DE1188527B

DE1188527B - Rotary drilling chisel

Info

Publication number: DE1188527B
Application number: DED36939A
Authority: DE
Inventors: Marcel Julien Verberckmoes
Original assignee: Diamant Boart NV SA
Current assignee: Diamant Boart NV SA
Priority date: 1961-06-05
Filing date: 1961-09-01
Publication date: 1965-03-11

Description

Drehbohr-Meißel Die Erfindung betrifft einen Drehbohr-Meißel, bei dem der Mittelpunkt des in seiner Stirnebene liegenden Spülkanals außerhalb der Rotationsachse des Bohrmeißels liegt.Rotary drilling bit The invention relates to a rotary drilling bit, at the center of the flushing channel lying in its frontal plane outside the The axis of rotation of the drill bit lies.

Man weiß, daß die der Rotationsachse eines Bohrmeißels benachbarte Zone im Laufe des Vortriebs viel schneller zerstört wird als der übrige Teil des Bohrmeißels, wenn die Rotationsachse im massiven Teil des Bohrmeißels verläuft.It is known that it is adjacent to the axis of rotation of a drill bit Zone is destroyed much faster than the rest of the Drill bit, if the axis of rotation runs in the solid part of the drill bit.

Es sind daher Drehbohr-Meißel konstruiert worden, bei denen dieser Tatsache Rechnung getragen ist. Bei einem bekannten Bohrmeißel ist eine kreisförmige Bohrung vorgesehen, deren Achse mit der Achse des Bohrmeißels zusammenfällt. Während der Bohrarbeiten bildet sich dann ein Bohrkern aus Gestein, der in kleine Stücke zerbrechen muß, damit er von dem Spülwasser an die Oberfläche befördert werden kann. In der Praxis kann man beim Durchbohren harter Gesteinsschichten feststellen, daß der Bohrkern nicht von selbst in kleine Stücke zerbricht, sondern daß er unterhalb der Spülwasserbohrung des Bohrers in Stücke zerbricht, welche zu groß sind, um durch das Wasser emporgespült zu werden, und welche durch ihre Ansammlung auf dem Bohrmeißel die Bohrungen für den Wasserdurchtritt verstopfen.Rotary drilling bits have therefore been designed in which this Fact is taken into account. One known drill bit is circular Bore provided, the axis of which coincides with the axis of the drill bit. While The drilling work then forms a core made of rock, which is broken into small pieces must break so that it can be carried to the surface by the rinse water. In practice, when drilling through hard rock layers, it can be seen that the core does not break into small pieces by itself, but that it breaks underneath the drill's flushing water hole breaks into pieces too big to get through the water being washed up, and what by their accumulation on the drill bit clog the holes for the water to pass through.

Um die Bildung eines Bohrkernes zu vermeiden, ist es weiterhin bekanntgeworden, in dem Bohrmeißel eine kreisförmige Bohrung exzentrisch zur Rotationsachse anzuordnen, wobei der Rand der Bohrung durch die Rotationsachse verläuft. Bei diesem Drehbohr-Meißel liegt somit die Achse der Spülwasserbohrung um einen Betrag exzentrisch in bezug auf die des Drehbohr-Meißels, der gleich dem Bohrungshalbmesser der Spülwasserbohrung ist. Bei der Verwendung eines so ausgebildeten Drehbohr-Meißels zeigt sich jedoch, daß die der Rotationsachse benachbarte Zone des Drehbohr-Meißels weiterhin schneller zerstört wird als der Rest des Meißels. Daran ändert sich auch nichts, wenn zwar, wie weiterhin bekannt ist, die Symmetrieachse des Bohrmeißels gegenüber der Rotationsachse des Bohrers um einen bestimmten Betrag versetzt ist, aber ein Punkt des zunächst konzentrisch zum Bohrer verlaufenden und dann im Bohrmeißel zum Austrittsende hin gekrümmten oder im Querschnitt verkleinerten Spülwasserkanals auf der Rotationsachse des Bohrers liegt. Auch bei diesen bekannten Drehbohr-Meißeln wird die der Rotationsachse des Bohrers benachbarte Zone schneller zerstört als der übrige Teil.In order to avoid the formation of a drill core, it has also become known to arrange a circular hole in the drill bit eccentrically to the axis of rotation, wherein the edge of the bore runs through the axis of rotation. With this rotary drill bit the axis of the flushing water bore is therefore eccentric in relation to an amount to that of the rotary drill bit, which is equal to the bore radius of the flushing water bore is. When using a rotary drill bit designed in this way, however, it becomes apparent that that the zone of the rotary drill bit adjacent to the axis of rotation continues to be faster is more destroyed than the rest of the chisel. Nothing changes about that, even if as is also known, the axis of symmetry of the drill bit relative to the axis of rotation of the drill is offset by a certain amount, but a point of the first concentric to the drill and then in the drill bit to the outlet end curved or reduced cross-section rinsing water channel on the axis of rotation of the drill lies. The axis of rotation is also used in these known rotary drilling chisels the adjacent zone of the drill destroyed faster than the rest of the part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehbohr-Meißel zu schaffen, der in seiner zentralen Zone nicht so schnell zerstört wird. Dabei wird die Ausbildung eines Bohrkernes in Kauf genommen, der aber von selbst in ausreichend kleine Stücke zerbricht, um durch das Spülwasser ausgeschwemmt werden zu können.The object of the invention is to provide a rotary drilling bit create that is not destroyed so quickly in its central zone. It will the formation of a drill core accepted, but that by itself is sufficient small pieces breaks so that they can be washed out by the rinse water.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rotationsachse des Drehbohr-Meißels in Abhängigkeit von der Härte des zu durchbohrenden Gesteins exzentrisch durch den Spülkanal in einem Abstand von dem ihm zunächst liegenden Punkt des Randes dieses Spülkanals hindurchtritt, und daß der Halbmesser des Spülkanals wenigstens das Doppelte dieses Abstandes beträgt. Bei dem Drehbohr-Meißel nach der Erfindung sind somit im Bereich der Umlaufachse keine Schneidelemente vorhanden, er unterliegt folglich auch keiner erhöhten Beanspruchung im Vergleich zu den übrigen Teilen.According to the invention, the object is achieved in that the axis of rotation of the rotary drilling bit as a function of the hardness of the one to be drilled Rock eccentrically through the flushing channel at a distance from the one closest to it Point of the edge of this flushing channel passes, and that the radius of the flushing channel is at least twice this distance. In the case of the rotary drill bit according to the According to the invention, there are no cutting elements in the area of the axis of rotation, consequently, it is not subject to any increased stress compared to the others Share.

An einem Zahlenbeispiel sei die Wahl des Abstandes der Rotationsachse von dem ihm zunächst liegenden Punkt des Randes des Spülkanals in Abhängigkeit von der Härte des zu durchbohrenden Gesteins erläutert: Im Falle eines sehr harten Gesteins, z. B. Quarzit, beträgt der kleinste Abstand zwischen der Rotationsachse und dem Rand der Spülwasserbohrung maximal 2 mm, während im Fall eines weniger harten Gesteins, z. B. Kalkstein, dieser Abstand maximal 6 mm betragen kann. Auf Grund dieser maximalen Dimension kann man sicher sein, daß der Gesteinsbohrkern, dessen Durchmesser zwischen 4 und 12 mm liegt, jederzeit in ausreichend kleine Stücke gebrochen wird, die dann durch den Wasserstrom ausgespült werden können, welcher aus dem freien Teil der den Bohrkern umgebenden Spülwasserbohrung austritt, wobei die zweite Bedingung, welcher der erfindungsgemäße Drehbohr-Meißel genügen muß, genau die Wirkung hat, um diesen Bohrkern eine Durchtrittsöffnung für das Spülwasser auszusparen, welche um so größer ist, je dicker der Bohrkern ist, und daß demzufolge dessen Bruchstücke dann auch dicker sein können.A numerical example is the choice of the distance between the axis of rotation of the point of the edge of the flushing channel lying next to it as a function of the hardness of the rock to be pierced: In the case of very hard rock, z. B. quartzite, is the smallest distance between the axis of rotation and the Edge of the flushing water hole maximum 2 mm, while in the case of less hard rock, z. B. limestone, this distance can be a maximum of 6 mm. Because of this maximum Dimension you can be sure that the rock core, the diameter between 4 and 12 mm, is broken at any time into sufficiently small pieces, which then can be flushed out by the stream of water flowing from the free part of the the flushing water borehole surrounding the drill core emerges, with the second condition, which the rotary drill bit according to the invention must suffice, exactly has the effect of leaving out a passage opening for the flushing water in this drill core, which is the larger, the thicker the drill core, and that consequently its fragments then can also be thicker.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Drehbohr-Meißel, welcher zum Bohren in einem sehr harten Gestein, z. B. Quarzit, geeignet ist, F i g. 2 einen Aaialschnitt entsprechend der Linie II-11 in F i g.1, F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Drehbohr-Meißel, welcher zum Bohren in einem weichen Gestein, z. B. Kalkstein, geeignet ist und F i g. 4 einen Axialschnitt entsprechend der Linie IV-IV in F i g. 3.Further features of the invention emerge from the following description the exemplary embodiments of the invention shown in the drawings in conjunction with the claims. It shows F i g. 1 is a plan view of a rotary drilling bit, which is used for drilling in a very hard rock, e.g. B. quartzite, is suitable, F i g. 2 shows a section along line II-11 in FIGS. 1 and 1. 3 a Top view of a rotary drill bit, which is used for drilling in soft rock, z. B. limestone, is suitable and F i g. 4 shows an axial section according to the line IV-IV in FIG. 3.

In diesen, vier Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile.In these four figures, the same reference numerals designate the same parts.

In den F i g.1 und 2 ist ein kreisförmiger Drehbohr-Meißel 2 dargestellt, dessen Achse mit 3 bezeichnet ist. Diese Achse verläuft im Inneren einer kreisförmigen Spülwasserbohrung 4, deren Achse mit 5 bezeichnet ist. Die Achse 3 des Drehbohr-Meißels hat von Punkt 6 des Randes 7 dieser Bohrung einen Abstand von 2 mm. Der Punkt 6 ist der Punkt dieses Randes, welcher der Achse 3 des Drehbohr-Meißels am nächsten liegt.In FIGS. 1 and 2, a circular rotary drilling bit 2 is shown, the axis of which is denoted by 3. This axis runs inside a circular flushing water bore 4, the axis of which is denoted by 5. The axis 3 of the rotary drill bit has a distance of 2 mm from point 6 of the edge 7 of this hole. Point 6 is the point of this edge which is closest to axis 3 of the rotary drilling bit.

Während lder.Bohrarbeit bildet sich durch die Rotation des Drehbohr-Meißels um seine Achse 3 ein Bohrkern aus Gestein, der durch strichpunktierte Linien dargestellt ist und mit 8 bezeichnet ist und dessen Durchmesser 4 mm beträgt: ,Dieser Bohrkern zesbfcht .während - der- Böhrarbeit . sicher in kleine @t4ke. , . .During the drilling work, the rotation of the rotary drilling bit forms around its axis 3 a drill core made of rock, which is represented by dash-dotted lines and is denoted by 8 and whose diameter is 4 mm: This drill core zesbfcht .during - the drilling work. safe in small @ t4ke. ,. .

Der Radius der Bohrung 4, d. h., der Abstand zwisuhen,den Punkten 5 und 6 in, der F i g. 1 beträgt das , 2;Sfache des Abstandes zwischen den Punkten 3 und 6. Es wird dadurch um den Bohrkern 8 eine Durchtritts-. 11 öffnung mit großem Querschnitt für das Spülwasser gebildet. Der freie Querschnitt für den Durchtritt des Wassers ist noch ausreichend, wenn der Abstand zwischen den Punkten 5 und 6 der F i g. 1 nicht weniger als das Doppelte der Entfernung zwischen den Punkten 3 und 6 beträgt. Der Abstand zwischen den Punkten 5 und 6 kann aber offensichtlich mehr als das 2,5fache des Abstandes zwischen den Punkten 3 und 6 betragen.The radius of the bore 4, ie, the distance between points 5 and 6 in FIG. 1 is .2; S times the distance between points 3 and 6. This creates a through hole around the drill core 8. 11 opening formed with a large cross-section for the rinse water. The free cross-section for the passage of the water is still sufficient if the distance between points 5 and 6 in FIG. 1 is not less than twice the distance between points 3 and 6. The distance between points 5 and 6 can obviously be more than 2.5 times the distance between points 3 and 6.

In den F i g. 3 und 4 ist ein kreisförmiger Drehbohr-Meißel gezeigt, dessen Achse 3 in einem maximalen Abstand von 6 mm vom Punkt 6 verläuft. Die Achse 5 der Bohrung 4 liegt 12 mm von diesem Punkt entfernt, d. h., sie hat davon einen Abstand, der gleich der doppelten Entfernung zwischen der Achse 3 und dem Punkt 6 ist. Sie kann aber auch noch weiter von diesem Punkt entfernt werden.In the F i g. 3 and 4 a circular rotary drilling bit is shown, whose axis 3 runs at a maximum distance of 6 mm from point 6. The axis 5 of the hole 4 is 12 mm away from this point, i. i.e., she has one of them Distance equal to twice the distance between axis 3 and the point 6 is. However, it can also be further removed from this point.

Der Bohrarbeiter kann leicht feststellen, welches der maximale Durchmesser des Bohrkerns einer bestimmten Gesteinsart ist, bei dem er noch in kleine Stücke zerbricht, sobald er sich im Inneren einer exzentrischen Bohrung 4 gebildet hat: In jedem Fall muß der Abstand zwischen den Punkten 3 und 5 im Maximum die Hälfte dieses Durchmessers betragen.The drill operator can easily determine which is the maximum diameter the drill core of a certain type of rock, which is still in small pieces breaks as soon as it has formed inside an eccentric hole 4: In any case, the distance between points 3 and 5 must be half as a maximum this diameter.

Claims

Claim: rotary drilling chisel in which the center of the in his The flushing channel lying on the face plane lies outside the axis of rotation of the drill bit, characterized in that the axis of rotation (5) as a function of the hardness of the rock to be pierced eccentrically through the flushing channel (4) at a distance from the point on the edge of this flushing channel which is closest to it, and that the radius of the flushing channel is at least twice this distance. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1090156; french U.S. Patent No. 1239,437; U.S. Patent No. 2,953,354.