DE1122467B

DE1122467B - Boring device with rollers

Info

Publication number: DE1122467B
Application number: DEG26605A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Berging Albrecht Graefer; Dipl-Berging Hugo Nuesse; Alfred Pilgrim
Original assignee: DIPL BERGING ALBRECHT GRAEFER; GRETE NUESSE GEB KNUTH
Current assignee: DIPL BERGING ALBRECHT GRAEFER; GRETE NUESSE GEB KNUTH
Priority date: 1959-03-11
Filing date: 1959-03-11
Publication date: 1962-01-25

Description

Aufbohrgerät mit Rollen Im Bergbau hat die Entwicklung der Bohrtechnik der jüngsten Zeit das Bohren von Löchern großer Durchmesser ermöglicht, wobei Bohrlochdurchmesser bis zu 1500 mm und Bohrlängen bis zu 250 m erreicht wurden. Diese Bohrlöcher großen Durchmessers finden hauptsächlich Verwendung als Rollöcher, Seil-oder Wetterkanäle sowie als Vorbohrlöcher zum Abteufen von Gesenken.Boring machine with rollers In mining, the development of drilling technology has recently enabled the drilling of large diameter holes, with borehole diameter up to 1500 mm and drilling lengths of up to 250 m have been achieved. These drill holes are big Diameter are mainly used as roller holes, rope or weather channels as well as pilot holes for sinking dies.

Die Herstellung dieser Bohrlöcher geschieht dadurch, daß zunächst eine Zielbohrung durchgeführt wird, welche sodann auf den gewünschten Durchmesser erweitert wird. Als Bohrwerkzeug finden im allgemeinen Rollenmeißel Verwendung, und zwar für die Zielbohrung die normalen 2-, 3- oder 4-Rollen-Meißel, wie sie von den Erdölbohrungen her bekannt sind, während für das Erweitern der Zielbohrung sogenannte Aufbohrmeißel benutzt werden. Dies sind modifizierte Rollenmeißel mit drei bzw. fünf Rollen. Sie bestehen aus einem Mittelkörper mit drei oder fünf in einer Ebene am Mittelkörper angeordneten Armen, an welchen die Rollen befestigt sind.The production of these holes is done in that first a target drilling is carried out, which then to the desired diameter is expanded. Roller bits are generally used as drilling tools, for the target hole the normal 2-, 3- or 4-roller chisels, as used by the oil wells are known, while so-called for expanding the target well Boring bits are used. These are modified roller bits with three resp. five roles. They consist of a central body with three or five in one plane arms arranged on the central body to which the rollers are attached.

Ursprünglich hat man nach Durchführung der Zielbohrung jede der anschließenden Erweiterungsbohrungen in jeder Stufe einzeln durchgeführt, also beispielsweise die Durchmesser 270, 406, 610 oder 813 mm - die heute übliche Abstufung - jeweils für sich in einem Bohrgang abgebohrt. Es hat sich jedoch mit der Zeit herausgestellt, daß ein ruhigeres und wirtschaftlicheres Erweitern von Bohrlöchern dadurch gegeben ist, daß mehrere Aufbohrmeißel verschiedenen Durchmessers zugleich in einem Bohrgang benutzt werden. Zu diesem Zweck besitzen die Aufbohrmeißel oben und unten Gewinde, um vermittels von Verbindungsnippeln miteinander verschraubt zu werden. Den solcherart aus einzelnen Aufbohrmeißeln zusammengeschraubten Bohrwerkzeugen haften Mängel verschiedener Art an. Aus den konstruktiven Gegebenheiten heraus können die Gewindeanschlüsse nicht beliebig große Durchmesser besitzen. Die Bohrwerkzeugkombination besteht daher aus den kompakten Aufbohrmeißeln und den sie verbindenden Schraubnippeln, die verhältnismäßig schlank und dünn sind. Die Bohrpraxis hat ergeben, daß die Verbindungsnippel häufig brechen. Eine Kombination, beispielsweise aus drei Aufbohrmeißeln bestehend, besitzt erhebliche Länge und beträchtliches Gewicht; ihre Handhabung bei den beengten Verhältnissen unter Tage bereitet große Schwierigkeiten.Originally, after the target bore had been carried out, each of the subsequent expansion bores was carried out individually in each stage, for example the diameter 270, 406, 610 or 813 mm - the gradation that is common today - each individually drilled in one bore. However, it has been found over time that a quieter and more economical widening of boreholes is given by the fact that several boring bits of different diameters are used simultaneously in one drilling operation. For this purpose, the boring bits have threads at the top and bottom so that they can be screwed together by means of connecting nipples. The drilling tools screwed together from individual boring bits in this way have defects of various kinds. Due to the structural conditions, the threaded connections cannot have any large diameter. The drilling tool combination therefore consists of the compact boring bits and the screw nipples connecting them, which are relatively slim and thin. Drilling practice has shown that the connecting nipples often break. A combination, for example consisting of three boring bits, is considerable in length and weight; their handling in the cramped conditions underground causes great difficulties.

Die heute übliche Staffelung der Durchmesser für Aufbohrgeräte, nämlich 270, 406, 610, 813, 1019 und 1219 mm, zeigt eine nahezu lineare Abstufung. Die Kreisringflächen, welche mit den Aufbohrgeräten herausgebohrt werden, steigen in ihrem Betrag jedoch quadratisch an. Damit wird jeder Erweiterungsstufe, je größer ihr Durchmesser wird, eine immer größer werdende Bohrarbeit zuteil, während es wünschenswert wäre, mit jeder Erweiterungsstufe annähernd die gleiche Zerstörungsarbeit zu leisten. Je größer der Durchmesser des Aufbohrmeißels ist, um so größer müssen auch die Durchmesser der Brechrollen sein, weil sich diese sonst zu schnell drehen müßten und bei zu kleiner Umfangsfläche zu schnell verschleißen würden. Jede Erweiterungsstufe nimmt daher nicht nur mit dem Durchmesser, sondern auch mit der Höhe zu.Today's standard graduation of the diameter for boring devices, namely 270, 406, 610, 813, 1019 and 1219 mm, shows an almost linear gradation. The circular ring areas, which are drilled out with the boring devices, however, increase in their amount square. This means that the larger its diameter becomes, the greater the diameter of each expansion stage, an ever increasing drilling job, while it would be desirable to be with to do almost the same work of destruction at each expansion stage. The bigger the diameter of the boring bit, the larger the diameter must also be the break rollers, because otherwise they would have to turn too fast and with too small circumferential surface would wear out too quickly. Each level of expansion takes therefore not only with the diameter, but also with the height.

Wollte man die bohrtechnische Forderung, jeder Erweiterungsstufe die annähernd gleiche Zerstörungsarbeit zuzuteilen, konstruktiv erfüllen, so müßte sich eine Kombination von Aufbohrmeißeln so zusammensetzen, daß die Zunahme der Bohrdurchmesser zunächst größer und dann immer kleiner wird; man müßte also einige Aufbohrmeißel kleinen und mehrere mit großen Durchmessern verwenden. Da die großen Durchmesser besitzenden Aufbohrmeißel auch eine größere Bauhöhe haben, würde eine Kombination der geforderten Art länger und schwerer, zugleich erheblich teurer werden.If you wanted the drilling technology requirement, the To allocate approximately the same work of destruction, to fulfill it constructively, would have to be the case assemble a combination of boring bits so that the increase in drilling diameter first becomes larger and then smaller and smaller; so you would have to have some boring bits Use small and several with large diameters. Because the large diameter A combination would also have a larger overall height if the boring bit had a larger construction height of the required type will be longer and heavier, and at the same time considerably more expensive.

Man hat bis vor kurzer Zeit die verschliessenen Rollenzähne der Aufbohrgeräte durch Aufschweißen von Hartmetall erneuert. Dazu mußte das Erweiterungsgerät von der Bohrstelle in die Werkstatt gebracht werden. Neuerdings sind die Aufbohrgeräte so ausgebildet, daß man die Rollen an Ort und Stelle leicht auswechseln kann, so daß nur die Rollen selbst zum Aufarbeiten transportiert zu werden brauchen. Dadurch werden zwar Transportkosten gespart, die durch den Verschleiß entstehenden Kosten an den Rollen bleiben jedoch nach wie vor hoch, da sich die Rollen nur ein- bis zweimal mit Hartmetall beschweißen lassen; dann ist der Grundkörper so angeriffen, daß eine weitere Verwendung nicht mehr möglich ist.Until recently, the roller teeth of the boring machines were closed by welding renewed by carbide. The expansion device had to be used for this be brought from the drilling site to the workshop. Lately the boring machines are designed so that you can easily change the roles on the spot, so that only the roles themselves need to be transported for processing. Through this Although transport costs are saved, the costs resulting from wear and tear on the roles, however, remain high as the roles are only one to weld twice with hard metal; then the main body is so attacked, that further use is no longer possible.

Die Erfindung beinhaltet ein Aufbohrgerät, das die aufgezeigten Nachteile der bisher bekannten Geräte vermeidet. Der Erfindungsgedanke besteht darin, ein Aufbohrgerät zu schaffen, mit welchem mehrere Durchmesser gleichzeitig gebohrt werden können, und kennzeichnet sich dadurch, daß auf einen als rohrförmige Steckachse ausgebildeten Körper zwei oder mehr Erweiterungsbohrmeißel geschoben werden, welche dem Steckachsenprofil entsprechende Mittelbohrungen besitzen. Ein zwischen dem Körper und dem Erweiterungsbohrmeißel vorgesehener Keil dient der verdrehungsfreien Befestigung der Erweiterungsbohrgeräte an der Steckachse. Das Spannstück, vermittels welchem die Steckachse und die Baraufgeschobenen Erweiterungsbohrmeißel zu einem Ganzen verspannt werden, ist zugleich Anschlußnippel an das Bohrgestänge, indem es ein entsprechendes Anschlußgewinde und Flächen zum Abfangen in der Haltevorrichtung der Bohrmaschine besitzt.The invention includes a boring device that has the disadvantages indicated of the previously known devices. The idea of the invention is to create a To create boring device with which several diameters can be drilled at the same time can, and is characterized by the fact that on a tubular thru axle formed body two or more extension bits are pushed, which have center bores corresponding to the quick-release axle profile. One between the body and the wedge provided for the extension drill bit is used for rotation-free fastening of the extension drilling rigs on the quick-release axle. The clamping piece by means of which the thru-axle and the bar-pushed extension drill bit into a whole be clamped, is at the same time the connection nipple to the drill pipe by adding a Corresponding connection thread and surfaces for interception in the holding device the drill owns.

Der Erfindungsgedanke besteht weiterhin darin, daß der einzelne Erweiterungsbohrmeißel sechs mit Brechrollen bestückte Arme besitzt, wobei sternförmig drei längere Arme über drei kürzeren Armen an dem Mittelkörper angeordnet sind und dabei die Länge der oberen Arme, ohne Brechrollen gemessen, kleiner als die Länge der Arme, mit Brechrollen gemessen, ist. Alle Rollen besitzen gleich große Wälzlager. Am Kopf des Aufbohrgerätes ist ein Düsenteller angeordnet, der durch eine Bohrung mit dem Innern der Steckachse in Verbindung steht.The idea of the invention is still that the single extension drill bit has six arms equipped with breaker rollers, with three longer arms in a star shape are arranged over three shorter arms on the central body and thereby the length of the upper arms, measured without breaking rollers, smaller than the length of the arms, with Break rollers measured is. All rollers have rolling bearings of the same size. On the head of the boring device, a nozzle plate is arranged, which through a hole with the Inside the quick-release axle is in connection.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt dargestellt.The drawing shows an example of an embodiment of the subject matter of the invention shown in longitudinal section.

Auf der rohrförmigen Steckachse 1 sind die Erweiterungsbohrmeißel 2, 3 und 4 aufgeschoben. Ein Keil 5 sichert die Erweiterungsbohrmeißel gegen Verdrehen auf der Steckachse 1. Jeder der Bohrmeißel besitzt sechs über den Umfang gleichmäßig verteilte Arme, auf denen die Schneidrollen 6, 7, 8, 9, 10 und 11 gelagert sind. Bei jedem Erweiterungsbohrmeißel sind je drei Bohrarme in gleicher Höhe an dem Mittelkörper (Nabe) angeschlossen. Dabei sind die drei oberen Arme länger als die drei unteren Arme. Bei dem Erweiterungsbohrmeißel 2 sind die Bohrarme 12 also länger als die Bohrarme 13. Bei den Erweiterungsbohrmeißeln 3 und 4 ist es entsprechend. Die Bohrarme 12 ohne Schneidrollen 6 sind kürzer als die Bohrarme 13 mit Schneidrollen 7.The extension drill bits 2, 3 and 4 are pushed onto the tubular thru axle 1. A wedge 5 secures the extension drill bits against twisting on the quick-release axle 1. Each of the drill bits has six arms, evenly distributed over the circumference, on which the cutting rollers 6, 7, 8, 9, 10 and 11 are mounted. With each extension drill bit, three drill arms are connected to the central body (hub) at the same height. The three upper arms are longer than the three lower arms. In the case of the extension drill bit 2, the drill arms 12 are therefore longer than the drill arms 13. In the case of the extension drill bits 3 and 4 , the same applies. The drilling arms 12 without cutting rollers 6 are shorter than the drilling arms 13 with cutting rollers 7.

Die Schneidrollen für alle Bohrdurchmesser sind so ausgebildet, daß sie gleich große Lager, z. B. Wälzlager 14, besitzen.The cutting rollers for all drilling diameters are designed so that they have the same size bearings, for. B. roller bearings 14 have.

Die Erweiterungsbohrmeißel 2, 3 und 4 werden mit der Steckachse 1 durch ein Verspannstück 15 verschraubt, welches zugleich als Anschlußnippel für das Bohrgestänge dient, indem es ein Anschlußgewinde 16, entsprechend dem Bohrstangengewinde, und Einspannflächen 17 für die Abfangvorrichtung an der Bohrmaschine besitzt. Mit 18 ist ein an und für sich bekannter, zweiteiliger Lösering bezeichnet. Auf dem Kopf des Aufbohrgerätes befindet sich ein Düsenteller 19, welcher durch die Bohrung 20 mit dem Innern der Steckachse in Verbindung steht.The extension drill bits 2, 3 and 4 are screwed to the quick-release axle 1 by a bracing piece 15, which also serves as a connection nipple for the drill rod by having a connection thread 16, corresponding to the drill rod thread, and clamping surfaces 17 for the support device on the drill. With a known per se, two-part release ring is designated. On the head of the boring device there is a nozzle plate 19 which is connected through the bore 20 to the interior of the quick-release axle.

Die Vorteile, welche durch das erfindungsgemäße Aufbohrgerät gegenüber den bisher üblichen Geräten erreicht werden, zeigt folgende Betrachtung: Um ein Vorbohrloch von einem Durchmesser von 305 mm auf einen Durchmesser von 813 mm zu erweitern, werden bisher drei Aufbohrmeißel von 406, 610 und 813 mm Durchmesser mit Hilfe von Verbindungsnippeln zu einem Aufbohrgerät vereinigt. Dieses hat ein Gewicht von 920 kg und eine Höhe von 2,2 m. Die Zerkleinerungsarbeit wird in drei Stufen vorgenommen, wobei in der Stufe 305/406 der zu bearbeitende Ringflächeninhalt 56 cm2, in der Stufe 406/610 die Ringfläche 165 cm2 und in der Stufe 610/813 die Ringfläche 227 cm2 beträgt. Das Aufbohrgerät gemäß der Erfindung wiegt nur 770 kg und ist in der Bauhöhe um 80 cm kürzer. Trotzdem wird es mit ihm ermöglicht, die Erweiterung in fünf Stufen durchzuführen, wobei in der Stufe 305/420 der zu bearbeitende Ringflächeninhalt 65 cm2, in der Stufe 420/520 die Ringfläche 74 cm2, in der Stufe 520/620 die Ringfläche 90 cm2, in der Stufe 620/720 die Ringfläche 105 cm2 und in der Stufe 720/820 die Ringfläche 121 em2 beträgt. Die Beanspruchung der Lager nimmt also von Stufe zu Stufe in geringerem Maße zu als bei den bisher bekannten Geräten. Sie ist in den einzelnen Stufen nur so wenig verschieden, daß die Rollen aller Erweiterungsstufen gleiche Lager, z. B. Wälzlager, erhalten können. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, abgenutzte Rollen durch Einfräsen eines neuen Zahnprofils auf Erweiterungsstufen kleineren Durchmessers erneut wiederzuverwenden. Durch die konstruktive Ausbildung eines rohrförmigen Mittelkörpers fallen die relativ dünnen Verbindungsnippel fort, welche bisher häufig zu Brüchen geführt haben.The advantages that are achieved by the boring device according to the invention over the previously common devices are shown in the following: In order to expand a pilot hole from a diameter of 305 mm to a diameter of 813 mm, three boring bits with a diameter of 406, 610 and 813 mm have been used so far combined with the help of connecting nipples to form a boring device. This has a weight of 920 kg and a height of 2.2 m. The shredding work is carried out in three stages, whereby in stage 305/406 the ring area to be processed is 56 cm2, in stage 406/610 the ring area 165 cm2 and in the step 610/813 has an area of 227 cm2. The boring device according to the invention weighs only 770 kg and is 80 cm shorter in height. Nevertheless, it makes it possible to carry out the expansion in five stages, whereby in stage 305/420 the ring area to be processed is 65 cm2, in level 420/520 the ring area 74 cm2, in level 520/620 the ring area 90 cm2, in level 620/720 the ring area is 105 cm2 and in level 720/820 the ring area is 121 cm2. The stress on the bearings therefore increases from step to step to a lesser extent than with the previously known devices. It is only so little different in the individual stages that the roles of all expansion stages have the same camp, e.g. B. bearings can be obtained. This makes it possible to reuse worn rollers by milling in a new tooth profile on expansion stages with a smaller diameter. Due to the structural design of a tubular central body, the relatively thin connecting nipples, which have so far often led to breaks, are no longer necessary.

Der auf dem Kopf des Aufbohrgerätes vorgesehene Düsenteller, welcher über einen Kanal mit dem Innern des Aufbohrgerätes in Verbindung steht, besitzt Bohrungen, die so gerichtet sind, daB das Spülwasser die Bohrlochsohle oder die Zähne der Schneidrollen besprüht.The nozzle plate provided on the head of the boring device, which is in communication with the interior of the boring device via a channel Boreholes which are directed in such a way that the flushing water touches the bottom of the borehole or the Sprayed the teeth of the cutting rollers.

Beim Bohren in mildem Gestein können einzelne Erweiterungsstufen dadurch in einfachster Weise fortgelassen werden, daß man die Rollen von den Armen dieser Erweiterungsstufe entfernt. Da die Länge der Arme so vorgesehen ist, daß sie, ohne Rollen gemessen, kürzer als die nächstfolgende Stufe, mit Rollen gemessen, ist, können die Arme ohne Rollen die vorhergehende Erweiterungsstufe passieren.When drilling in mild rock, this can result in individual expansion stages in the simplest possible way to be omitted that one is the roles of the poor of this Expansion stage removed. Since the length of the arms is designed so that they, without Rolls measured, shorter than the next following level, measured with rolls, is, the arms can pass the previous expansion stage without rolling.

Geringes Gewicht, kleinere Bauhöhe, geringere spezifische Belastung in den einzelnen Erweiterungsstufen sowie mehrfache Verwendung der Rollen sind die Vorteile gegenüber den bisher bekannten Geräten. Diese Vorteile wirken sich durch längere Lebensdauer, besseres Bohren, leichtere Transportierbarkeit, billigere Fertigung und wirtschaftlichere Anwendung aus.Low weight, smaller overall height, lower specific load in the individual expansion levels as well as multiple use of the roles are the Advantages over the previously known devices. These advantages work through longer lifespan, better drilling, easier portability, cheaper manufacturing and more economical application.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Boring device with rollers for simultaneous, multi-stage widening of bores in the rock, characterized by the combination of the following features: on a tubular plug-in axle (1) are individual expansion bits (2, 3, 4), one above the other, which have center bores corresponding to the plug-in axle profile, put on; a wedge (5) is provided between the thru axle and the extension bits; a clamping piece (15) is also designed as a connection nipple to the drill rod.

2. boring device with rollers according to claim 1, characterized in that a single Extension drill bit has six arms equipped with breaker rollers, three of which longer arms at the same height and below three shorter arms at the same height Connect the middle body, keeping the length of the upper arms, without breaking rollers measured, is smaller than that of the lower arms, measured with breaker rollers.

3. boring device with rollers according to claims 1 and 2, characterized in that all rollers have the same size rolling bearings (14) .

4. boring machine with rollers according to claim 1, characterized in that the clamping piece has a connecting thread (16) for screwing on the drill pipe and surfaces (17) for interception on the drill.

5. boring device with rollers according to claim 1, characterized in that a nozzle plate (19) is arranged on the head of the boring device, which is in communication with the interior of the quick-release axle through a bore (20).