DE1219425B

DE1219425B - Extension bits

Info

Publication number: DE1219425B
Application number: DES100844A
Authority: DE
Inventors: Karl-Guenther Bechem
Original assignee: Soeding & Halbach J C
Current assignee: Soeding & Halbach J C
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1965-12-08
Publication date: 1966-06-23

Description

Erweiterungsbohrmeißel Die Erfindung bezieht sich auf einen Erweiterungsbohrzneißel zum Abtragen von Gestein od. dgl. in Richtung eines freien Raumes mittels die Solile zum freien Raum hin abtragenden, die Sohle hinterschneidenden und in die Sohle eingreifenden, umlaufenden, einen oder mehrere Ringzahn/Ringzähne aufweisenden Schneidrollen.Expansion drill bit The invention relates to an expansion drill bit for removing rock or the like in the direction of a free space by means of the soliles removing towards the free space, undercutting the sole and engaging in the sole, revolving, one or more ring tooth / ring teeth having cutting rollers.

Beim Arbeiten mit solchen Schneidrollen hat es sich gemäß der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Auftreffpunkte der Schneidkanten der Schneidrollen in Abhängigkeit vom Scherwinkel des Gesteins vorzugsweise so angeordnet werden, daß der Winkel zwischen Wand und Sohle über 115°, aber vorzugsweise nicht über 140° liegt und der Abstand von Schneldkante zu Schneidkante bzw. Ringzahn zu Ringzahn von der Spaltkraft der Schneidkanten bzw. dem Andruck der Schneidrollen und von der Spaltbarkeit (Druck- oder Scherfestigkeit) des Gesteins derart abhängig gewählt wird, daß dieser als Vorgabe gekennzeichnete Abstand mindestens 30 mm, vorzugsweise jedoch nicht über 100 bis 150 mm beträgt.When working with such cutting rollers, it is according to the invention Turned out to be particularly advantageous if the points of impact of the cutting edges the cutting rollers are preferably arranged in this way as a function of the shear angle of the rock that the angle between the wall and the base is over 115 °, but preferably not is over 140 ° and the distance from cutting edge to cutting edge or ring tooth is too Ring tooth from the splitting force of the cutting edges or the pressure of the cutting rollers and so dependent on the fissibility (compressive or shear strength) of the rock it is chosen that this distance marked as a default is at least 30 mm, preferably but does not exceed 100 to 150 mm.

Ringverzähnte Schneidrollen greifen so zwischen Wand und Bohrlochsöhle bzw. in die Bohrlochsohle, daß das Material zum freien Raum hin unter keilende Kräfte gesetzt wird. Dieser Effekt läßt sich durch die erfindungsgemäße Anstellung der Schneidrollen sowie deren Abstufung und Abstände erwiesenermaßen wesentlich erhöhen, wobei eine Festlegung des Winkels innerhalb der angegebenen Grenzen unter besonderer Berücksichtigung des natürlichen Scherwinkels des Gesteins, welcher in direkter Proportion zur Gesteinsdruckfestigkeit steht, erfolgt.Ring-toothed cutting rollers grip between the wall and the borehole cavity or in the bottom of the borehole that the material to the free space under wedging forces is set. This effect can be achieved by employing the according to the invention It has been proven that cutting rollers as well as their gradation and spacing can be increased significantly, with a determination of the angle within the specified limits under particular Consideration of the natural shear angle of the rock, which in direct Proportion to the compressive strength of the rock takes place.

Der kleinste, angegebene Winkel von 115° wird dabei z. B. für verhältnismäßig weiches Gestein Anwendung finden, während bei härterem Gestein größere Winkel a zu wählen sind, wobei dann grobstückigeres Bohrgut anfällt.The smallest specified angle of 115 ° is z. B. for proportionate soft rock is used, while harder rock uses larger angles a are to be selected, in which case coarser cuttings are produced.

Im folgenden einige Beispielswerte für den Winkel a, die für eine bestimmte Art der nachfolgend aufgeführten Gesteinsarten ermittelt wurden: Schiefer .............. 115 bis 12A.° Sandstein ............. 120 bis 137° Granit, Gneis ......... 129 bis 140° Der Abstand von Ringzahn zu Ringzahn bzw. zwischen deren Schneidkanten ist dabei einerseits von der Spaltkraft der Schneidkanten abhängig und wird erfindungsgemäß von der Spaltbarkeit des Gesteins derart abhängig gewählt, daß die sogenannte Vorgabe bei hartem Gestein, d. h. entsprechend größeren Winkeln a klein, bei weichem Gestein, d. h. kleineren Winkeln « größer wird.The following are some example values for the angle a, which were determined for a specific type of the rock types listed below: Slate .............. 115 to 12A. ° Sandstone ............. 120 to 137 ° Granite, gneiss ......... 129 to 140 ° The distance from ring tooth to ring tooth or between their cutting edges depends on the one hand on the splitting force of the cutting edges and is selected depending on the splittability of the rock in such a way that the so-called default for hard rock, i.e. correspondingly larger angles a small, for soft rock , ie smaller angles «becomes larger.

Folgend aufgeführte Beispiele zeigen eine in Abhängigkeit vom Gestein optimal gewählte Vorgabe: Schiefer . . ............ 75 bis 100 mm Sandstein ............. ,50 mm Granit ................ 30 mm Zum Wählen der Vorgabe sind beispielsweise die Abstände der Ringe einer Schneidrolle veränderbar ausgebildet und die Schneidrollen selbst auswechselbar angeordnet.The following examples show an optimal setting depending on the rock: Slate. . ............ 75 to 100 mm Sandstone ............. , 50 mm Granite ................ 30 mm To select the default, for example, the distances between the rings of a cutting roller are designed to be changeable and the cutting rollers themselves are arranged to be exchangeable.

Der Grund für die erreichbaren Vorteile, der bei den Vorarbeiten zur Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens gefunden wurde, liegt darin, daß bei einer solchen Anstellung der Schneidrollen und Anordnung der Schneidzähne bzw. entsprechender Wahl der Vorgabe das zu brechende Gestein wesentlich leichter und grobstückiger abgetragen wird.The reason for the achievable advantages, which is part of the preparatory work for Development of the process according to the invention was found in the fact that such an employment of the cutting rollers and arrangement of the cutting teeth or corresponding Choosing the specification the rock to be broken is much lighter and more chunky is removed.

Um diesen Brecheffekt zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Stufen des von den übrigen Schneidrollen abzusprengenden Gesteins durch einen ringförmigen Schnitt zu entspannen.To increase this breaking effect, it is useful to increase the steps of the rock to be blasted off from the other cutters through an annular one Cut to relax.

Dies geschieht zweckmäßigerweise durch wenigstens eine je Ablaufbahn der in Vortriebsriehtung arbeitenden Bohrrollen zugeordnete, vorzugsweise ringverzahnte, einring- oder mehrringverzahnte Zusatzrolle, deren Achse im wesentlichen senkrecht zu der Achse der übrigen Bohrrollen und im wesentlichen parallel zur Bohrlochachse ist.This is expediently done by at least one for each drainage path preferably ring-toothed, assigned to the drilling rollers working in the propulsion direction single-ring or multi-ring toothed additional roller, the axis of which is essentially perpendicular to the axis of the remaining drill rolls and essentially parallel to the borehole axis is.

Indem diese Zusatzbohrrolle(n) senkrecht zur normalen Vortriebsrichtung gegen das Gestein angedrückt wird (werden), werden die Stufen des von den übrigen Bohrrollen abzusprengenden Gesteins durch den hierbei entstehenden ringförmigen Schnitt entspannt.By having this additional drill roll (s) perpendicular to the normal direction of advance is (are) pressed against the rock, the steps of the rest become Drill rolls of rock to be blasted off through the resulting relaxed ring-shaped cut.

Hierdurch wird praktisch die erfindungsgemäße Anstellung der Schneidrollen um 90° geschwenkt, so daß die Vortriebsrichtung dieser Zusatzbohrrollen, auf ein Bohrloch bezogen, ebenfalls nicht mehr in Achsenrichtung, sondern im wesentlichen radial erfolgt.This makes the adjustment of the cutting rollers according to the invention practical pivoted by 90 °, so that the direction of advance of these additional drilling rollers on a Borehole related, also no longer in the axial direction, but essentially takes place radially.

Durch diese Anordnung wird beispielsweise bei einem rotierenden Bohrkopf erreicht, daß dieser senkrecht zur Vortriebsrichtung verfahrbar, d. h. in jede Richtung steuerbar ist.With this arrangement, for example, in the case of a rotating drill head achieved that this can be moved perpendicular to the advance direction, d. H. in every direction is controllable.

Diese Steuerbarkeit ist insbesondere bei Horizontalbohrköpfen von großer Wichtigkeit, wenn Richtungskorrekturen vorgenommen werden müssen.This controllability is particularly important in the case of horizontal boring heads of great importance when direction corrections have to be made.

Das Erfindungsprinzip soll im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert werden, die erfindungsgemäß ausgebildete Bohrwerkzeuge zur Erweiterung eines Vorbohrloches zeigt.The principle of the invention is explained below with reference to the drawing the drilling tools designed according to the invention for expanding a pilot hole shows.

In F i g. 1 ist mit 1 das beliebig hergestellte Vorbohrloch wiedergegeben, das mit Hilfe einer Vielzahl von Rollenmeißeln 2 mit Ringzähnen 3, 4 und 5 auf die Weite 6 erweitert werden soll. Die Ringzähne 3, 4, 5 werden in ihrem gegenseitigen Abstand z. B. durch lose Abstandsringe 7 und 8 gehalten, die jedoch auch einstöckig mit den entsprechenden Ringzähnen ausgebildet sein können. Man erkennt aus der Zeichnung, daß .der Winkel a zwischen der beim Ausführungsbeispiel in der Bohrlochwandung liegenden Geraden 10 und der Bohrlochsohle 9 in der Größenordnung von 120° liegt.In Fig. 1 is shown with 1 the arbitrarily produced pre-drilled hole, which is to be expanded to the width 6 with the aid of a large number of roller bits 2 with ring teeth 3, 4 and 5. The ring teeth 3, 4, 5 are in their mutual distance z. B. held by loose spacer rings 7 and 8, which, however, can also be formed in one piece with the corresponding ring teeth. It can be seen from the drawing that the angle α between the straight line 10 lying in the wall of the borehole in the exemplary embodiment and the bottom of the borehole 9 is of the order of magnitude of 120 °.

In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgestalteten Bohrwerkzeuges dargestellt für etwas mildere Gesteinsformationen. Es läuft auf der Sohle 11, die nach der Zeichnung gegen die Vertikale geneigt ist, aber auch mit entgegengesetzter Neigung verlaufen und/oder Teile einer Kegel und Hohlkegelfläche oder ,teilfläche sowie einer Dach- bzw. Keilrinnenfläche bilden kann (s. auch F i g. 3). Hier sitzen die Ringzähne 12 bis 16 in größerem axialem Abstand voneinander und die Achse der Schneidrollen unter kleinerem Winkel zur Vertikalen, entsprechend dem angenommenen weicheren Gestein oder entsprechend höheren zur Verfügung stehenden Andrücken, das hier abgetragen werden soll. Mit 17 bis 20 sind Abstandsringe bezeichnet, von denen der Ring 18 beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel Teil einer Halterung ist.In Fig. 2 shows another embodiment of a drilling tool designed according to the invention for somewhat milder rock formations. It runs on the sole 11, which is inclined to the vertical according to the drawing, but can also run with the opposite inclination and / or can form parts of a cone and hollow cone surface or partial surface as well as a roof or wedge groove surface (see also Fig . 3). Here the ring teeth 12 to 16 sit at a greater axial distance from one another and the axis of the cutting rollers at a smaller angle to the vertical, corresponding to the assumed softer rock or correspondingly higher available pressures that are to be removed here. With 17 to 20 spacer rings are designated, of which the ring 18 is part of a holder in the illustrated embodiment.

F i g. 3 zeigt ein keilförmiges Schlitzwerkzeug, bei welchem vorzugsweise jeweils der Ringzahn einer Einringzahnrolle oder ein Ringzahn einer Mehrringzahnrolle auf der gleichen Linie auftreffen wie ein anderer Ringzahn einer weiteren Einring- oder Mehrringzahnrolle. Selbstverständlich können auch zusätzliche Diskenrollen am Tiefsten des Keiles eingesetzt werden. In F i g. 2 ist entsprechend auch das Abtragen einer Dach- oder Kegelform gezeigt.F i g. 3 shows a wedge-shaped slotting tool in which preferably in each case the ring tooth of a single-ring toothed roller or a ring tooth of a multi-ring toothed roller meet on the same line as another ring tooth of another single ring or multi-ring sprocket. Of course, additional disk rolls can also be used be used at the deepest point of the wedge. In Fig. 2 is also that Removal of a roof or cone shape shown.

Das Erfindungsprinzip ist selbstverständlich nicht auf das Erweitern von. Bohrlöchern beschränkt, sondern kann auch beim Erweitern von Schlitzen oder bei jeglichem Abtragen von Gestein od. dgl. Verwendung finden.The principle of the invention is of course not to extend from. Boring holes are restricted, but can also be used when expanding slots or for any removal of rock or the like. Use.

Auch eine solche Ausführungsform des Verfahrens läßt aus F i g. 1 sich erkennen, indem man die Bohrlochwandung 10 einer ebenen Wand gleichsetzt, längs der über die Sohle 9 das Gestein od. dgl. in den, freien Raum abgetragen werden soll, der dem Vorbohrloch 11 entspricht.Such an embodiment of the method can also be seen from FIG. 1 recognize each other by equating the borehole wall 10 with a flat wall, lengthways which od the rock or the like via the sole 9 into the free space which corresponds to the pilot hole 11.

Unter entsprechender Verlagerung der Achse des Bohrwerkzeuges und der Schneidkanten läßt sich nach dem gleichen Prinzip selbstverständlich auch ein Gesteinskegel oder eine Dachform abtragen.With a corresponding shift of the axis of the drilling tool and the cutting edge can of course also be inserted according to the same principle Remove rock cones or a roof shape.

Claims

Claims: 1. Extension drill bit with the borehole bottom for removing free space, undercutting the sole and engaging in the sole, revolving, one or more ring tooth / ring teeth having cutting rollers, thereby characterized in that once the points of impact of the cutting edges of the cutting rollers depending on the shear angle of the rock are preferably arranged in such a way that that the angle a between wall (10) and sole (9) over 115 °, but preferably not is over 140 °, and on the other hand the distance from cutting edge to cutting edge or Ring tooth to ring tooth from the splitting force of the cutting edges or the pressure of the Cutters and the cleavage (compressive or shear strength) of the rock is chosen dependently in such a way that this distance marked as a default is at least 30 mm, but preferably not more than 100 mm to 150 mm.

2. Device according to claim 1, characterized in that the rollers (2) in their inclination adjustable axes and / or ring teeth adjustable in their spacing (3 to 5 or 12 to 16).

3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized characterized in that the ring teeth of a multi-ring sprocket (3 to 5 or 12 to 16) by replaceable spacer rings (7, 8 or 17 to 20) are separated.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the points of impact of different ring teeth or the ring teeth several ring sprockets lie on a straight line.

5. Device according to one of the Claims 1 to 4, characterized in that: a plurality of single or multi-ring toothed rollers, which are arranged at an angle to one another, produce a wedge groove or a slot.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a A plurality of single or multi-ring sprockets are arranged so that they have a roof shape or remove a cone.