Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Strahldrehbohrkopf
für harte Gesteinsformationen, der mit seinem oben offenen Ende an dem drehbaren Bohrgestänge
befestigt ist, dem über das Gestänge eine unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, und
der an seinem unteren Ende eine Anzahl von auf die Bohrlochsohle gerichteten Düsen aufweist.The invention relates to a hydraulic rotary jet drill head
for hard rock formations, the one with its open top end on the rotatable drill rod
is attached, to which a pressurized liquid is fed via the rod, and
which at its lower end has a number of nozzles directed towards the bottom of the borehole.
DerErfindunggemäßPatentanmeldungP 14 33186.3
(deutsche Auslegeschrift 1 301 783) liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten hydraulischen Strahldrehbohrer
so zu verbessern, daß sie sich besonders zum Bohren in harten Gesteinsformationen eignen.The invention according to patent application P 14 33186.3
(German Auslegeschrift 1 301 783) is based on the task of the known hydraulic jet drills
to be improved so that they are particularly suitable for drilling in hard rock formations.
Gegenstand der Hauptpatentanmeldung 1 433 186 ist ein hydraulischer Strahldrehbohrkopf der eingangs
genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auslässe der Düsen in einer ebenen
Unterfläche des Bohrkopfes in unterschiedlichen Abständen vom Rotationsmittelpunkt angeordnet sind,
wobei die Anzahl der um den Rotationsmittelpunkt angeordneten Düsen mit größer werdendem Radius
zunimmt, und daß aus der Unterfläche ein sich nur über einen Teil derselben erstreckender massiver
Vorsprung mit ebener, aus verschleißfestem Material gefertigter Unterfläche nach unten ragt.The subject of the main patent application 1 433 186 is a hydraulic jet rotary drilling head of the initially
mentioned type, which is characterized in that the outlets of the nozzles in a flat
The lower surface of the drill head are arranged at different distances from the center of rotation,
the number of nozzles arranged around the center of rotation with increasing radius
increases, and that from the lower surface a massive one extending only over part of the same
Projection with a flat lower surface made of wear-resistant material protrudes downwards.
Die Zusatzpatentanmeldung 14 83 757.1-24 betrifft eine weitere Ausbildung des hydraulischen
Strahldrehbohrkopfes gemäß Patentanmeldung P 14 33 186.3, bei der die Düsen an der Unterfläche
des Bohrkopfes derart angeordnet sind, daß die aus ihnen austretenden hydraulischen Strahlen
beim Umlaufen des Bohrers aus der Bohrlochsohle ein mittleres Loch und eine Anzahl von konzentrischen
Rillen ausbohren, die durch schmale Gesteinsrippen voneinander getrennt sind.The additional patent application 14 83 757.1-24 relates to a further development of the hydraulic
Jet rotary drilling head according to patent application P 14 33 186.3, in which the nozzles on the lower surface
of the drill head are arranged in such a way that the hydraulic jets emerging from them
when rotating the drill from the bottom of the borehole a central hole and a number of concentric ones
Drill grooves that are separated from each other by narrow rock ribs.
Dabei ragen aus der ebenen Unterfläche des Bohrkopfes nach unten zwei Vorsprünge heraus, die
einerseits die Aufgabe haben, beim Bohren die Innehaltung eines bestimmten Abstandes der Düsen von
der Bohrlochsohle zu gewährleisten, und die andererseits die Aufgabe haben, die zwischen den von den
Düsen ausgebohrten konzentrischen Rillen stehenbleibenden dünnen Gesteinsrippen mechanisch abzutragen.
Bei der in dem genannten Patent dargestellten Ausführungsform sind die beiden Vorsprünge
mit kreissektorförmiger Querschnittsfläche mit einem Sektorenwinkel von etwa 67° ausgebildet
und auf der ebenen, kreisförmigen Unterfläche des Bohrkopfes einander gegenüber derart angeordnet,
daß sie mit ihren Spitzen auf den Rotationsmittelpunkt des Bohrers zu gerichtet sind und jede der
beiden radialen Kanten der Vorsprünge mit dem Radius des Bohrkopfes einen spitzen Winkel bildet.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß beim Umlaufen des Bohrers die beiden Vorderkanten der
Vorsprünge auf die kreisförmigen Gesteinsrippen eine Kraft ausüben, die eine nach außen vom
Rotationsmittelpunkt weg gerichtete Komponente aufweist, also in einer Richtung, in der die Gesteinsrippen eine geringere Zugfestigkeit aufweisen als
Druckfestigkeit in der Richtung senkrecht zu ihrem Radius.Two projections protrude from the flat lower surface of the drill head downwards
on the one hand have the task of maintaining a certain distance between the nozzles when drilling
to ensure the bottom of the borehole, and on the other hand have the task of acting between the
Nozzles drilled out concentric grooves to mechanically remove remaining thin rock ribs.
In the embodiment shown in the referenced patent, the two are protrusions
formed with a circular sector-shaped cross-sectional area with a sector angle of about 67 °
and arranged opposite one another on the flat, circular lower surface of the drill head in such a way that
that they are directed with their tips towards the center of rotation of the drill and each of the
two radial edges of the projections forms an acute angle with the radius of the drill head.
This training ensures that the two leading edges of the when rotating the drill
Projections on the circular rock ribs exert a force that is one outward from the
Has a component directed away from the center of rotation, that is to say in a direction in which the rock ribs have a lower tensile strength than
Compressive strength in the direction perpendicular to its radius.
Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Verbesserung des hydraulischen Strahldrehbohrkopfes
gemäß Patentanmeldung 1483 757, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Vorsprünge als Scherkörper ausgebildet sind, deren Abscherkante im spitzen
Winkel zur Achse der Gesteinsrippen verläuft.The invention relates to a further improvement of the hydraulic rotary jet drill head
according to patent application 1483 757, which is characterized
is that the projections are designed as a shear body, the shear edge of which is pointed
Angle to the axis of the rock ribs.
ίο In der Abbildung ist eine Draufsicht auf die
Unterfläche des Bohrkopfes 3 und der beiden Vorsprünge 1 und 2 dargestellt, die die erfindungsgemäße
räumliche Anordnung der Vorsprünge in bezug auf die Querschnittsfläche des Bohrkopfes 3 und die
Düsen 4 erkennen läßt.ίο The picture is a top view of the
Lower surface of the drill head 3 and the two projections 1 and 2 shown, the inventive
spatial arrangement of the projections in relation to the cross-sectional area of the drill head 3 and the
Nozzles 4 can be seen.
Die Düsen 4 sind auch bei diesem Bohrkopf so gerichtet, daß sie in die Bohrlochsohle ein mittleres
Loch und eine Anzahl von konzentrischen Rillen einschneiden, zwischen denen zunächst schmale,
ringförmige Gesteinsrippen stehenbleiben. Infolge der in der Abbildung gezeigten unsymmetrischen Anordnung
der Vorsprünge 1 und 2 auf der Unterfläche des Bohrkopfes 3 greift bei der Umdrehung des Bohr- f
kopfes der Abstandhalter 1 mit seiner Vorderkante an die äußeren und der Abstandhalter 2 mit seiner
Vorderkante an die inneren ringförmigen Gesteinsrippen mit einer erheblichen, nach innen gerichteten
und mithin auf die Seiten der Gesteinsrippen wirkenden Kraftkomponente an, also in einer Richtung, in
der die Rippen die geringste Zugfestigkeit aufweisen, wodurch das Abtragen der Gesteinsrippen durch die
Vorsprünge noch weiter erleichtert wird.The nozzles 4 are also directed in this drill head so that they have a middle in the borehole bottom
Cut a hole and a number of concentric grooves, between which initially narrow,
ring-shaped rock ribs remain. As a result of the asymmetrical arrangement shown in the figure
the projections 1 and 2 on the lower surface of the drill head 3 engage during the rotation of the drill f
head of the spacer 1 with its leading edge to the outer and the spacer 2 with its
Leading edge to the inner annular rock ribs with a substantial, inwardly directed
and therefore force components acting on the sides of the rock ribs, i.e. in one direction, in
which the ribs have the lowest tensile strength, whereby the removal of the rock ribs by the
Projections are made even easier.