DE1178806B

DE1178806B - Roller chisel for a drilling process that works with gaseous flushing

Info

Publication number: DE1178806B
Application number: DEH43753A
Authority: DE
Inventors: James Donald Medlock; Edward Milburn Galle; Gerald Oliver Atkinson
Original assignee: Hughes Tool Co
Current assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1961-05-22
Filing date: 1961-09-30
Publication date: 1964-10-01

Description

Rollenmeißel für ein mit gasartiger Spülung arbeitendes Bohrverfahren Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollenmeißel für ein mit gasartiger Spülung arbeitendes Bohrverfahren und besteht aus einem Meißelkörper, einem Gewindeanschluß für die Verbindung mit dem Bohrgestänge und einem zentralen Durchgang, um den herum sich Stege nach unten erstrecken, die in Lagerzapfen enden, auf denen Meißelrollen drehbar gelagert sind, deren Rollen- bzw. Kugellager durch geeignete Kanäle mit dem zentralen Durchgang des Meißels oberhalb der Meißeldüse verbunden sind.Roller bit for a drilling process that works with gaseous flushing The invention relates to a roller bit for a gaseous flushing machine working drilling process and consists of a chisel body, a threaded connection for connection to the drill pipe and a central passage around the webs extend downwards that end in journals on which chisel rollers are rotatably mounted, their roller or ball bearings through suitable channels with are connected to the central passage of the chisel above the chisel nozzle.

Beim Bohren mit solchen Rollenmeißeln wird als Spülung mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit beladene Luft oder ein anderes Gas eingesetzt. Der Meißel ist in üblicher Weise an einem hohlen Bohrgestängerohr befestigt, durch das die Spülung zu dem Meißel gepumpt wird und danach durch eine Anzahl im Meißel vorhandener Bohrungen zur Bohrlochsohle gelangt. Einige Bohrungen lenken einen Teil der Spülung zu den Lagern der Meißelkonusse ab, um diese Elemente zu kühlen und die Lagerräume von Fremdkörpern und Bohrklein freizuhalten. Der Rest der gasartigen Spülung wird unmittelbar durch andere Bohrungen zum Boden des Meißelkopfes geführt, um entweder von außen auf die Schneidrollen oder unmittelbar auf dem Bohrlochtiefsten oder entsprechend einer Kombination dieser beiden Möglichkeiten aufzutreffen.When drilling with such roller chisels it is used as a rinse with water or another liquid loaded air or another gas is used. Of the Bit is attached in a conventional manner to a hollow drill pipe through which the mud is pumped to the bit and thereafter through a number of those present in the bit Bores reaches the bottom of the borehole. Some holes direct part of the flush to the bearings of the chisel cones to cool these elements and the storage rooms to be kept free of foreign bodies and cuttings. The rest of the gaseous purge will passed directly through other bores to the bottom of the chisel head to either from the outside on the cutting rollers or directly on the deepest of the borehole or accordingly a combination of these two possibilities.

Bekannte Rollenmeißel weisen eine oder mehrere solcher Bohrungen oder Kanäle in oder nahe der Meißelachse für den unmittelbaren Luftfluß auf. Fließt ein Luftstrom mit der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit durch einen solchen Kanal, um das bei der Arbeit des Meißels anfallende Bohrklein zu entfernen, ist häufig eine schwerwiegende Abnutzung in der Schneidenstruktur festzustellen.Known roller bits have one or more such bores or Channels in or near the chisel axis for immediate air flow. Flows in Air flow with the required flow rate through such a duct, in order to remove the cuttings accumulating during the work of the chisel is common detect severe wear in the blade structure.

Da die typischen modernen Meißel drei so geschlossen ineinandergreifende Konusse aufweisen, daß kein freier Raum außer am Umfang des Meißels verbleibt, kann solch eine Abnutzung nicht durch ein Umlenken des zentral angeordneten Luftkanals verhindert werden. Andere bekannte Lösungen sehen deshalb vor, die Luftführungen in die zwischen den Schneiden vorhandenen Hohlräume in der Nähe des Meißelumfanges zu verlegen; Durch diese Abwandlung entstehen die allgemein als Düsenmeißel bezeichneten Meißel. Diese Düsenmeißel weisen diese Abnutzungsprobleme nicht auf, aber sie sind schwieriger herzustellen und daher kostspieliger als die mit gebohrten Luftkanälen versehenen Meißel.As the typical modern chisel three so closed interlocking Have cones that no free space remains except at the circumference of the chisel can such wear is not caused by redirecting the centrally located air duct be prevented. Other known solutions therefore provide the air ducts into the cavities between the cutting edges near the circumference of the chisel relocate; This modification creates what are generally referred to as nozzle bits Chisel. These nozzle bits do not have these wear problems, but they do more difficult to manufacture and therefore more expensive than those with drilled air ducts provided chisel.

Die mit gebohrten Luftkanälen versehenen Meißel haben den Nachteil, daß die Querschnitte der Luftkanalbohrungen nur so geänderten Bedingungen angepaßt werden können, daß entweder in jede Bohrung eine Hülse eingesetzt wird oder die ursprünglichen Luftkanäle auf einen größeren Durchmesser erweitert werden. Die zuerst genannte Maßnahme ist zwar einfach durchzuführen, bedingt jedoch immer einen gewissen Zeitverlust. Die Aufweitung erfordert dagegen erhebliche Werkstattarbeit.The chisels with drilled air channels have the disadvantage that the cross-sections of the air duct holes are only adapted to changed conditions can be that either a sleeve is used in each bore or the original air ducts can be expanded to a larger diameter. The first The mentioned measure is easy to carry out, but always requires a certain amount Loss of time. The expansion, however, requires considerable workshop work.

Es sind bereits Rollenmeißel bekannt, die im untersten Abschnitt des Meißelkörpers eine die Gestängebohrung verlängernde Bohrung aufweisen, in der ein Einsatz angeordnet ist, der mit einer nach oben offenen Sackbohrung versehen ist, von deren unterem Ende schräg auf die Meißelrollen gerichtete Bohrungen mit verringertem Durchmesser abgehen, die eine Querschnittsverengung am Austrittsende des Spülungsstrahles darstellen. Weiter ist es bekannt, am unteren, offenen Ende des axial durch einen Rollenmeißel durchführenden Spülungskanals eine verhältnismäßig geringfügige Querschnittsverengung mit anschließender kegelförmiger Erweiterung vorzusehen.There are already roller bits known that are in the lowest section of the Chisel body have a rod bore extending bore in which a Insert is arranged, which is provided with an upwardly open blind hole, from the lower end obliquely directed towards the chisel rollers with reduced holes Departing diameter, which is a cross-sectional constriction at the exit end of the mud jet represent. It is also known at the lower, open end of the axially through a Flushing channel carrying out roller chisels has a relatively slight cross-sectional constriction to be provided with a subsequent conical expansion.

Bei Verwendung eines Teiles der gasartigen Spülung zur Kühlung und Freihaltung der Lagerräume der Meißelrollen ist es ferner bekannt, die Eintrittsöffnungen für die Zuführungskanäle mit Siebblenden oder Filtern abzudecken. Ferner ist es bei derartigen Rollenmeißeln bekannt, die Strömungsgeschwindigkeit in den Zuführungskanälen zu den Lagern durch Mittel in Gestalt von in den Kanälen angeordneten Kugeln herabzusetzen.When using part of the gaseous flushing for cooling and It is also known to keep the storage spaces of the chisel rollers free, the inlet openings for the supply channels to be covered with sieve screens or filters. Furthermore it is with such roller bits, the flow velocity in the feed channels is known through to the camps Means in the form of arranged in the channels Belittle balls.

Bei den zur vorliegenden Erfindung führenden Forschungsarbeiten wurde zuerst festgestellt, daß die den bekannten Meißeln eigene Schneidenabnutzung nicht durch Einführen von Gesteinspartikelchen mit der Luft durch das Bohrgestänge in den Meißel bedingt ist, sondern das Ergebnis von Turbulenzerscheinungen der Luft nach ihrem Durchgang durch den Meißel ist. Diese Luft verläßt den Meißel und stößt mit einer erheblichen Geschwindigkeit gegen die Schneidrollen und den Bohrlochboden. Durch diesen starken Luftstrom werden Bohrklein und Gesteinsstaub aufgegriffen und auf verschiedenen Turbulenzbahnen in die Räume zwischen die Schneiden, den Meißelkopf und den Bohrlochboden zurückgeführt, bevor diese Luft und das von ihr aufgegriffene Material in den Ringraum um den Bohrer eintritt und nach oben durch den um das Bohrgestänge vorhandenen Ringraum strömt. Kollidiert solch ein turbulenter Luftstrom mit dem eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden und aus den Luftkanälen des Meißels austretenden Luftstrom in dem Raum zwischen dem Boden des Meißelkopfes und den Schneidrollen, so wird das zurückgeführte Bohrklein heftig nach unten auf die obere Fläche der Schneidrollen geschleudert. Diese Wirkung kann mit dem Sandstrahlverfahren verglichen werden, und das Ergebnis ist eine beschleunigte Abnutzung der Schneidenstruktur, insbesondere in Richtung des Zentrums. Die Wirkung wird in abrasiven Formationen noch verstärkt. Obgleich die bisher bekannten Meißel unter der stillschweigenden Voraussetzung, daß am Bohrlochtiefsten außerordentlich hohe Luftgeschwindigkeiten erforderlich sind, konstruiert waren, wird gemäß der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Theorie diese Voraussetzung verworfen. Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, daß ein wirksames Abführen und Mitnehmen des Bohrkleins auch mit kleineren Luftgeschwindigkeiten erreicht werden kann. Bei einem Vergleich des Betriebsverhaltens der erfindungsgemäßen Meißel mit den bekannten, in zufriedenstellender Weise das Reinigen und Säubern des Bohrlochtiefsten durchführenden Konstruktionen muß als entscheidendes Kriterium das Aufrechterhalten etwa der gleichen Strömungsmenge beachtet werden.In the research leading to the present invention, first found that the cutting edge wear inherent in known chisels is not by introducing rock particles into the air through the drill pipe the chisel, but rather the result of turbulence in the air after their passage through the chisel is. This air leaves the chisel and strikes at a considerable speed against the cutters and the bottom of the borehole. This strong air flow picks up cuttings and rock dust and on different turbulence paths in the spaces between the cutting edges, the chisel head and returned to the bottom of the borehole before that air and that which it picked up Material enters the annulus around the drill bit and up through that around the drill pipe existing annulus flows. Such a turbulent airflow collides with the having a high speed and emerging from the air ducts of the chisel Air flow in the space between the bottom of the bit head and the cutting rollers, so the returned cuttings will be violently down onto the upper surface of the Cutting rollers spun. This effect can be compared to the sandblasting process and the result is accelerated wear of the cutting edge structure, especially towards the center. The effect is in abrasive formations reinforced. Although the previously known chisels under the tacit Prerequisite that extremely high air velocities at the deepest point of the borehole required will be constructed in accordance with the present invention underlying theory discarded this premise. The basic idea of the invention can be seen in the fact that an effective removal and removal of the cuttings also can be achieved with lower air velocities. When comparing the Operating behavior of the chisel according to the invention with the known, in satisfactory Wise the cleaning and cleaning of the borehole deepest executing structures Maintaining approximately the same flow rate must be the decisive criterion get noticed.

Hiervon ausgehend würde es naheliegend sein, die Luftmeißel gemäß der vorliegenden Erfindung aus den älteren, mit gebohrten Luftkanälen versehenen Meißeln zu entwickeln, indem man lediglich einen einzigen weiteren Luftkanal in der Achse vorsieht, der aber im Querschnitt größer ist als ein einfacher Luftkanal oder die zusammengefaßten mehreren Luftkanäle der bekannten Konstruktionen. Hierdurch würde in einfachster Weise jeder Druckabfall durch den Meißel vermieden werden und es trotz Aufrechterhalten der gleichen Strömungsmenge möglich sein, eine Pumpe mit reduzierter Druckleistung zu verwenden.Based on this, it would be obvious to use the air chisel according to of the present invention from the older ones provided with drilled air ducts Chisel by simply inserting a single additional air duct in the axis provides, but which is larger in cross-section than a simple air duct or the combined several air ducts of the known constructions. Through this any pressure drop through the chisel would be avoided in the simplest way and it will be possible to use a pump despite maintaining the same flow rate to use reduced printing capacity.

Während eine derart abgeänderte Ausbildung für Rollenmeißel mit abgedichteten Lagern praktisch möglich sein könnte, wäre sie nicht dazu geeignet, Luft zu luftgereinigten und -geschmierten Lagern zu führen, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Meißel verwendet werden. Untersuchungen bei solchen luftgereinigten und -geschmierten Lagern ergaben, daß ein Mindestdruckabfall über den Meißel von 1,05 kg/cm'-' erforderlich ist und daß 1,4 bis 2,1 kg/cmz oder mehr vorzuziehen sind. Um solch einen Druckabfall in den Lagern zu erreichen, ist es natürlich erforderlich, den gleichen Abfall in den der Zuführung der Luft unmittelbar auf die Bohrlochsohle dienenden Durchgängen zu erzeugen.While such a modified design might be practically possible for roller bits with sealed bearings, it would not be suitable for supplying air to air-cleaned and -lubricated bearings as used in the inventive bit. Investigations of such air-cleaned and -lubricated bearings indicated that a minimum pressure drop across the bit of 1.05 kg / cm2 is required and that 1.4 to 2.1 kg / cm2 or more is preferred. In order to achieve such a pressure drop in the bearings it is of course necessary to create the same drop in the passages serving to supply the air directly to the bottom of the borehole.

Es ist somit ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Meißel den gleichen Druckabfall über dem Meißel aufweisen und die gleichen Luftvolumen abgeben sollen wie die bekannten Konstruktionen, jedoch mit einer geringeren linearen Geschwindigkeit des austretenden Gasstromes an den axialen Bereichen, wo diese Gasströme die Schneidenflächen treffen. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Stauplatte im zentralen Durchgang des Meißels, die, soweit es die Konstruktion des Meißels erlaubt, von den Meißelrollen entfernt, vorzugsweise innerhalb des Gewindeanschlusses, angeordnet ist. Damit wird an einigen Punkten stromabwärts des Hochdruckbereiches, wo ein Teil zu den Lageröffnungen abgeführt wird, eine schnelle Divergenz des zentralen Luftstromes im erfindungsgemäßen Meißel erzielt. Diese Divergenz ist im Vergleich zu den im wesentlichen nicht divergierend ausströmenden Luftströmungen der bekannten Meißel groß, so daß der bei diesen bekannten Meißeln auftretende, durch Abschleifwirkung verursachte Verschleiß verhindert wird.It can thus be seen that the chisels according to the invention are the same Have pressure drop across the chisel and should deliver the same volume of air like the known constructions, but with a lower linear speed of the exiting gas flow in the axial areas, where these gas flows meet the cutting surfaces meet. According to the invention, this object is achieved by a stowage plate in the central Passage of the chisel, which, as far as the construction of the chisel allows, of removed from the chisel rollers, preferably within the threaded connection is. So that at some points downstream of the high pressure area, where a part is discharged to the bearing openings, a rapid divergence of the central air flow achieved in the chisel according to the invention. This divergence is compared to the im essential non-divergent outflowing air currents of the known chisels large, so that occurring in these known chisels, by abrasive action caused wear is prevented.

In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 im Aufriß einen Teilschnitt eines Rollenmeißels gemäß der Erfindung mit einem dargestellten Konus, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1 durch eine Kugeleinsetzbohrung und -dichtung, um den Luftfluß zu verdeutlichen, F i g. 3 einen Teilschnitt ähnlich dem in F i g. 1 durch eine andere Ausführungsform, bei welcher eine andere Konstruktion zum Verhindern des Einführens von Bohrklein in den Lagerkopf vorgesehen ist, F i g. 4 einen Teilschnitt gemäß F i g. 3 durch eint andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Verhindern des Eindringens von Bohrklein in die Lager und ebenso eine andere Düsenform, F i g. 5 einen Teilschnitt durch eine andere Abschirm- und Düsenkonstruktion, F i g. 6 einen Teilschnitt durch einen Meißelkopf mit Halterungsvorrichtungen für die Düse sowie eine abgeänderte Form der Ausströmöffnung.In the drawings, F i g. 1 in elevation a partial section of a Roller bit according to the invention with an illustrated cone, FIG. 2 one Cross section according to line 2-2 in FIG. 1 through a ball insert bore and seal, to clarify the air flow, FIG. 3 shows a partial section similar to that in FIG G. 1 by another embodiment in which a different construction for Preventing the introduction of cuttings into the bearing head is provided, F i g. 4 shows a partial section according to FIG. 3 by another embodiment of the device to prevent cuttings from entering the bearings and another as well Nozzle shape, Fig. 5 a partial section through another shielding and nozzle construction, F i g. 6 shows a partial section through a chisel head with holding devices for the nozzle and a modified shape of the discharge opening.

F i g. 7 eine Teildraufsicht auf die Ausführungsform gemäß F i g. 6, F i g. 8 eine Ansicht entsprechend F i g. 7, jedoch mit einer axialen Nut, die in den Meißelschaft anstatt in die Düse eingeschnitten ist, F i g. 9 einen Teilabschnitt entsprechend F i g. 6, jedoch mit einer stromabwärts liegenden Öffnung im Meißelkörper, F i g. 10 einen Meißelkörper mit zwei im Meißelkörper vorgesehenen Öffnungen, F i g. 11 eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung mit drei stromaufwärts liegenden getrennten Öffnungen, F i g. 12 und 13 verschiedene Ausführungsformen anderer Austrittsöffnungen, F i g. 14 die Formgebung einer stromaufwärts liegenden Öffnung, F i g. 15 und 16 eine andere Konstruktion, bei welcher die stromaufwärts liegende Öffnung nicht nur geteilt, sondern auch gegenüber der Meißelachse schräggestellt ist, wobei F i g. 15 eine Draufsicht auf die Öffnung und F i g. 16 ein Schnitt gemäß der Linie 16-16 ist, F i g. 17 und 18 eine andere Ausführungsform, bei welcher der die Öffnung bildende Teil gekrümmt ist, wobei F i g. 17 ein Längsschnitt gemäß der Linie 17-17 in F i g. 18 ist, F i g. 19 und 20 zwei andere Vorrichtungen zur Festlegung einer stromaufwärts liegenden Stauplatte im Meißelkörper, F i g. 21 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher nicht nur andere Mittel zur Zuführung der Druckluft zu den Lagerstellen vorgesehen sind.F i g. 7 shows a partial plan view of the embodiment according to FIG. 6, fig. 8 is a view corresponding to FIG. 7, but with an axial groove that cut into the chisel shaft instead of the nozzle, FIG. 9 a section according to FIG. 6, but with a downstream opening in the bit body, F i g. 10 a chisel body with two openings provided in the chisel body, F i g. Figure 11 shows a modified embodiment of the invention with three upstream separate openings, F i g. 12 and 13 different embodiments of other outlet openings, F i g. 14 shows the shape of an opening located upstream, FIG. 15 and 16 another construction in which the upstream opening not only divided, but is also inclined with respect to the chisel axis, where F i g. 15 a Top view of the opening and FIG. 16 is a section on line 16-16; F i g. 17 and 18 show another embodiment in which the one forming the opening Part is curved, where F i g. 17 shows a longitudinal section along line 17-17 in FIG G. 18 is, FIG. 19 and 20 two other devices for defining an upstream lying baffle in the chisel body, F i g. 21 a further embodiment of the Invention, in which not only other means for supplying the compressed air to the Storage locations are provided.

Der in F i g. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Rollenmeißel weist einen Meißelkörper 2 mit einem sich aufwärts erstreckenden kegeligen Schaft 3 zum Anschluß an die entsprechende Muffe in dem unteren Ende eines Bohrgestänges auf.The in F i g. 1 generally designated 1 roller bit has a Chisel body 2 with an upwardly extending tapered shank 3 for connection to the corresponding sleeve in the lower end of a drill string.

Vom Meißelkörper 2 erstrecken sich ein oder mehrere Stege 4 mit nach innen gerichteten Lagerzapfen 5, die einen äußeren Führungszapfen 6 aufweisen.One or more webs 4 also extend from the chisel body 2 inwardly directed bearing pins 5 which have an outer guide pin 6.

Den Führungszapfen 6 umgibt eine Büchse 7 aus widerstandsfähigem Material, und am unteren Ende des Führungszapfens ist ein Widerlager 8 aus dem gleichen Material angeordnet. Die Teile 7 und 8 sind mit Preßsitz in entsprechende Ausnehmungen der Meißelrolle 13 eingesetzt. Ein Rollenlager wird durch Rollen 9 gebildet, die in entsprechenden ringförmigen Nuten 10 und 11 des Lagerzapfens 5 und der Meißelrolle 13 vorgesehen sind. Durch in entsprechenden ringförmigen Nuten vorgesehene Kugeln 15 wird ein Kugellager gebildet. Diese Ausnehmungen und Nuten können als erweiterte Teile eines Lagerraumes 14 angesehen werden. Die Meißelrolle wird zuerst mit den Rollen 9 eingesetzt. Anschließend werden die Kugeln 15 durch die Kugeleinschiebbohrung 16 eingeführt. Das Entweichen der Kugeln 15 wird dadurch verhütet, daß man einen Stopfen 17 so weit in die Bohrung 16 einführt, bis dessen Ende 19 mit der entsprechenden Nut des Lagerzapfens 5 bündig abschließt. In dieser Lage wird der Stopfen 17 durch Schweißen am Steg 4 bei 18 festgelegt.The guide pin 6 is surrounded by a sleeve 7 made of resistant material, and at the lower end of the guide pin an abutment 8 is made of the same material arranged. The parts 7 and 8 are with a press fit in the corresponding recesses Chisel roller 13 used. A roller bearing is formed by rollers 9 shown in corresponding annular grooves 10 and 11 of the journal 5 and the chisel roller 13 are provided. By means of balls provided in corresponding annular grooves 15 a ball bearing is formed. These recesses and grooves can be called expanded Parts of a storage room 14 are viewed. The chisel roll comes first with the Rolls 9 used. The balls 15 are then pushed through the ball insertion hole 16 introduced. The escape of the balls 15 is prevented by one Plug 17 so far into the bore 16 until its end 19 with the corresponding The groove of the journal 5 is flush. In this position, the plug 17 is through Welding on web 4 set at 18.

Zwischen den Kugeln 15 und dem Teil des Stopfens 17, der unterhalb des Endes des sich von der Hauptöffnung 20 im Schaft 3 erstreckenden Kanals 25 liegt, ist ein Durchlaß vorgesehen. Dieser Durchlaß wird durch den ringförmigen Raum 28, der durch einen einen verringerten Durchmesser aufweisenden Teil 26 des Stopfens 17 gebildet wird, und den axial verlaufenden Raum 29 zwischen der Bohrung 16 und dem keilförmig ausgebildeten Teil 27 des Stopfens 17 (F i g. 2) geschaffen. Ein zusätzlicher, strichpunktiert gezeichneter Kanal 30 sowie weitere zusätzliche Kanäle können vorgesehen sein, um den Lagern Luft zuzuführen. Die verschiedenen Lager sind so ausgebildet, daß entsprechende Spalte zum Erreichen des Druckabfalls vorhanden sind. Im allgemeinen sind die Weiten und Längen solch eines Lagerraumes für eine ausreichende Reinigung und Kühlung bei einem Mindestdruckabfall von 1,05 bis 2,10 kg/cm2 berechnet, aber es ist offensichtlich, daß ein höherer Druckabfall günstiger ist.Between the balls 15 and the part of the plug 17 that is below the end of the channel 25 extending from the main opening 20 in the shaft 3 lies, a passage is provided. This passage is through the annular space 28, that by a reduced diameter portion 26 of the plug 17 is formed, and the axially extending space 29 between the bore 16 and the wedge-shaped part 27 of the plug 17 (FIG. 2) is created. A additional, dash-dotted line channel 30 and other additional channels can be provided to supply air to the bearings. The different camps are designed so that there are corresponding gaps to achieve the pressure drop are. In general, the widths and lengths of such a storage room are for one adequate cleaning and cooling with a minimum pressure drop of 1.05 to 2.10 kg / cm2 is calculated, but it is obvious that a higher pressure drop is more favorable is.

Die Anzahl und Größe der Meißelrollen kann verschieden sein. Im allgemeinen werden drei Meißelrollen verwendet, die gleichmäßig um die Achse des Meißels verteilt und so angeordnet sind, daß unterhalb des Bodens des Meißelkörpers 2 ein Raum 12 vorhanden ist. In diesen Raum wird von der Hauptöffnung 20 des hohlen Schaftes 3 der größte Luftfluß eingeführt.The number and size of the chisel rollers can be different. In general three chisel rollers are used, which are evenly distributed around the axis of the chisel and are arranged so that below the bottom of the bit body 2, a space 12 is available. In this space is from the main opening 20 of the hollow shaft 3 the greatest air flow introduced.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß am Boden des Meißelkörpers 2 eine große zentrale Bohrung 33 ausgefräst ist, in welche eine als Ganzes mit 40 bezeichnete Luftdüse eingesetzt ist. Diese Düse weist als Hauptteile eine zylindrische Wandung 41, eine obere, eine Öffnung 43 besitzende Platte 42 und einen nach außen erweiterten Siebteil 44 auf, der mit axialen Schlitzen 45 versehen ist, um einen Durchtritt der Luft in den Raum 46 zwischen der Bohrung 21 des Schaftes und der Düse 40 und von da aus über die Einlaßöffnungen 24 in die Kanäle 25 zu gestatten. Die Schlitze 45 sind eng und haben beispielsweise eine Breite von 3 mm, um zu verhindern, daß, abgesehen von sehr kleinen Partikelchen, Verunreinigungen in die Einlaßöffnungen 24 eintreten können.From Fig. 1 it can be seen that a large central bore 33 is milled out at the bottom of the chisel body 2, into which an air nozzle designated as a whole as 40 is inserted. This nozzle has as main parts a cylindrical wall 41, an upper plate 42 having an opening 43 and an outwardly widened sieve part 44 which is provided with axial slots 45 to allow the air to pass into the space 46 between the bore 21 of the Shaft and the nozzle 40 and from there through the inlet openings 24 into the channels 25. The slots 45 are narrow and have a width of 3 mm, for example, in order to prevent impurities, apart from very small particles, from entering the inlet openings 24.

Obwohl der nach außen erweiterte Siebteil 44 nicht unerläßlich ist, so verhütet er doch ein Eindringen von Schmutz in die Einlaßöffnungen in dem Fall, daß Wasser od. dgl. durch die Düse hochsteigt und Bohrklein oder anderes Material mit sich trägt, was besonders dann eintreten kann, wenn der Luftzufluß abgestellt wird.Although the outwardly widened sieve part 44 is not indispensable, it prevents dirt from entering the inlet openings in the event that that water or the like rises through the nozzle and cuttings or other material carries with it, which can occur especially when the air flow is turned off will.

Wird der Siebteil 44 verwendet, so ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Düse auf ihrem ganzen Umfang in der dargestellten Weise mit Schlitzen 45 versehen ist, sondern es können ein oder mehrere Schlitze in der Nähe jeder Einlaßöffnung vorgesehen sein. Die Anzahl der Schlitze ist nicht besonders kritisch, und es ist nur erforderlich, daß sie so ausgewählt werden, daß der Druckabfall zwischen dem Raum oberhalb der Düse und dem Raum 46 im wesentlichen bei Null liegt. Vorzugsweise ist jedoch die Konstruktion so ausgeführt, daß zahlreiche Schlitze 45 gleichmäßig im Abstand über den gesamten Umfang des oberen Endes der Düse verteilt sind. Diese Konstruktion ermöglicht es, eine Düse zu verwenden, die in ihrer nicht eingebauten Lage in der Höhe ihrer Berührungsstelle einen äußeren Durchmesser aufweist, der größer als der innere Durchmesser der Bohrung 20 ist. Dadurch ist in der eingebauten Düse an dieser Stelle eine kleine, normal zur Bohrung wirkende Kraft vorhanden, die sich einer Aufwärtsbewegung der Düse widersetzt.If the sieve part 44 is used, it is not absolutely necessary that the nozzle is provided with slots 45 over its entire circumference in the manner shown, but one or more slots can be provided in the vicinity of each inlet opening. The number of slots is not particularly critical and it is only necessary that they be selected so that the pressure drop between the space above the nozzle and space 46 is substantially zero. Preferably, however, it is constructed so that numerous slots 45 are evenly spaced around the entire circumference of the upper end of the nozzle. This construction makes it possible to use a nozzle which, in its non-installed position, has an outer diameter at the level of its contact point which is greater than the inner diameter of the bore 20 . As a result, there is a small force acting normal to the bore in the built-in nozzle at this point, which opposes an upward movement of the nozzle.

Die Düse 40 ist gegen eine nach unten gerichtete Bewegung durch eine gegen einen entsprechenden Vorsprung in der Bohrungswandung 21 anliegende Schulter 47 gesichert.The nozzle 40 is secured against downward movement by a shoulder 47 resting against a corresponding projection in the bore wall 21.

In der Nähe des Bodens des Meißelkörpers 2 konvergiert die Düsenwandung 41 zu der Fläche 49, erstreckt sich dann über einen kurzen geradlinigen Teil 50, welcher eine weite Öffnung 52 mit einem Durchmesser, der nur etwas kleiner als der der Hauptöffnung 48 ist, umgibt, und divergiert dann zu der Fläche 51. Die Düse kann auch die in F i g. 4 mit 40" dargestellte Ausbildung haben, bei welcher die Hauptöffnung 48 sich am unteren Ende der Düse im Querschnitt nicht ändert, oder die abgeänderte Ausführungsform 40 VI gemäß F i g. 12, bei welcher die Hauptöffnung 48 an ihrem unteren Ende 52 um den Winkel X nach außen divergiert. F i g. 13 zeigt eine F i g. 12 entsprechende Ausführungsform, wobei das Ende 52 der Hauptöffnung 48 um den Winkel X divergiert, aber die Konstruktionsweise gemäß F i g. 5 angewendet wird, bei welcher die Ausströmöffnung 52 anstatt durch die Düse durch den Meißelkörper selbst gebildet wird, wobei die Bohrung 33 mit einer eine Abwärtsbewegung der Düse verhindernden Schulter 53 versehen ist.In the vicinity of the bottom of the bit body 2, the nozzle wall 41 converges to the surface 49, then extends over a short rectilinear part 50 which surrounds a wide opening 52 with a diameter which is only slightly smaller than that of the main opening 48, and then diverges to the surface 51. The nozzle can also be the one shown in FIG. 4 with 40 ″ , in which the main opening 48 does not change in cross section at the lower end of the nozzle, or the modified embodiment 40 VI according to FIG. 12, in which the main opening 48 at its lower end 52 by the angle X diverges outwardly. F i g. 13 shows an F i g. 12 corresponding embodiment, the end 52 of the main opening 48 diverges by an angle X, but the manner of construction in accordance with F i g. 5 is applied, in which the outflow opening 52 instead of being formed by the nozzle by the bit body itself, the bore 33 being provided with a shoulder 53 preventing downward movement of the nozzle.

F i g. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei welcher die Düse 40' zwar keinen nach außen erweiterten Siebteil 44 gemäß F i g. 1 aufweist. Bei dieser Ausführungsform kann das Eintreten von Bohrklein in die Einlaßöffnungen 24 durch einen oder mehrere Schirme 35 verhindert werden, der oder die durch Heftschweißung bei 36 und 37 gehalten wird oder werden.F i g. 3 shows an embodiment according to the invention in which the nozzle 40 ' does not have an outwardly widened sieve part 44 according to FIG. 1 has. In this embodiment, cuttings from entering the inlet ports 24 can be prevented by one or more screens 35 held in place at 36 and 37 by tack welding.

Bei der Konstruktion gemäß F i g. 3 sind keine Mittel gezeigt, um eine Aufwärtsbewegung der Düse 40' zu verhindern. Die Düse kann aber durch ein Klebmittel oder vorzugsweise durch ein schnelles Auswechseln ermöglichende Mittel festgelegt sein, beispielsweise durch Federringe oder Stifte.In the construction according to FIG. 3 no means are shown to to prevent upward movement of the nozzle 40 '. The nozzle can, however, by an adhesive or preferably determined by means that enable rapid replacement be, for example by spring washers or pins.

F i g. 4 zeigt eine F i g. 3 entsprechende Ausführungsform, wobei jedoch ein flacher Schirm 38 auf das obere Ende der Stauplatte 42 aufgelegt ist, der beispielsweise durch eine Heftschweißung 39 an der Wandung 21 gehalten sein kann.F i g. 4 shows a fig. 3 corresponding embodiment, wherein however, a flat screen 38 is placed on the upper end of the stowage plate 42, which can be held on the wall 21, for example, by a tack weld 39 can.

Aus der Schraffur der verschiedenen Ausführungsformen der Düsen ist ersichtlich, daß die Düsen vorzugsweise aus Kunststoff bestehen. Es können aber auch Düsen aus Metall, wie beispielsweise Stahl und Aluminium, oder aus anderen Materialien verwendet werden. Es ist lediglich notwendig, daß die Düse ihre Form auch bei Drücken bis zu einem Maximum von 1.0,5 kg/cm2 beibehält, und zwar auch bei einem Temperaturanstieg bis auf etwa rund 150° C.It can be seen from the hatching of the various embodiments of the nozzles that the nozzles are preferably made of plastic. However, nozzles made of metal, such as steel and aluminum, or made of other materials can also be used. It is only necessary for the nozzle to maintain its shape even at pressures up to a maximum of 1.0.5 kg / cm2, even if the temperature rises to around 150 ° C.

Es ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen Düsen zum Auswechseln gegen eine auf Grund von Änderungen im Bohrbetrieb erforderliche Düse anderer Größe leicht durch die Hauptöffnung 20 im Schaft 3 entfernt werden können. Hierbei bildet die Konstruktion gemäß F i g. 4 eine Ausnahme.It can be seen that the nozzles described above are interchangeable against a different size nozzle required due to changes in drilling operations can be easily removed through the main opening 20 in the shaft 3. This forms the construction according to FIG. 4 an exception.

Es sind viele Abänderungen der dargestellten Düsenbauweise möglich, ohne von der grundsätzlichen Neuerung abzugehen, nämlich eine den Luftstrom drosselnde Platte mit einer vorbestimmten öffnung in einer beträchtlichen Entfernung stromaufwärts von der relativ weiten, am Boden des Meißelkörpers angeordneten Ausströmöffnung vorzusehen, und zwar wenigstens und vorzugsweise in einer Entfernung, die das Doppelte oder mehr als das Doppelte des Durchmessers der Hauptöffnung 48 beträgt. Die Bohrung der Hauptöffnung 48 sollte ebenfalls so groß wie möglich sein.Many variations of the nozzle design shown are possible, without departing from the fundamental innovation, namely one that throttles the air flow Plate with a predetermined opening at a considerable distance upstream from the relatively wide outflow opening located at the bottom of the bit body to be provided, at least and preferably at a distance that is twice as much or more than twice the diameter of the main opening 48. The hole the main opening 48 should also be as large as possible.

Soll die Ausströmöffnung etwas kleiner sein, so kann dies (s. die punktierte Linie 55 in F i g. 5) bei der Herstellung des weiten Durchgangs durch entsprechende Ausgestaltung dieses Durchgangs erreicht werden. In F i g. 5 sind für die Enden 24 der Kanäle 25 im wesentlichen rohrförmig ausgebildete Schirme 56 verwendet, deren äußere Enden geschlossen und mit einer Anzahl von Durchflußöffnungen 57 versehen sind.If the outflow opening is to be somewhat smaller, this can be achieved (see the dotted line 55 in FIG. 5) when producing the wide passage by correspondingly designing this passage. In Fig. 5, essentially tubular shields 56 are used for the ends 24 of the channels 25, the outer ends of which are closed and provided with a number of flow openings 57.

Bei Laboratoriumsversuchen mit einer in die Atmosphäre auspuffenden Düse 40 betrug der Durchmesser der Hauptöffnung 48 75 mm, die Platte 42 war 3 mm dick und die obere Öffnung 43 hatte einen Durchmesser von 30 mm in einem axialen Abstand von etwa 98 mm vom unteren Ende der Düse. An der unteren Öffnung 52 betrug der Querschnittswinkel mit der Düsenachse 45° für die konvergierende Fläche 49 und 30° für die divergierende Fläche 51. Die axiale Erstreckung dieser Flächen betrug 19 mm für die Fläche 49, 3,2 mm für die Fläche 50 und 25,4 mm für die Fläche 51. Der Durchmesser der unteren Öffnung 52 betrug 50,8 mm.In laboratory tests with a nozzle 40 venting to atmosphere, the diameter of the main opening 48 was 75 mm, the plate 42 was 3 mm thick and the top opening 43 was 30 mm in diameter at an axial distance of about 98 mm from the lower end of the nozzle . At the lower opening 52 the cross-sectional angle with the nozzle axis was 45 ° for the converging surface 49 and 30 ° for the diverging surface 51. The axial extension of these surfaces was 19 mm for the surface 49, 3.2 mm for the surfaces 50 and 25 .4 mm for surface 51. The diameter of the lower opening 52 was 50.8 mm.

Die derart ausgebildete Düse wurde mit Luft bei 2,1 kg/cm2 getestet, die genügend Wasser enthielt, um den ausfließenden Strom sichtbar zu machen. Die Strömungsmenge beim höheren Druck betrug 23 ms/min, und der eingeschlossene ebene Winkel zwischen den divergierenden Enden der Ausströmung betrug 26°. Eine Verringerung der Entfernung zwischen dem unteren Ende der Düse und der stromaufwärtigen Öffnung 43 auf 72,8 mm (etwas kleiner als die Bohrung 48) bedingt eine Verengung des ausströmenden Stromes zu einem im wesentlichen geraden, eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Strom.The nozzle designed in this way was tested with air at 2.1 kg / cm2, which contained enough water to make the flowing stream visible. the The flow rate at the higher pressure was 23 ms / min, and the included plane Angle between the diverging ends of the outflow was 26 °. A decrease the distance between the lower end of the nozzle and the upstream opening 43 to 72.8 mm (slightly smaller than the hole 48) causes a narrowing of the outflow Stream to a substantially straight, high velocity Current.

Diese Ergebnisse wurden denen, die mit den bekannten Einrichtungen durch Zuführen der gleichen Art von Luft durch einen einzigen Luftkanal durch den Boden des Meißelkopfes erzielt wurden, gegenübergestellt, beispielsweise durch Ausbauen der Düse 40 des Meißels 1 gemäß F i g. 1 und durch Verwendung eines Durchmessers von 30,1 mm für die gesamte etwa 50,8 mm betragende Länge der Wandung 33. Mit dem gleichen Druckabfall von 2,1 kg/em2 betrug die Durchsatzmenge stromaufwärts der Düse etwa 25,4 ms/min, und der eingeschlossene ebene Winkel des Ausströmens betrug nur 7°. Die hohe Ausströmgeschwindigkeit wurde bis zu einer Entfernung von 152 mm vom Ausströmende durch eine Abwandlung der geraden Bohrung in eine mit konvergierendem Eintritt und divergierendem Austritt oder beiden versehene Bohrung nicht wesentlich verringert.These results were those who used the known facilities by supplying the same type of air through a single air duct through the Bottom of the chisel head were achieved, compared, for example, by removing the nozzle 40 of the chisel 1 according to FIG. 1 and by using a diameter of 30.1 mm for the entire length of the wall 33, which is approximately 50.8 mm. With the the same pressure drop of 2.1 kg / em2 was the throughput rate upstream of the Nozzle was about 25.4 ms / min, and the included planar angle of discharge was only 7 °. The high discharge velocity was up to a distance of 152 mm from the outflow end by modifying the straight bore into one with a converging one Entry and diverging exit or both provided bore not essential decreased.

Betriebsversuche wurden ebenfalls mit der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform sowie mit bekannten, mit Luftbohrungen versehenen Meißeln durchgeführt, wobei in beiden Fällen in dem gleichen Horizontbereich einer mittelharten Eisenerzformation gebohrt wurde und identische 228-mm-Meißel verwendet wurden. Beide Meißel wurden mit einem Druckabfall von 2,2 bis 2,45 kg/cm2 benutzt.Operational tests were also carried out with the method shown in FIG. 1 shown Embodiment as well as carried out with known chisels provided with air holes, in both cases in the same horizon area of a medium-hard iron ore formation was drilled and identical 228 mm chisels were used. Both chisels were used with a pressure drop of 2.2 to 2.45 kg / cm2.

Die verwendete, der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform entsprechende ausbaubare Düse aus Kunststoff war mit einer oberen Bohrung 43 von einem Durchmesser von 16,6 mm, axialer Länge von 3,17 mm bei einem Abstand von 77,8 mm über dem Boden des Meißelkörpers versehen. Die untere Öffnung 52 hatte einen Durchmesser von 25,4 mm, eine axiale Länge von 3,17 mm und war 9,5 mm über dem Boden des Meißelkörpers angeordnet. Der Durchmesser der Hauptöffnung 48 betrug 30,1 mm. Mit diesem Meißel wurden 559 m mit einer Geschwindigkeit von 16,7 m/h und 60 bis 80 U/min bei einem Gewicht von 9000 bis 18 000 kg am Meißel gebohrt, bevor er an der Spitze so abgestumpft war, daß das Bohren unwirtschaftlich wurde. Untersuchungen des abgenutzten Meißels bezogen sich auch auf die Abnutzung der Schneidstruktur jeder der drei Meißelrollen.The one used, the one shown in FIG. The removable plastic nozzle corresponding to the embodiment shown in FIG. 1 was provided with an upper bore 43 with a diameter of 16.6 mm, an axial length of 3.17 mm at a distance of 77.8 mm above the bottom of the bit body. The lower opening 52 was 25.4 mm in diameter, 3.17 mm in axial length, and was located 9.5 mm above the bottom of the bit body. The diameter of the main opening 48 was 30.1 mm. This chisel 559 m were at a speed of 16.7 m / h and 60 to 80 U / min at a weight 9000-18000 kg at the chisel drilled before it was blunted at the tip so that the drilling has been uneconomical . Investigations of the worn chisel also related to the wear on the cutting structure of each of the three chisel rollers.

Der bekannte Meißel hatte drei 12,7 mm Durchmesser aufweisende, zentral auf dem Boden des Meißelkörpers auf einem Lochkreis von 19 mm Durchmesser angeordnete Bohrungen von gleichmäßigem Querschnitt. Dieser Bohrer bohrte lediglich 169 m mit einer Geschwindigkeit von 16,15 m/h bei gleichem Gewicht und gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit, bevor er bis auf den Punkt des unwirtschaftlichen Bohrens abgenutzt war. Die Untersuchungen ergaben, daß die Zähne an den äußeren Reihen der Schneide noch in der Lage gewesen wären, weiterzubohren, aber daß die Schneidenstruktur zum Zentrum aller der drei Meißelrollen einschließlich der Spitze der Rolle 1 durch Blaswirkung vollkommen abgenutzt waren. Ähnliche, vergleichende Untersuchungen mit der Konstruktion gemäß F i g. 1 zeigten Standdauern von 771 m und 883 m, während die nächsten vergleichbaren Meißel lediglich 370 m erreichten.The known chisel had three central ones, each 12.7 mm in diameter arranged on the bottom of the chisel body on a pitch circle of 19 mm diameter Holes of uniform cross-section. This drill only drilled 169 m a speed of 16.15 m / h equal weight and equal Speed of rotation before reaching the point of inefficient drilling was worn out. The tests showed that the teeth on the outer rows of the Cutting edge would have been able to continue drilling, but that the cutting edge structure through to the center of all three chisel rollers including the tip of roller 1 Blowing effect were completely worn out. Similar, comparative studies with the construction according to FIG. 1 showed standing times of 771 m and 883 m, while the next comparable chisels only reached 370 m.

Wenn es bei einer Formationsänderung wünschenswert ist, den Durchstrom bei gleichem Druckabfall zu erhöhen, wird die vorhandene Düse gegen eine eine größere stromaufwärtige Öffnung besitzende Düse ausgewechselt. Wenn andererseits der Wechsel zu einem höheren Druck bei gleicher Durchströmmenge erforderlich ist (alle Strömungsmengen beziehen sich auf Volumen unter normalen atmosphärischen Bedingungen), wird der Durchmesser der stromaufwärts liegenden Öffnung verkleinert. Sollen beide Größen, die Durchsatzmenge und der Druckabfall, vergrößert oder verkleinert werden, so kann ein Auswechseln sowohl erforderlich als auch nicht erforderlich sein. Dies hängt von der relativen Größe der Änderungen ab.If it is desirable during a formation change, the flow-through If the pressure drop is increased, the existing nozzle will be replaced by a larger one Upstream orifice having nozzle replaced. If on the other hand the change to a higher pressure with the same flow rate is required (all flow rates refer to volume under normal atmospheric conditions), the The diameter of the opening upstream is reduced. Should both sizes the flow rate and the pressure drop, can be increased or decreased, so can replacement may or may not be necessary. This depends on the relative size of the changes.

Offensichtlich hat der anfängliche Gasstrom, welcher aus der verengten stromaufwärtigen Öffnung 43 austritt, einen höheren inneren Druck als der Druck des Gases in der Hauptöffnung und beginnt daher, sich auszudehnen. Kann er sich ausreichend ausdehnen, um die Wandung der Hauptöffnung zu berühren, so dehnt sich der Bereich, in welchem er Berührung hat, schnell nach rückwärts aus, bis der austretende Strom im wesentlichen das Rohr ausfüllt. Die Möglichkeit, daß der austretende Strom sich ausdehnen wird, ist um so größer, je größer die Länge der Hauptöffnung ist.Obviously the initial gas flow resulting from the narrowed upstream port 43 exits, a higher internal pressure than the pressure of the gas in the main opening and therefore begins to expand. Can he expand enough to touch the wall of the main opening, so it expands the area in which he has contact, quickly backwards out until the exiting Stream essentially fills the tube. The possibility that the leaking stream will expand, the greater the length of the main opening.

Obwohl der Durchmesser der Hauptöffnung 48 klein genug sein muß, um eine anfängliche Berührung sicherzustellen, ist ein hoher Wert wünschenswert, da nur eine geringe weitere Divergenz des Gasstromes hinter dem Ausströmende oder der Bohrung der Hauptöffnung erfolgt. Der Druck des Gasstromes an diesem Punkt ist etwa gleich dem Druck des umgebenden Gases, und es ist, abgesehen von dem Reibungskanteneffekt, keine Divergenz vorhanden. Die divergierenden Enden gemäß den Konstruktionen in den F i g. 12 und 13 tragen diesem Effekt Rechnung und verwenden einen Winkel X in der Größenordnung 71/2 bis 30°, wobei ein Winkel von 15° anscheinend besser als beide Extreme ist.Although the diameter of the main opening 48 must be small enough to A high value is desirable, since ensuring initial touch only a slight further divergence of the gas flow behind the outflow or the The main opening is drilled. The pressure of the gas stream at this point is about equal to the pressure of the surrounding gas, and it is, apart from the friction edge effect, there is no divergence. The diverging ends according to the constructions in the F i g. 12 and 13 take this effect into account and use an angle X on the order of 71/2 to 30 °, with an angle of 15 ° apparently better than is both extremes.

Die weiteren obenerwähnten Versuche ergaben auch, daß verschiedene Ausführungsformen sich voll äquivalent verhalten. So zeigt F i g. 11 eine Draufsicht auf eine der in F i g. 7 dargestellten entsprechende Düse mit drei Öffnungen 43 von 14,68 mm Durchmesser, die in einer 6,3 mm starken Stauplatte 42 gleichmäßig auf einem einen Durchmesser von 19,05 mm aufweisenden Kreis angeordnet sind. Hiermit durchgeführte Untersuchungen ergaben die gleichen Ergebnisse wie mit einer einzigen Öffnung von der gleichen Flächengröße (25,4 mm Durchmesser).The other experiments mentioned above also showed that various Embodiments behave fully equivalent. Thus, FIG. 11 is a plan view on one of the in FIG. A corresponding nozzle with three openings 43 shown in FIG of 14.68 mm in diameter, which in a 6.3 mm thick stowage plate 42 evenly are arranged on a circle having a diameter of 19.05 mm. Herewith Tests carried out gave the same results as with a single one Orifice of the same area size (25.4 mm diameter).

Die Dicke der Stauplatte 42 ist hinsichtlich der Divergenzeffekte des Luftstromes unwesentlich. Formgebungen der stromaufwärtigen Öffnungen haben keine bemerkenswerten Wirkungen auf die Divergenz des die Düse verlassenden Luftstromes, jedoch wird hierdurch bei gleichem Druckabfall der Luftstrom gegenüber unbearbeiteten Öffnungen vergrößert. Aus diesem Grunde ist die Öffnung 43" in der Stauplatte 42" gemäß F i g. 14 mit einem Radius abgerundet, der die Hälfte der Stärke der Platte beträgt.The thickness of the baffle plate 42 is in terms of the effects of divergence the air flow is insignificant. Have shapes of the upstream openings no noticeable effects on the divergence of the air flow leaving the nozzle, however, with the same pressure drop, the air flow becomes unprocessed compared to this Enlarged openings. For this reason the opening 43 "in the baffle plate 42" according to FIG. 14 rounded with a radius half the thickness of the plate amounts to.

Die Öffnung oder Öffnungen brauchen nicht koaxial mit der Meißelachse zu liegen, aber es wird tatsächlich ein Anstieg der Divergenz des ausströmenden Stromes bei nicht koaxialen Öffnungen beobachtet. Aus diesem Grunde ist die Stauplatte 42"' gemäß den F i g. 15 und 16 mit zwei gleichmäßig im Abstand angeordneten, 12,7 mm Durchmesser aufweisenden Bohrungen 43"' versehen, die in einigen Fällen auch 16,6 mm Durchmesser aufweisen können und gegenüber der Vertikalen geneigt sind, jedoch zu dem durch ihre Mittelpunkte verlaufenden Kreis tangential verlaufen. Die Richtung der Schräge ist entgegengesetzt der Drehrichtung, und der Winkel Y betrug für verschiedene Düsen 20, 25 und 45°. In jedem Fall wurde ein Anstieg der Divergenz über die Divergenz für eine entsprechende, gerade verlaufende Bohrung beobachtet. Durch Anwenden von Öffnungen, welche den Raum 46 mit der Hauptöffnung 48 unterhalb der Stauplatte verbinden, wurde nur eine geringe oder gar keine Verbesserung beobachtet, gleichgültig ob solche Öffnungen radial und/oder in axialer Richtung geneigt zur Radialen bei gleichem Querschnitt verwendet wurden.The opening or openings need not be coaxial with the bit axis to lie, but there will actually be an increase in the divergence of the outflow Current observed at non-coaxial openings. This is why the baffle plate is 42 "'according to FIGS. 15 and 16 with two evenly spaced, 12.7 mm diameter bores 43 "'provided, which in some cases 16.6 mm in diameter and inclined to the vertical, but are tangential to the circle passing through their centers. the The direction of the slope is opposite to the direction of rotation, and the angle Y was for different nozzles 20, 25 and 45 °. In each case there was an increase in divergence observed via the divergence for a corresponding, straight bore. By using openings that the space 46 with the main opening 48 below connect the baffle plate, little or no improvement was observed, regardless of whether such openings are inclined radially and / or in the axial direction Radials with the same cross-section were used.

F i g. 6 bis 9 zeigen verschiedene Vorrichtungen zur Sicherung der auswechselbaren Düsen 401V und 40V gegen axiale Bewegungen. Solche Vorrichtungen sind bei der Konstruktionsform gemäß F i g. 6 erforderlich, da nur eine gerade Öffnung 20 in der Bohrung 21 in dem Meißelkopf 2 und dem Schaft 3 vorhanden ist, jedoch ist ersichtlich, daß die Befestigungsmittel gemäß den F i g. 6 bis 8 auch bei den vorhergehend beschriebenen Konstruktionen gemäß den F i g. 1 bis 5 verwendet werden können. In F i g. 6 ist der obere Teil der Düse mit einer Ausnehmung versehen, die einen mit den Lagereinlaßöffnungen 24 verbundenen Raum 46 bildet. Die sich bis über die Platte 42 erstreckende Wandung 59 weist in ihrem oberen Ende eine mit einer gleichen Nut 61 in der Wandung 21 der Schaftbohrung fluchtende Nut 60 auf. Ein Federring 62 liegt in den Nuten 60 und 61, die durch eine am Umfang der Wandung 59 vorgesehene axiale Nut 63 von oben zugänglich sind, durch die ein in entsprechende Löcher in den Ansätzen 64 des Federringes einfassendes Werkzeug zum Zusammen- und Auseinanderbau des Ringes eingeführt werden kann (s. F i g. 7).F i g. 6 to 9 show various devices for securing the interchangeable nozzles 401V and 40V against axial movements. Such devices are in the form of construction according to FIG. 6 is required because there is only one straight opening 20 in the bore 21 in the chisel head 2 and the shank 3, but it can be seen that the fastening means according to FIGS. 6 to 8 also in the above-described constructions according to FIGS. 1 to 5 can be used. In Fig. 6, the upper part of the nozzle is provided with a recess which forms a space 46 connected to the bearing inlet openings 24. The wall 59 extending beyond the plate 42 has in its upper end a groove 60 which is aligned with an identical groove 61 in the wall 21 of the shaft bore. A spring ring 62 lies in the grooves 60 and 61, which are accessible from above through an axial groove 63 provided on the circumference of the wall 59, through which a tool is inserted into corresponding holes in the lugs 64 of the spring ring for assembling and disassembling the ring can be (see Fig. 7).

F i g. 8 zeigt eine andere Möglichkeit für das Einsetzen des Werkzeuges durch einen in der Bohrungswandung angeordneten axialen Schlitz 65.F i g. 8 shows another possibility for inserting the tool through an axial slot 65 arranged in the wall of the bore.

Es ist offensichtlich, daß das obere Ende der Düse 40 IV gemäß F i g. 6 auch anders ausgeführt sein kann. Dies ist durch die gestrichelte Linie 64 in F i g. 6 angedeutet. Bei dieser Ausführung wird die Nut 60 vermieden, wobei der Ring 62 lediglich die Aufwärtsbewegung der Düse verhindert. Es müssen daher Vorkehrungen getroffen werden, um eine Abwärtsbewegung der Düse zu verhindern, wie beispielsweise in F i g. 9 gezeigt ist. Die Konstruktion gemäß F i g. 9 entspricht der in F i g. 6 gezeigten, jedoch mit der Ausnahme, daß die untere Öffnung 52 in einer dünnen, sich vom Meißelkopf 2 erstreckenden Platte 58' angeordnet ist.It is evident that the upper end of the nozzle 40 IV according to F i G. 6 can also be designed differently. This is indicated by dashed line 64 in Fig. 6 indicated. In this embodiment, the groove 60 is avoided, the Ring 62 merely prevents the nozzle from moving upward. It must therefore take precautions taken to prevent downward movement of the nozzle, such as in Fig. 9 is shown. The construction according to FIG. 9 corresponds to that in FIG. 6 shown, however except that the lower opening 52 is arranged in a thin plate 58 'extending from the chisel head 2.

Bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 6 bis 9 wird Luft mit dem stromaufwärts vorhandenen Druck den Lagereinlässen 24 durch eine Vielzahl von Durchlässen 66 durch die Wandung 59 zugeführt. Diese Durchlässe sind in ausreichender Anzahl im Abstand voneinander angeordnet und zahlreich genug, so daß sie von kleinem Durchmesser sein und daher als Sieb wirken können.In the embodiments according to FIGS. 6 to 9 becomes air with the upstream pressure passes the bearing inlets 24 through a plurality of passages 66 fed through the wall 59. These passages are in sufficient number spaced from each other and numerous enough that they are of small diameter and can therefore act as a sieve.

F i g. 10 soll lediglich zeigen, daß die obere Stauplatte 42' ebenso wie die Platte 58' vollkommen mit dem Meißelkopf aus einem Teil bestehen können. Während bei einer solchen Konstruktion die schnelle Auswechselbarkeit der vorherbeschriebenen Konstruktionen verlassen wird, zeigt sie doch den Erfindungsgedanken in seiner Grundform, nämlich eine stromaufwärtige Stauplatte, mit einer Durchflußöffnung, über welche im wesentlichen der gesamte Druckabfall erfolgt. Bei dieser Ausführungsform wird das Filtern der Lagerluft durch eingesetzte siebartige Abschirmungen erreicht, 56, wie dies im Zusammenhang mit F i g. 5 beschrieben ist.F i g. 10 is only intended to show that the upper stowage plate 42 'as well how the plate 58 'can be entirely in one piece with the chisel head. While with such a construction the rapid interchangeability of the previously described Constructions is abandoned, it shows the idea of the invention in its basic form, namely an upstream baffle, with a flow opening through which essentially all of the pressure drop occurs. In this embodiment the filtering of the internal air is achieved through the use of sieve-like shields, 56, as in connection with FIG. 5 is described.

In den F i g. 17 und 18 ist eine abgeänderte Ausführungsform 40V111 der Düse 40 gemäß F i g. 1 dargestellt, um zu zeigen, daß die Stauplatte 421V gekrümmt ausgebildet sein kann und daß die öffnungen 431V schräg mit verschiedenen Winkeln im Abstand voneinander unter unterschiedlichen Entfernungen von der Achse der Düse vorgesehen sein können. Auf diese Weise sind gemäß F i g. 18 die Öffnungen 431V, die mit den vertikalen Kanten der Zeichnung parallel liegen, näher an der Achse der Düse angeordnet als die, die etwa parallel zu den horizontalen Kanten liegen. F i g. 18 zeigt, daß jede Öffnung normal zu der gekrümmten Oberfläche der Platte 421V stehen kann.In the F i g. 17 and 18 is a modified embodiment 40V111 the nozzle 40 according to FIG. 1 to show that the baffle 421V is curved can be formed and that the openings 431V obliquely at different angles spaced from each other at different distances from the axis of the nozzle can be provided. In this way, according to FIG. 18 the openings 431V, that are parallel with the vertical edges of the drawing, closer to the axis of the nozzle than those that are approximately parallel to the horizontal edges. F i g. Figure 18 shows that each opening is normal to the curved surface of the plate 421V can stand.

F i g. 19 zeigt eine vereinfachte Form der Stauplatte 42V, die eine Ausnutzung der maximalen axialen Länge des Meißels gestattet. Bei dieser Ausführungsform besteht die gesamte Düse aus der Stauplatte 42V mit der Öffnung 43. Die Platte wird in der Wandung 21 des Schaftes 3 durch das dargestellte Gewinde oder durch andere Mittel, beispielsweise Federringe gemäß den Konstruktionen nach den F i g. 6 bis 9, gehalten. Bei dieser Ausführungsform fließt Luft durch eine Vielzahl von im Schaft 3 vorgesehenen Kanälen 25' zu den Lagern. Dies ist möglich, da ein Zwischenraum zwischen dem oberen Ende des Schaftes 3 und der unteren Fläche des Bohrgestänges vorhanden ist, in welche der Meißel 1 eingeschraubt ist. Es ist eine Vielzahl von im unteren Ende des Meißelkopfes konvergierenden, als Filter wirkenden kleinen Lagerluftkanälen 25' vorgesehen.F i g. 19 shows a simplified form of the baffle plate 42V, which allows the maximum axial length of the bit to be used. In this embodiment, the entire nozzle consists of the baffle plate 42V with the opening 43. The plate is in the wall 21 of the shaft 3 by the thread shown or by other means, for example spring washers according to the constructions according to FIGS. 6 to 9 held. In this embodiment, air flows through a plurality of channels 25 'provided in the shaft 3 to the bearings. This is possible because there is a gap between the upper end of the shank 3 and the lower surface of the drill string into which the bit 1 is screwed. A large number of small bearing air ducts 25 'which converge in the lower end of the chisel head and act as filters are provided.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 20 ist die Stauplatte 42V tiefer in der Bohrung des Schaftes 3 eingesetzt, und am oberen Ende der Öffnung 20 kann eine weitere Bohrung 22 vorgesehen sein. Eine Vielzahl von gegebenenfalls aus mehreren Abschnitten bestehenden Lagerkanälen 25" sind durch die Wandung der Bohrung 22 geführt.In the embodiment according to FIG. 20 the stowage plate 42V is lower inserted in the bore of the shaft 3, and at the upper end of the opening 20 can a further bore 22 may be provided. A multitude of possibly several Sections of existing bearing channels 25 ″ are guided through the wall of the bore 22.

F i g. 21 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Düse 401X verwendet wird, in welcher die Stauplatte 42V1 und die Öffnung 43V in der maximalen Entfernung oberhalb der am Boden des Meißelkörpers befindlichen Ausflußöffnung 52 angeordnet sind, wobei die Düse selbst im Meißel-Schaft durch besondere Mittel gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Düse 401X so geformt, daß ein Raum 46 gebildet wird, welcher mit den Einlaßöffnungen 24 der Lagerkanäle 25 in Verbindung steht, wobei die Wandung 41' einen äußeren Durchmesser hat, der kleiner als der äußere Durchmesser der Stauplatte 42V1 und der Bodenflansche 23 ist.F i g. 21 shows another embodiment of the invention in which a nozzle 401X is used in which the baffle plate 42V1 and the opening 43V are arranged at the maximum distance above the orifice 52 located at the bottom of the bit body, the nozzle itself through the chisel shaft special funds is held. In this embodiment, the nozzle 401X is shaped so that a space 46 is formed which is in communication with the inlet openings 24 of the storage channels 25, the wall 41 ' having an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the baffle 42V1 and the Bottom flange 23 is.

Der Raum 46 erstreckt sich nach oben bis zur Stauplatte 42 VI, und der Luftdurchfluß durch die Platte wird durch eine Vielzahl von Durchgängen 45' ermöglicht, die ausreichend klein gebohrt sind, um eine Filtrierung zu bewirken. Andererseits können aber auch die Durchgänge 45' weggelassen werden, und der Raum 46 kann mit dem Luftzufluß durch Bohrungen 25"' in Verbindung stehen, die durch den Schaft 3 verlaufen. Die Düse 401X wird im Schaft 3 durch ein Paar von radial angeordneten Stiften 32 gehalten. Die in F i g. 21 dargestellte Ausführungsform hat den Vorteil, daß die auswechselbare Düse sich nicht bis zum Boden des Meißelkörpers erstrecken muß.The space 46 extends up to the baffle plate 42 VI and the flow of air through the plate is made possible by a plurality of passages 45 'which are drilled sufficiently small to effect filtration. On the other hand, the passages 45 'can also be omitted, and the space 46 can be in communication with the air flow through bores 25''' which run through the shaft 3. The nozzle 401X is located in the shaft 3 by a pair of radially arranged pins 32 The embodiment shown in Fig. 21 has the advantage that the replaceable nozzle need not extend to the bottom of the chisel body.

Obgleich der Ausdruck »Düse« im vorhergehenden für das eine oder mehrere Stauplatten aufweisende Glied verwendet wurde, ist doch aus dem Vorstehenden ersichtlich, daß es sich hier nicht um eine Düse im üblichen Sinne mit einer bestimmt ausgebildeten Öffnung (divergierend, konvergierend oder Kombinationen davon) handelt.Although the term "nozzle" in the foregoing refers to one or more Member having baffle plates was used, it can be seen from the above, that this is not a nozzle in the usual sense with a definitely designed one Opening (diverging, converging, or combinations thereof).

Im weitesten Sinne umfaßt die Erfindung die Anordnung einer längsgerichteten, durch den Meißelkörper im wesentlichen zentral verlaufenden Hauptöffnung von erheblichem Durchmesser und Anordnen einer Loch- oder Stauplatte, welche eine relativ schmale Öffnung in dieser Hauptöffnung bildet, und zwar so weit wie möglich von dem unteren Ende dieser Hauptöffnung entfernt. Die die stromaufwärtige Öffnung bildende Stauplatte sollte so angeordnet sein, daß sie einen Zutritt des stromaufwärtigen Gases zu den Lagerköpfen des Meißels im wesentlichen zu seinem maximalen Druck ermöglicht, und die Öffnung einer solchen Platte oder Gliedes sollte einen möglichst kleinen Querschnitt aufweisen, so daß der Druckabfall durch die Öffnung gleich oder größer als der Mindestdruck ist, welcher erforderlich ist, um die Lager zu kühlen und zu reinigen.In the broadest sense, the invention includes the arrangement of a longitudinal, through the chisel body essentially centrally extending main opening of considerable Diameter and placement of a perforated or baffle plate, which is a relatively narrow one Forms opening in this main opening as far as possible from the lower one Removed from the end of this main opening. The baffle forming the upstream opening should be arranged so that they allow access of the upstream gas to the Bearing heads of the chisel essentially allows its maximum pressure, and the opening of such a plate or member should have as small a cross-section as possible have so that the pressure drop through the opening is equal to or greater than the minimum pressure is what is required to cool and clean the bearings.

Claims

Claims: 1. Roller bit for a drilling method working with gaseous mud and consisting of a bit body, a threaded connection for connection to the drill pipe and a central passage around which webs extend downwards which end in journals on which chisel rollers are rotatably mounted are, whose roller or ball bearings are connected through suitable channels with the central passage of the chisel above the chisel nozzle, characterized by a baffle plate (42) in the central passage (20, 48) of the chisel, which, as far as the construction of the Chisel allowed, removed from the chisel rollers, preferably within the threaded connection (3), is arranged.

2. Roller bit according to claim 1, characterized in that the central passage (20, 48) has a width that the whole, through the specified strength of thread connection (3) and chisel body (2) takes up available space.

3. Roller bit according to claim 2, characterized in that the outflow end of the passage (21, 33) axially after diverges at the bottom and the divergence angle is between 71 / z and 30 °.

4. Roller bit according to one of the preceding claims, characterized in that the outflow end of the passage (21, 33) is slightly narrowed.

5. Roller bit according to one of the preceding Claims, characterized in that the baffle plate (42) extends across a cylindrical nozzle (40) extending in the passage (33) removable in such Is arranged so that an annular space (46) is created around the nozzle (40) into which the inlets (24) of the bearing air ducts open.

6. Roller bit according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle (40) above the baffle plate (42) with an outwardly and upwardly extending Shield (44) is provided with a plurality of axially extending Slots (45) is provided.

7. Roller bit according to claims 5 and 6, characterized characterized in that the nozzle (40) extends to approximately the bottom of the passage (33) and has a downwardly diverging end (51, 52). B. roller bit according to claim 5, characterized in that the annular space (46) is constricted by a Part of the nozzle wall (41) is formed and with the upstream side of the Baffle plate (42) connected by openings (66, 45 ', 25 "j acting as a filter) stands. Publications considered: Austrian patent specification No. 178 610; U.S. Patents Nos. 2,661,932, 2,751,196, 2,814,464, 2,831,660, 2,855,182, 2,880,970.