (5, 6) im Bereich der Mantelfläche des Bohrers schraubenlinienförmig verlaufen.

4. Vollbohrkrone nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spülnut (3) ein in die Hauptzuführungsleitung (1) für die Spülflüssigkeit einmündender Spülkanal (2) zugeordnet ist und die Spülkanäle konzentrisch zur Kernabführungsöffnung (7) angeordnet sind.

5. Vollbohrkrone nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einer Kernabführungsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Spülkanäle (2) durch einen Zuleitungskanal (14) hindurch mit der Kernabführungsöffnung (7) verbunden ist.

6. Vollbohrkrone nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Kernabführungsöffnung (7) nach innen erweitert und über einen Schrägkanal (9) seitlich im Bohrloch mündet.

7. Vollbohrkrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägkanal (9) kurz hinter der Kernabführungsöffnung (7) seitlich aibgekrümmt ist.

8. Vollbohrkrone nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägkanal (9) an der Stelle, an die der Kern beim Bohren anläuft, mit einem verschleißfesten Hartmetallkörper (10) gepanzert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen