DE1862012U

DE1862012U - Drehbohrmeissel, insbesondere blattmeissel.

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Publication number: DE1862012U
Application number: DE1962J0010401
Authority: DE
Original assignee: Jersey Production Research Co
Current assignee: Jersey Production Research Co
Priority date: 1962-03-24
Filing date: 1962-03-24
Publication date: 1962-11-15

Description

»Drehbohrmeissel, insbesondere Blattmeissel«.

Die Heuerung betrifft Brehbohrmeissel zum Bohren 'Von Bohrlöchern im Erdreich und insbesondere Blattmeissel mit verbesserten Blättern, welche die Kosten zum Bohren von Ölbohrungen, GJasbohrungen und ähnlichen Bohrlöchern herabsetzen und mit Hartmetalleinsätzen versehen sind, welche mit negativen Span- bzw. Freiwinkeln eingestellt sind, um. höhere Bohrgeschwindigkeiten und eine längere lebensdauer des Meisseis zu ermöglichen als mit den bisher erhältlichen Blattmeisseln erzielbar waren.

Die Verwendung von ßlattmeisseln für in der Öl- und Gasindustrie durchgeführte Drehbohrarbeiten hat in den letzten Jahren nachgelassen, was in erster Linie durch die kurze Bohrlebensdauer bedingt ist, welche normalerweise bei solchen Meissein besteht.

Die praktische Erfahrung hat gezeigt, daß bei vielen Formationen bzw. Gebirgen ein herkömmlicher -Blat-tmeissei zum Bohren von bestenfalls nur wenige loo Fuß verwendet werden kann, bevor ein Versagen der Blätter eintritt, ©er Meissel muß dann aus dem Bohrloch aufgeholt und ein _äneuer Meissel an seiner Stelle eingesetzt werden, wenn die Bohrarbeit fortgesetzt werden soll. Dies erfordert, daß das ganze Bohrzeug aus dem Bohrloch aufgeholt und Abschnitt für Abschnitt zerlegt wird, der alte Meissel vom untersten Abschnitt entfernt und durch einen neuen ersetzt wird und daß das Bohrzeug wieder zusammengebaut und in das Bohrloch eingelassen wird. Jedes solches Aufholen aus dem Bohrloch und erneute Einlassen beansprucht mehrere Stunden und ist daher sowohl kostspielig als auch zeitraubend. Um die Bohrkosten herabzusetzen, ist das Personal der Bohranlagen weitgehend zur Verwendung von Eollenkonusmeisseln übergegangen, welche eine beträchtlich längere Lebensdauer haben als die herkömmlichen Blaitmeissel. Dieser Wechsel wurde trotz des Fmstandes vorgenommen, daß die Beschaffungskosten des Rollenkonus-·, meissels normalerweise das Mehrfache eines Blattmeissels betragen.. Gegenwärtig ist die Verwendung von Blattmeissel weitgehend auf Bohrarbeiten beschränkt, welche in Formationen ausgeführt werden, in denen sehr weiche Tone und ähnliche plastische Materialien zum Verschmieren der Rollenkonusmeisseln führen, so daß öhr wirksamer Gebrauch ausgeschlossen ist.

Is wurden bereits viele Anregungen zur Erhöhung des Widerstandes der Blätter von Blattmeisseln gegen Verschleiß und Abrieb gegeben, um die nutzbare Le-bensdauer solcher Meissel zu verlängern. Bei den erfolgreichsten Blattmeisseln;werden Einsätze aus Wolframcarbid,

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einer Wolfr-amcarbidlegierung oder aus einem ähnlichen Hartmetall auf der Fläche der Blätter verwendet* Es wurde festgestellt, daß solche Einsätze normalerweise die lebensdauer eines Blattmeissels im Vergleich zu bestimmten anderen Hartmetallauflagen erhöhen, jedoch reicht die erzielte Verbesserung nicht in allen Fällen aus, um Blattmeissel mit jRollenkonusraeisseln wirtschaftlich konkurrenzfähig zu machen. Ein G*"und hierfür liegt darin, daß die Hartmetalleinsätze eine Neigung, zum Bruch haben und ganz oder teilweise von den Blättern verlorengehen können, wenn der.Meissel hohen Beanspruchungen ausgesetzt wird. Dieser frühzeitige Bruch der Hartmetalleinsätze stellt eine ernste Beschränkung der Bohrleistung des Meisseis dar und schließt normalerweise höchste Bohrgeschwindigkeiten aus, da das Bohrgewicht niedrig gehalten werden muß. Die Erhöhung der Lebensdauer, die auf diese fieise mit verschleißfesten Einsätzen, welche leicht brechen, erzielt wird, reicht nicht aus, die Vorteile des Sollenkonusmeisseis auszugleichen, der für Stoßbelastungen nicht so empfindlich ist.

Die Neuerung ist auf ein Blatt für Blattmeissel gerichtet, das den bisher verwendeten Blättern überlegen ist. Neuerungsgemäß wurde festgestellt, daß Blatter für Blattmeissel, die mit Hartmetalloder ähnlichen abriebfesten Einsätzen versehen sind, vrelche in die Vorderflächen mit negativen Freiwinkeln^; eingesetzt sind, eine beträchtlich längere "Lebensdauer haben und höhere Bohrgesohwindigkeiten zulassen, als es im allgemeinen mit den bisher erhältlichen Blättern möglich-war. Die Verblendung von Meissein, die mit solchen Blättern ausgerüstet sind, ermöglicht das Erzielen einer grösseren

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!Länge je Meissel, setzt die Zahl der Einlaß- und Ausho!vorgänge, welche während einer gegebenen Bohrarbeit vorgenommen werden müssen, herab und verringert die Zeit, die zum Bohren bis zu einer gegebenen Tiefe erforderlich ist. Die Gesamtwirkung ist eine wesentliche Herabsetzung der Gesamtbohrkosten in den Fällen, in Vielehen mit.einem Blattmeissel gebohrt werden kann* In vielen Gebieten und Formationen reicht diese Kostenverringerung aus, um vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus. einen Anreiz für die Verwendung von Blattmeissel anstelle von Rollenkonusmeisseln zu bieten.

Die durch die Neuerung ermöglichte· erhöhte Leistung wird am besten verständlich, wenn die Beanspruchungen betrachtet werden, welche normalerweise in einem Blatt eines Blattmeissels während eines Drehbohrvorgangs auftreten. Die Hartmetallauflage oder der Metalleinsatz an der Vorderkante eines solchen Blattes hat eine höhere Verschleiß- und Abriebfestigkeit als das Stahlauflagematerial und erstreckt sich daher gewöhnlich sehr geringfügig unter den Rest des Blattes. Es entsteht daher ein Freiwinkel zwischen dem Blatt und der Formation* Dieser Winkel beträgt gewöhnlich einige Bogenminuten, ist jedoch für eine vyirksame Leistung des Blattes sehr wichtig. Als Folge des Freiwinkels ist die Längsbeanspruchung am Blatt am unteren Ende ungleichniässig und viel höher im Einsatz an der Vorderkante als im Stahl-an der Hinterkante. Ss treten daher hohe senkrechte Druckkräfte in der Auflage bzw. im Einsatz auf, wenn auf den Meissel ein Gex^icht id.rksam wird. Diese Längsfcräfte führen zu hohen Scherbeanspruchungen innerhalb des; Bin"demat;erials':zwischen_:-dem Einsatz und dem~StahlkÖrper des Blattes undinnerhalb des; Hartmetalleinsatzes selbst.

Wenn der Meissel in Berührung mit der Formation zur Drehung angetrieben wird, werden zusätzliche Scherbeanspruchungen infolge der Längsbeaufschlagung und der ungleichmässigen Gewichtsverteilung auf den verschiedenen Blättern des Meisseis verursacht. Die Bindung zwischen dem Einsatz und dem gtahlkörper oder, der Härtmetallauflage bzw. des Einsatzes selbst kann daher einen Bruch erfahren» Da jeder Hiß oder Bruch, der an der Berührungsstelle zwischen dem Blatt und der Formation, an welcher die^Beanspruchungen am höchsten sind, eingeleitet wird, die Neigung hat, sich rasch fortzuflanzen, da der Biß spannungserhöhend wirkt, können grosse Volumen Hartmetall vom Einsatz.oder von der Auflage, verlorengehen» Dies führt zu einer starken Verringerung der !lebensdauer des Blattes durch eine HeraBisetzung des verfügbaren Hartmetall-Gesamtvolumens, wodurch die Bohrgeschwin-, digkeit nachteilig beeinflußt werden kann.

Die Verwendung von Einsätzen oder Auflagen, welche in die. Fläche bzw» an der Fläche des Blattes mit einem negativen Freiwinkel eingesetzt sind, ermöglicht, daß ein Teil der in den. Einsätzen auftretenden Längsbeanspruchung auf den Stahlkörper als Druckbeanspruchung übertragen wird, so daß die Seherbeanspruchungen innerhalb der Bindung zwischen dem Körper -und dem Einsatz und innerhalb des Einsatzes oder der Auflage selbst verringert werden. Durch die Verwendung einer Reihe solcher Einsätze wird, der Abstand, durch welchen sich Risse und Brüche fortpflanzen können, verengt, so daß jede auftretende Beschädigung lokalisiert werden kann. Das Ergebnis ist ein Blatt, das eine längere nutzbare Lebensdauer als herkömmliche Blätter mit -senkrecht gerichteten Einsätzen hat. Es--können .grQssere---.Meissel~ gewiehte verwendet werden, so daß höhere Bohrgeschwindigkeiten erreicht

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werden können, als bei herkömmlichen. Blättern normal ist.

Die harten abriebfesten Auflagen oder Einsätze, welche bei dem neuerungsgemässen verbesserten Blattmeisselblatt verwendet werden, können im wesentlichen aus einem Material mit einem Härtewert von über etwa 85 der Rockwell-Härte A bestehen oder aus kleinen teilchen eines solchen Materials hergestellt sein, welche in einer geeigneten Matrix dispergiert sind. Ss ist im allgemeinen vorzuziehen, Einsätze oder Auflagen der letzterwähnten Art zu verwenden. Die an der Unterseite einer solchen Auflage bzw. eines solchen Einsatzes freiliegenden Teilchen dringen einzeln in die Formation ein und erzeugen Gesteinsspütter,.welche in mancher Beziehung den bei der Zerspanungsarbeit von Metallen entstehenden Spänen ähnlich sind* Wenn die die Teilchen umgebende. Matrix sich abnutzt, können Spannungen auftreten, welche ausreichen,; Brüche in den einzelnen Teilchen zu verursachen. Bs werden ständig neue scharfe Sehneidkanten der - Formation dargeboten, so daß ein Blatt, das mit Auflagen oder "Einsätzen versehen ist, welche solche Teilchen enthalten, im wesentlichen selbstschärfend ist. Diese Selbstschärfung führt zusammen mit dem Umstand, daß die einzelnen Teilchen unter einem gegebenen Gewicht tiefer in die Formation eindringen als ein ganzes Kissen bzw.ein ganzer linsatz, der allein aus hartem abriebfestem Material zusammengesetzt ist, ..normalerweise zu etwas höheren Bohrgeschwindigkeiten als sie sonst erzielt werden können.

Es-kann eine. Vielfalt von harten abriebfesten Materialien mit . Hart eifert en über etwa 85 nach der Kock_we!i_.iiä_rte- A i*i &en Einsätzen verwendet werden. Geeignete Materialien sind beispielsweise

Diamantenteilehen und Carbide, sowie Boride von Wolfram, Titan, Tantal, Chrom, Silicium, Molybdän, Niob, uran, Vanadium und Zirkon. Die Boride und Carbide können je nach dem Herstellungsverfahren gegossen oder gesintert sein. Gesinterte Produkte, die von bestimmten dieser Materialien, insbesondere Wolframcarbid, abgeleitet worden sind, enthalten normalerweise zvyischen etwa 2 - etwa Io Gewichtsprozent lisen, nickel oder Kobalt, wodurch die Zähigkeit des Endproduktes erhöht und der Sintervorgang unterstützt wird. Zobalfe wird am häufigsten für diesen Zweck verwendet. Geeignete Carbide und Boride sind von verschiedenen. Quellen des Handels leicht erhältlich. Gemischte Carbide, insbesondere Legierungen aus ?<fol£ramcarbid mit kleinen Zusatzmengen von Tantalearbid, Titancarbid, Chromcarbid, Yanadiumcarbid oder Molybdäncarbid können ebenfalls vom Handel bezogen werden. Das gewählte Material hangt natürlich in einem .gewissen Grade von der Art der verwendeten Einsätze- ab.- Diamanten sind offenbar zur Verwendung nur in .Einsätzen zweckmässig welche in eine Matrix eingesetzte Teilchen enthalten, vfährend die Carbide und Boride für jede Art von Einsatz verwendet werden können. Wegen ihrer vergleichsweise geringen Kosten sind Metallcarbide für die Zwecke der Feuerung bevorzugt.

Teilchen zur Verwendung in Einsätzen vom Matrixtyp an den neuerungsgemässen Blättern.werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß. grosse Stücke einer geeigneten Carbid- oder Boridlegierung vermählen- oder gebrochen werden und" dann das Produkt gesiebt wird, um Teilchen Von den gewünschtettiÄbmessuiigen zu er-

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halten.. Bs xrarde festgestellt, daß auf diese Weise hergestellte eckige oder kantige Teilchen in der Matrix besser gehalten γ/erden als abgerundete oder kugelförmige Teilchen und'daß sie wirksamere Schneidelemente wegen ihrer scharfen Kanten bilden. Kantige !Teilchen brechen unter Bildung neuer Schneidkanten ivirksamer als Teilchen von regelmässiger Form.-

BIe Grosse der in den Einsätzen vom Matrixtyp verwendeten Teilchen stellt einen wichtigen Faktor für die Bestimmung der Bohrgeschwindigkeit und der. Verschleißfestigkeit der neuerungagemassen, solche Einsätze enthaltenden Blätter dar. Die Teilchen müssen ausreichend klein sein, um grobe Brüche und den dadurch verursachten, raschen Verlust des Schneidelementes zu verhindern, und müssen gleichzeitig ausreichend groß sein, damit sie der !Formation eine stark unrege!massige Schneidkante darbieten. Dieses letztere Erfordernis bedingt, daß die Teilchen wesentlich grosser sind als die. Grundkorngrosse in der zu bohrenden Formation. Im allgemeinen sollen die verwendeten Teilchen im Grössenbereich zwischen etwa I,l43o mm und etwa 6,35 i™ (o^o^ ^i! und 0,250 ")? bestimmt mit Hilfe eines Siebes mit kreisförmigen öffnungen, liegen. Die Verwendung von Carbid- und Boridteilehen von einem Grössenbereieh zwischen etwa 2,4l3o mm und etwa 3*937o M (o,o95 " ^Uil<i o»155 ") hat Meisselblättex« ergeben, die besonders hervorragende Bohreigenschaften und eine besonders hohe Verschleißfestigkeit haben, so daß Teilchen, die innerhalb dieses G-rössenbereiches liegen,barorzugt sind. Wenn Diamanten als Schneidelemente verwendet werden, werden normalerweise die Grossen am unteren Ende der Skala wegen der hohen Kosten grosser Diamanttelichen verwendet. Is ist vorzu-

ziehen, daß die verwendeten !Teilchen keine starken Grössenunterschiede aufweisen* da ein zu weiter Bereich in der Teilchengrösse ein enges zusammenpacken der Teilchen während der Herstellung des Meisselblattes ermöglichen und zu einer nicht einwandfreien Bindung der Teilchen in der Matrix führen können. Teilchen, welche sich in ihrer Grosse nicht mehr als um etxva I,l43o mm bis etwa l,651o mm (ο_?ο^5 ~ ο,οβ.5 ⁿ) verändern, sind im allgemeinen vorzuziehen. ':--."

Das Matrixmetall, das zur Halterung der Biamant-Carbid- oder Boridteilchen bei Einsätzen vom Matrixtyp verwendet wird, muß jedes der einzelnen Teilchen sicher in seiner Lage binden können und gleichzeitig verhältnismässigiiäh und verschleißfest sein. Die erforderlichen Eigenschaften können dadurch erreicht werden, daß in der Matrix eine Kombination eines fein verteilten Metallcarbüs oder -borids und eines zähen, verschleißfesten Bindem&talls verwendet wird. Diese.beiden-Bestandteile tragen zu den Gesamteigenschaften der Matrix bei. : -

Jedes der Metallcarbide oder -boride, welche in der Form von Teilchen zur Verwendung als Schneidelemente in Jjinsätaen vom Matrixtyp geeignet sind, kann auch in der .Matrixmetallznsamaiensetzung verwendet werden, (begossenes oder gesintertes Wolframcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid_r Legierungen von Wolframcarbid mit kleineren Mengen von Tantalearbid und Titancarbid, und Wolfram-Tantal- und Titanearbidlegierungen, welche geringe Mengen ~£fhromcärbid,: -Vanadiumcarbid, Molybdäncarbid,, Miobcarbid_r Uranearbid und Zirkoncarbid enthalten, sind bevorzugt. Die in der Matrix-

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metallzusammensetzung verwendeten Carbide und Boride werden in Form von feinen Pulvern verwendet, vorzugsweise im Grössenbereich von etwa o,lo^ mm lichte Maschenweite (15o mesh) bis etwa 4öo mesh nach, der Tyler-Siebtabelle. Zur Erhöhung der Benetzbarkeit dieser Carbid- oder Boridpulver durch das während der Herstellung des Meisselblattes verwendeten schmelzflüssigen Bindematerials wird vorzugsweise eine geringere Menge Elisen, pickel oder Kobalt in Verbindung mit. dem Carbid oder Borid verwendet. Es ist vorzuziehen, zwischen etwa Io - etwa 25 % Bisen, Uickel oder Kobalt zu verwenden und dieses in einer Kugelmühle mit dem Carbid- oder Boridpulver zu zerkleinern,, bis das gesamte Gemisch gründlich-vermischt und auf eine Grosse von 175 - 525 mesh zerkleinert worden ist. Sie Menge des hierbei verwendeten. Eisens, Wickels oder Kobalts ist von der in der ©arbid- oder Boridzusammensetzung selbst vorhandenen Menge unabhängig. . .

Das in der Matrixmetallzusammensetzung verwendete Bindemittel umfaßt ein oder mehrere Metalle bei Temperaturen unter etwa 1316 C (2%oo F), welche die Fähigkeit haben, im schmelzflüssigen Zustand die Diamant-, Carbid- oder Boridteilchen zu benetzen. HÖherschmelzende Metalle sind ?/egen. der nachteiligen Wirkungen hoher Temperaturen auf den Btahl oder die Diamant-, Carbid- oder Boridteilchen Während der Herstellung der Meisselblätter manchmal unbefriedigend. Geeignete Metalle zur Verwendung- in der Matrix sind unter anderem Kupfer, Kupfer-lfickel-Iiegierungen, die bis zu etwa $o % MLckel enthalten, Kupfer-Zink-Legierungen, die bis zu etwa 25 % Zink enthalten, Kupf er-Fic-kel^Zink-IregJerungen,. die bis zu etwa 2o % Hickel "^: und bis zu etwa 25 % Zink enthalten, Kupfer-Silicium-Ijegierungen,

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die bis zu etwa. 3 % Silicium enthalten, Kupfer-Silber-Legierungen, die bis zu et\ira 80 % Silber enthalten, Kupfer-Beryllium-Legierungen, die bis zu etwa 3 % Beryllium enthalten," Kupfer-Cadmium-Legierungen, die bis zu etwa l8 % Cadmium enthalten, und ähnliche Legierungen, die ZusatzBiengen, gewöhnlich weniger als etwa 2 % Bor, Sisen, Phosphor, Zinn u. dgl. enthalten, in ,diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die vorstehend genannten Metalle lediglich beispielsweise für diejenigen Metalle abgegeben sind, welche in der Matrix, als Bindemittel., verwendet werden können, und daß auch andere Metalle, welche die benutzten harten Teilchen .benetzen, und bei Temperaturen schmelzen, die unter denjenigen liegen, Vielehe für die Teilchen nachteilig sind, verwendet werden können.

Einsätze, welche Diamanten oder Teilchen aus einem Metallcarbidoder-borid enthalten, wie vorangehend beschrieben, können entweder nach einem Gieß- oder nach einem Sinterverfahren hergestellt werden. Wenn .ein-Gießverfahren angewendet wird, werden die pulverförmigen Metalle und Teilchen in eine Kohle- oder keramische Preßform gebracht und., nachdem die Preßform erhitzt worden ist, schmelzflüssiges. Gußmetall in die Zwischenräume zwischen dem Pulver und den Teilchen gegossen, um sie miteinander zu binden. Wenn ein Sinterverfahren angewendet wird, wird, ein Gemisch aus pulverigem Hartmetall, pulverigem Bindemetall und Hartmetall- oder Diamantteilchen in eine Preßform gebracht und einer Wärme- und Druckbehandlung ausgesetzt, um den fertigen Einsatz zu erhalten. Einsätze, die nach einem dieser ¥erfahrejn her gestell t-_rwer.den, kömren,: mit einem in der Preßform enthaltenen Heisselblattkörper unmittelbar gleichzeitig"mit ihrer Herstellung verbunden werden oder gesondert geformt und dann mit dem

Meisselblattkörper mittels einer zugf e.sten Kupf erb as is -Fi ekel -Mangan- oder Zinklegierung haftend verbunden v/erden, linsätze, die völlig aus Wolframcarbid oder einer ähnlichen Har tantallegierung zusammengesetzt sind, können.-in ähnlicher Weise hergestellt werden. Verfahren zur Herstellung Und Anordnung von Hartmetall- und diamanthaltigen Überzügen, Auflagen und Einsätzen sind ausführlich in der Patent- und technischen Literatur beschrieben und sind dem Fachmann vertraut. ■ .

Der in den neuerungsgemässen Blattmeisseln verwendete Meisselblattkörper kann aus einem legierten Stahl mit niedriger Äbriebfestigkeit durch Bearbeitung aus einem Stahlblock hergestellt oder durch Sintern pulverigen Stahls unter Wärme- und Bruckanwendung in einer geeigneten Preßform gebildet werden· Beispiele von zur Verwendung für die Herstellung von Meisselblattfcörpern geeigneten Stählen sind Stähle mit der Bezeichnung iISl331o, ÄISl862o und AISI2517. Weitere für die Zwecke der Neuerung ebenfalls geeignete Stähle können vom .Fachmann ohne xveiteres entwickelt werden. Die Abmessungen des Meisselblattkörpers hängen in hohem Maße von dem, besonderen Meissel ab, für welchen das. Meisselblatt bestimmt ist. Der Meisselblattkörper muß am Umfang ausreichend dick sein,' damit er den Druckbeanspruchungen Widerstand leisten kann, die auf ihn wirksam werden, wenn ein Gewicht auf dem Meissel Tiirkt, sollte jedoch nicht dicker als erforderlich sein, oiamit die 'notwendige Festigkeit vorhanden ist. Die ^icke hängt natürlich- in einem gewissen Maße von der Länge des Meisselblattes ab.. Im allgemeinen werden Meisselblätter mit einer Gesamtdicke- zwischen etwa 12 _r 7 cm (1/2«) -und etwa 5'8,1 ~$ß. (11/2 *') verwendet.. :_: = Die radiale Breite des Meisselblattes hängt in erster Linie von dem

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Durchmesser des Meisseis,'mit dem es verwendet werden soll, ab.

Die in den neuerungsgemässen Meisselblättern verwendeten Hartmetalloder diamant haltigen-'Einsätze werden mit dem Meisselblattkörper so verbunden, daß ein negativer preiwinkel von etwa 5 etwa 3o erhalten wird. Negative Freiwinkel zwischen etwa 5 etwa 15° sind bevorzugt. Die Auflagen oder Einsätze werden normalerweise in Schlitze oder Ausnehmungen in der Fläche des Meisselblattes eingesetzt und sind vorzugsweise an der Durchmesserkante freiliegend, um das Säumen des Bohrloches zu unterstützen. Die Schlitze oder Ausnehmungen können schräg nach unten zur Vorderkante des Meisselblattes verlaufen,, um den in diesem angeordneten Einsätzen einen negativen IPreiwinkel zu geben. Jedes Meisselblatt kann eine Anzahl von in senkrechtem Abstand voneinander beündliehen Einsätzen anstelle eines bisher normalerweise verwendeten einzigen Einsatzes enthalten. Durch die Verwendung mehrerer Einsätze, werden Risse oder Brüche, die entstehen können, lokalisiert und wird der Verlust grosser Stücke des abriebfesten Materials infolge solcher Risse oder Brüche verhindert. Ils ist vorzuziehen, daß sich jeder Einsatz über eine Strecke von etwa 6,35 mm ( 1/4 " ) bis etwa 38,1 mm (1 1/2 ») längs der senkrechten Achse des Meisselblattes erstreckt und daß die-einzelnen Einsätze einen Abstand von etwa o,79 ^m. (I/32. M) bis etwa 6,35 mm (1/4 ^f|) in senkrechter Sicntung Voneinander" haben» Die Zahl der Einsätze hängt natürlich von der Länge des Meisselblattes ab. Sie neuerungsgemässen fieisselblätter können entweder mit'abgestützten oder nicht abgestützten Blattmeissein verwendet \verden. Msiaselblätter /für' .gewöhnliche "Blattmeissel der letzterwähnten Art, haben normalerweise eine Länge von -etwa 2,5 cm

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bis etwa Io era (1 " bis h «) und enthalten gewöhnlich etwa 2. -etwa Io Einsätze. Meisselblatter zur Verwendung mit abgestützten Blattmeissein, welche eine" Abstützung haben, die sich um die Meisselblatter herum, wenn sich diese abnutzen, nach oben bewegen oder nach oben bewegt werden, können wesentlich langer sein und eine entsprechend grössere Anzahl von Einsätzen enthalten»

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die der Formation während der Bohrarbeit dargebotene Sinsatzquerschnittsfläche die. Meisselblattleistung beeinflußt, "Wenn die Einsätze zu gro.ß sind, sind im allgemeinen niedrige Bohrgeschwindigkeiten die Folge. Wenn andererseits die Einsätze zu klein sind, ergeben die Meisselblatter höhere Bohrgeschwindigkeiten, nützen sich jedoch rasch ab. Versuche haben gezeigt, daß im allgemeinen die jeweils mit der Formation in Berührung befindliche Einsatzgesamtfläche im Bereich von etwa 2 - etwa Io % liegen soll und vorzugsweise zwischen etwa J % und etwa 6 % der Querschnittsfläche des Bohrloches betragen soll. Die tatsächlichen Abmessungen des-Einsatzes hängen natürlich von dem Durchmesser des Meisseis und der Zahl der an ihm vorgesehenen Meisselblatter ab. Die Sinsatzabmessungen lassen sich für die bei einem besonderen Meissel zu verwendenden Meisselblatter.leicht berechnen. Die neuerungsgemässen Meisselblatter können an voll kalibrierten Meissein mit zwei, 3) ^ oder mehr Meisselblattern sowie bei ICernbohrmeisseln verwendet werden, die mit mehreren Meisselblättern versehen sind.

Für das Erzielen einer höchstmöglichen Meisselhlattlebensdauer ohne daß dies auf Kosten der Bohrgeschwindigkeit geschieht, ist 'es vorzuziehen, dafiTdie anöden neuerungsgemässen Meisselblättern

verwendeten Einsätze verhältnismässig dünn an der Innenkante des Meisselblattes sind und daß sie zur Aussenkante in der Dicke zunehmen. Hierdurch wird ein Ausgleich für den grösseren Abstand, über welchen sich der äussere ^eil des Meisselblattes bewegt, wenn sich der Meissel dreht, geschaffen. Ein zweckmässiges Mittel für die Konstruktion der Einsätze besteht darin, sie so zu verjüngen, daß sie in ihrer Dicke über ihre Breite mit einem Winkel zwischen I.30' und etwa 6 abnehmen. Sine Eeihe von einzelnen Einsätzen von zunehmender Dicke kann über die Fläche des Meisselblattes anstelle eines einzigen Einsatzes vorgesehen werden. Da die maximale Meisselblattabnutzung normalerweise an der Aussenkante des Meisselblattes aufliegt, liegen die Einsätze normalerweise an .-der Aussenkante frei und erstrecken sich halbwegs oder weiter zur Hinterkante des Meisselblattes. Diamanten können in das Meisselblatf oder in der Hähe der Aussenkante eingesetzt werden, um den Widerstand des Meisselblattes gegen Verschleiß und Abrieb noch .weiter zu erhohen. _ . ■

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Aufriß eines festen Blattmeissels mit. Meisselblättern,- die mit Einsätzen vom Matrixtyp versehen sind, welche neuerungsgemäß mit einem negativen Freiwinkel eingesetzt sind· " . =

Fig. 2 einen senkrechten Aufrjiß des in._I*ig.· 1 gezeigten Meissels, - jedoch^: um 9° verdreht 1 " -' ■ -" .-" - .,." "■' ^

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Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 1 und 2 gezeigten Meisseis von untenι

Fig. k einen senkrechten Aufriß eines Meisseis mit abgestuften Meisselblättern, welche Einsätze mit negativen Freiwinkeln enthalten, die aus Auflagen ams gesintertem Wolframcarbid bestehenj .

Fig. 5 einen senkrechten Aufriß des' in Fig. Λ -gezeigten Meisseis, jedoch mit einem Winkel von 9o° verdreht;

Fig. 6 eine Ansicht des in Fig. h und 5 gezeigten"Meisseis von unten»

Fig. 7 einen senkrechten Aufriß eines.Meisselblattes, der Einsätze mit negativem Freiwinkel enthält, die zur "Verwendung mit einem verlängerbaren Blättmeissel bestimmt sind5

Fig. 8 einen senkrechten Aufriß des in Fig. 7 gezeigten Meisselblattes, jedoch um 9o verdreht, und

Fig. 9 eine Ansicht des in Fig. 7 und 8 gezeigten Meisselblattes im Schnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 7*

Jn Fig. 1 bezeichnet 11 einen im wesentlichen zylindrischen Stahl-Blattmeisselkörper. mit einer an ihrem oberen Ende erweiterten Öffnung 12« Die Öffnung 12_,ist mit .einem Innengewinde 13- zur Bildung, einer Standard-Ayi-Zugverbindermuffe versehen. Der Körper enthält

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einen nicht voll gezeigten Innenkanal, durch welchen Bohrflüssigkeit nach unten aus dem Bohrzeug geleitet werden kann, mit dem der Meissel verbunden ist, wobei die Bohrflüssigkeit aus öiäsen 1^f, von denen in S¹Ig. 1 nur eine gezeigt ist, in den Saum unter dem Meissel austritt. Die Düsen sind mit Wolframcarbid oder einem ähnlichen Material in der herkömmlichen Weise ausgekleidet, um die Erosion durch die Bohrflüssigkeit herabzusetzen. Die Stahlmeisselblätter 15 und l6 sind mit dem unteren Ende und den Seiten des Meisselkörpers im Abstand von den Düsen verschweißt und erstrecken sich unterhalb des Körpers. Die Aussenkanten der Meisselblätter sind benachbart dean Meisselkörper mit abriebfesten Einsätzen I7 versehen,-. um den Aussenkantenverschleiß herabzusetzen, de-jjdurch die Bäumwirkung des Meisseis verursacht wird. Diamanten l8, vorzugsweise von einer Grosse von etwa .1/8 Karat, sind in den Einsätzen 17 eingebettet, um den Bäumwirkungsgrad des Meisseis zu erhöhen und den Aussenkantenverschleiß weiter herabzusetzen. Stirneinsätze sind auf den Vorderseiten des Meisselblattes unterhalb des Körpers vorgesehen. Die Stirneinsätze sind in senkrecht voneinander in Abstand befindlichen .Ausnehmungen in <3,_en Meisselblättern angeordnet und voneinander getrennt, um zu verhindern, daß Binsa&zbrüche von einem Einsatz zum anderen fortschreiten. Die ^förderfläche jedes SfcLrneinsatzes verjüngt sieh nach rückwärts zur Hinterkante des Meisselblattes, um einen negativen Freiwinkel von et^ira 15 zu erhalten, wie sich am besten aus Fig.. 2 ergibt. Jeder Stirneinsatz liegt an der Aussenkante des Meisselblattes frei und enthält Diamanten 2.0 mit einer Grosse von etwa 1/8 Karat, die in der Aussenkantenfläcne eingebettet:, sind. Diese Diamanten können gegebenenfalls, je nach der ge wünscht en~lieistung, über die Jmssenkantenf lache

des Einsatzes hinausragen. Das untere Ende jedes Meisselblattes ist von einer Zwischenstelle aus nach oben zur Innenkante des Meisselblattes anfänglich verjüngt, wie in Fig. 1 gezeigt, um den Meissel im Bohrloch während der ersten Stufen seiner Bohrarbeit zu zentrieren. Der lfer jüngungswinkel liegt im allgemeinen zwischen etwa 15 und etwa h^> „ Jeder der Stirneinsätze enthält Teilchen aus Wolframcarbid mit einem Grössenbereich von etwa 2,5^ fflm bis etwa 3,8l mm (o,l - o,15 ^!l) in ihrer größten Abmessung« Diese Seilchen sind in einer abriebfesten Matrix dispergiert, welche fein verteiltes Wolframearbidpulver, Nickel und. ein Bindemetall auf Basis einer Kupfer-Iiickel-Iiegierung enthält. Wie in Fig. 3 gezeigt, nimmt jeder Sinsatz in seiner Dicke von der Innenkante des Meisselblattes bis zu einer Stelle Inder Uähe der Aussenkante mit einem Winkel von etwa 2° zu. An der Äussenkante ist der Einsatz etwas dicker und erstreckt sich von der Vorderkante des Meisselblattes bis zu einem Punkt etwa y/h des Abstandes zur Hinterkante. Die Sesamtquerschnittsflache der Einsätze, die am unteren Ende des Heisselblattes freiliegt, beträgt etwa k % der Gesamtq_uerschnittsfläche des durch den.in Fig, 3 gezeigten Geisse! gebohrten Bohrloches. Da dieser Meissel zwei. Meisselblätter hat,, nimmt der an der Ünterkante jedes Meisselblattes freiliegende Einsatz etwa 2 % der Gesamtbodenflache des Bohrloches ein.

Die auf dem in Fig. 1-3 gezeigten Meissel verwendeten Meisselblätter werden durch ein Gieß- oder Tränkverfahren hergestellt. Ein Stahl-Meisselblatt, das herausgearbeitete Ausnehmungen für die Einsätze-enthält, wird zuerst,:in. eine Kohle'- oder Jseramisehe Preßform gebracht, die einen "Hohlraum enthält, "weichet den S-esamt-

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abmessungen des fertigen Meisselblattes angepaßt ist. Die an den Aussenfläehen des Meisselblattes verwendeten Diamanten werden an den Wänden der -Preßform in der richtigen Lage angeklebt oder in anderer Weise befestigt. Hierauf werden unrege!massigereliehen au3 Wolframcarbid von geeigneter Grosse, die vorher in Alkohol oder in einem ähnlichen !lösungsmittel gereinigt worden sind, in die den Aussenfläehen- und Stirneinsätzen entsprechenden Hohlräume gebracht. Sodann wird ein Gemisch aus 82 % Wolframearbidpulver und l8% Nickelpulver, das in einer Kugelmühle zerkleinert und durch ein Sieb mit einer Grosse von 175 ~ 325 mesh hindurchgetreten ist, in die Preßformhohlräume um die Wolframcarbidteilchen und die Aussenkantendiamanten herumgegossen. Die Preßform wird gerüttelt, ura eine dichte gleichmässig dispergierte Masse zu erhalten. Pellets aus einer Kupfer-Hickel-Itegierung-, die etwa 75 Gewiehtsprozenz Kufer und etwa 25 Gewichtsprozent Nickel enthält, werden in ein geeignetes Gefäß.gebracht, das mit einer Leitung versehen ist, durch welche die gchmelzflüssige Legierung in die Preßform fliessen und die Zwischenräume zwischen den WoIframcarbidteilchen und dem pulverförmigen Wolframcarbid-Nickel·· Gemisch, nachdem das Gefäß und die Preßform auf eine hohe Temperatur erwärmt worden sind, ausfüllen kann. Der Legierung wird eine kleine Menge Borax-Flußmittel zugesetzt. Die Teile der Preßform werden zusammengebaut und die gesamte Einheit dann in einen Ofen gebracht und auf eine Temperatur zwischen et?/a 11^9 C (21oo F) und etwa I316 C (24oo° F), vorzugsweise auf etwa 12J52 G (225o F) erhitzt. Die Preßform wird auf dieser Temperatur während eines Zeitraums von etwa 15 - etwa 2o_Min. gehalten»,Wenn das Metall-■-legierung-Bindematerlal sehniilzt:, fließt es iiTdxe freien Eäume■ ■■._

in der Preßform und stellt eine Bindung zwischen dem Stahl-Meisselblatt, dem ffolframcarbid-Nickel-Pulver, den Wolframcarbidteilchen und den Diamanten an der Aussenkante her. Hierauf wird die Preßform abgekühlt und auseinander genommen. Das auf diese Weise erhaltene Meisselblatt kann in einer herkömmlichen Weise wärittebe-' handelt werden, um die Stahlharte zu verändern und die Wärmespannungen aufzuheben. UnregeImässigkeiten der Meisselblattoberfläche können gegebenenfalls durcn Schleifen oder durch eine andere spanabhebende Bearbeitung ureggenommen werden. Das Meisselblatt kann dann mit dem Blattßteisselkörper in der herkömmlichen Weise verschweißt werden. .' " .

Fig. ή· zeigt einen Blattmeissel, welcher dem vorangehend beschriebenen im wesentlichen ähnlich ist, jedoch mit abgestuften ^eisselblättern versehen ist, die gesinterte Wolframcarbideinsätze enthalten, welche mit einem negativen Freiwinkel eingesetzt sind. Der Körper 4o des in Fig. k- gezeigten Meisseis- ist dem Körper des vorangehend beschriebenen Meisseis im wesentlichen ähnlich und mit einer oberen Öffnung 4l versehen, die ein"Innengewinde hZ aufweist, mittels welchem der Meissel am unteren Ende des Drehbohrgestänges festgemacht werden kann. Hin nicht vollständig dargestellter Innenkanal ermöglicht die Zufuhr von Bohrflüssigkeit durch den Meissel zu den Düsen 43, von denen in Fig. h nur eine dargestellt ist.. Die Meisselblatt er kk und k5 sind mit dem Meisselkörper in der herkömmlichen Weise verschweißt. Die trnterkante jedes Meisselblattes ist mit Intervallen von der Innenkante zur Aussenkante nach unten abgestuft, um die Wirksamkeit des Meisseis

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beim Bohren durch, dünne harte Schichten zu erhöhen und die wirksame Lebensdauer des Meisseis durch eine bessere TTmrißgestaltung beizubehalten. Obwohl bei den in Fig. 4 dargestellten Ueisselblättern des Meisseis drei Stufen gezeigt sind, kann natürlich auch eine grössere oder kleinere Zahl von -Stufen vorgesehen werden. Mit der Aussenkante jedes Meisselblattes ist ein abriebfester Einsatz 46 aus gegossenem Wolframcarbid in der herkömmlichen Weise verbunden, um den &ussenkantenverschleiß herabzusetzen. Diamanten 47> vorzugsweise von einer G-rösse von etwa 1/8 Karat, sind in einem geeigneten Aussenkanteneinsatz in ähnlicher Weise eingebettet, wie die in Biamanten-Kernbohrraeisseln eingebetteten Diamanten. .

Die bei den Meisselblättern des in Fig. 4 gezeigten Meisseis verwendeten Stirneinsätze 48 sind Jtuflageη aus gesintertem Wolframcarbid, welche in Ausnehmungen in den Flächen der Meisselblätter eingesetzt und in diesen mittels einer lötbaren Kupfer-Nickel·- Legierung oder eines ähnlichen Bindemetalls verbunden sind. Die Auflagen können in den Ausnehmungen dadurch befestigt werden, daß zuerst die Flächen der Ausnehmung mit einem dünnen Überzug des Bindemetalls verzinnt werden, worauf die Auflagen unter Druck aufgesetzt werden und die Meisselblätter erhitzt werden, bis eine Bindung eintritt. .Jeder "Einsatz kann aus einer einzigen Auflage bestehen oder aus einer Anzahl von Auflagen hergestellt werden, die nebeneinander in der in Fig. 4 gezeigten Ifeise angeordnet werdenkönnen. Wie sich am besten aus Fig.. 5·" ergibt, ist jeder Einsatz mit einem negativen Wickel, von etwa 15 fl&t der Senkrechten eingestellt, damit ein negativer Freiwinkil· erhalten wird.-Die

-El-- - ■-.

schnittsform der Einsätze ist ähnlich derjenigen der Einsätze vom Matrixtyp, die im vorangehenden beschrieben wurden* Diese Anordnung ergibt sich am besten aus Fig. 6. Meisselblätter der in Fig* h- - 6 dargestellten Art können unter Anwendung an sich bekannter Verfahren hergestellt werden,

Fig. 7» 8 und 9 zeigen ein Meisselblatt, das Einsätze mit negativem Freiwinkel enthält und zur Verwendung mit einem abgestützten Bla-ttmeissel bestimmt ist. Bin solcher Meissel unterscheidet sich von dem, gewöhnlichen Blattmeissel dadurch, daß die Meisselblätter in der Nähe ihrer unteren Schneidkanten durch einen beweglichen Abschnitt des Meisselkörpers seitlich abgestützt sind. Wenn sich das Meisselblatt abnützt, bewegt sich der Meisselkörperabschnitt mit Bezug auf das Meisselblatt nach oben oder wird nach oben bewegt, so daß die freiliegende Meisselblattlänge im wesentlichen konstant bleibt. Dies ermöglicht die Verwendung viel längerer Meisselblätter als es sonst möglich wäre, wodurch die Frequenz herabgesetzt wird, mit welcher das Einlassen und Ausholen in das Jazw» aus dem Bohrloch während einer Bohrarbeit erfolgen muß· .. ■

Wie in Fig» 7 ersichtlich ist» weist die dargestellte, besondere Heisselblattausführungsform einen langgestreckten Stahl-Meisselblattkörper 7ö auf, der an seinem oberen Ende mit Mitteln zur lösbaren Verbindung des Meisselblattes mit dem Körper eines abgestützten Blattmeissels^; versehen'ist* Bei dem in Fig. 7 gezeigten besonderen Meisselblatt.weist dieses eine Wut 71 auf, die einem entsprechenden Keil oder Vorsprung am Meisselkörper entspricht,-,

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wobei jedoch.dieses Merkmal von der Konstruktion des verwendeten besonderen abgestützten Blattmeissels abhängt und hinsichtlich der Meisselblattleistung nicht kritisch,ist. Das Meisselblatt besitzt einen oberen Schaft 72, dessen Abmessungen wiederum von den konstruktiven Merkmalen des besonderen Meisseis abhängen« mit dem das Meisselblatt verwendet wird. Einsätze 75 mi* negativem Freiwinkel sind in in senkrechtem Abstand voneinander befindliche Ausnehmungen in der Fläche des Meisselblattes unterhalb des oberen Schaftes 72 eingesetzt. Jeder Einsatz ist von den benachbarten Einsätzen durch einen kurzen Abstand getrennt, um Hisse und Brüche, die während der Bohrarbeit entstehen können, zu begrenzen. Die gezeigten Einsätze sind aus Wolframcarbidteilchen zusammengesetzt, die in einer verschleißfesten Matrix enthalten sind, und können in ähnlicher Weise, wie in Verbindung mit den in Fig. 1 — 3 gezeigten Meisselblättern beschrieben hergestellt werden. In der Oberfläche jedes Einsatzes sind an der Aussenkante des Meisselblattes Diamanten 7k eingesetzt, um den Räumwirkungsgrad, des Meisselblattes zu erhöhen und Verschleiß sowie Abrieb herabzusetzen.

Fig. 8 zeigt die Art und Weise, in welcher die Einsätze zur Erzielung.eines negativen Freiwinkels angeordnet sind. Wie ersichtlich, ist jede der in senkrechtem Abstand voneinander vorgesehenen Ausnehmungen zur Längsachse des Meisselblattes mit einem Winkel von etwa lo° zur Senkrechten geneigt. Die Äussenflachen der linsätze 73 sind zu den Ausnehmungen senkrecht, so daß sie einen negativen Freiwinkel von etiva Io aufweisen, wenn das Meisselblatt in Berührung mit der Formation in Drehung, ver-

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setzt wird, in die Aussenflachen der Einsätze sind in Gruppen zu je sechs Biamanten *]h in zwei Heihen angeordnet, von denen jede drei Diamanten enthält. Die Bückseite des Meisselblattes ist mit einem Längskeil 75 versehen, um es innerhalb des Körpers des verlängerbaren Biattmeissels, für welchen das Blatt bestimmt ist, zu stabilisieren. Die Konstruktion bestimmter abgestützter Biattmeissel erfordert nicht, daß die in ihnen verwendeten Meisselblätter solche Keile enthalten. Ferner ist ersichtlich, daß die Abmessungen und die Gestaltung des Meisselblattes verändert werden können, um ihre Verwendung inXrersehiedenen abgestützten Blattmeisseln zu ermöglichen.

Fig. 9 gibt einen. Querschnitt des in Fig. 7 und δ dargestellten Meisselblattes nach der Linie 9-9 in Fig. 7* -Sie -zeigt die Anordnung der Einsätze 73 innerhalb des Meisselblattes. Wie ersichtlich, nehmen die Einsätze in ihrer Dicke zur JLussenkante des Meisselblattes zu und erstrecken sich längs der Aussenkante, um -einen Ausgleich für die höhere Verschleäßgesclrwindigkeit an dieser zu schaffen. Obwohl die Einsätze an der. Innenkante des gezeigten besonderen Meisselblattes. freiliegen, braucht dies, nicht der Fall zu sein, sondern sie können gegen eine Stahlrippe anliegen, die sich senkrecht längs der Innenkante erstreckt. Das gezeigte. Meisselbla.tt ist zur Verwendung in einem Meissel mit zwei Meisselblättern bestimmt, so daß die der Formation durch das Meisselblatt während der Bohrarbeit dargebote-ne-JCinsatzfläche etwa 3 % der Gesamtquerschnittsfläche des durch den Meissel gebohrten Bohrloches beträgt. Die Einsätzgesamtflache, welche der Meissel der

9*"

Formation darbietet, macht daher β % der Fläche der Bohrlochsohle aus. . :

Hierbei ist zu erwähnen, daß die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschriebenen Blatt me issei und Meisselblätter besondere neuerungsgemässe Meissel und Meisselblätter sind, wobei die im Zusammenhang, mit diesen angegebenen Beschränkungen nicht notwendigerweise. Beschränkungen sind, die auf alle Meissel und Meisselblätter innerhalb des Rahmens der Meuerung anwendbar sind. Die neuerungsgemässen Meisselblätter können entweder aus Guß-oder Sinterstahl hergestellt und mit Metallcarbid-Einsatzauflagen oder mit Einsätzen vom Matrix-Typ versehen werden, die mit negativen F-ceiwinkeln eingesetzt sind. Sie können bei Meissein mit 2, 3, k ode-r mehr Meisselblättern verwendet werden und sind sowohl für Kernbohrmeissel als auch für völlkalibEierte Meissel zur Anwendung geeignet. Diese und ähnliche jlbänderungsf ormen der beschriebenen Meissel ergeben sich ohne weiteres für den Fachmann.

Die Überlegenheit von Blattmeissel mit Einsätzen, die mit negativen Freiwinkeln eingesetzt sind, gegenüber Meisselblättern, bei welchen die Einsätze senkrecht gerichtet sind, τ/erden aus aen Srgebnissen ersichtlich,, die bei Bohrarbeiten erzielt wurden, bei denen Meisselblätter beider Arten geprüft wurden. Bei einer ersten Folge von Versuchen, die im Tulsa-Gebiet,. Oklahoma, durchgeführt XTOrden, wurden zwei Sätze von Meisselblättern mit einer Lange von 171 mm (6 J)/h ■*·) benutzt. Die untersuchten Meisselblätter waren mit Einsätzen vom Matrix-Typ versehen,, die ffolframcarbid-Teilchen ähnlich denjenigen auf den in Fig. 1' - 3 gezeigten Blättern enthiel-

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ten. Mit Ausnahme des TJmstaacLes, daß die Einsätze des einen Satzes von Meisselblättern mit einem negativen Freiwinkeln von Io eingesetzt waren und diejenigen des anderen Satzes senkrecht gerichtet waren, so daß sie keinen negativen Freiwinkel hatten, waren die beiden Sätze von MeisselbJLättsrn einander im wesentlichen identisch. Zu ihrer Herstellung wurden "gleichartige Materialien und Verfahren angewendet. Beide Sätze von Meisselblättern wurden in den gleichen Formationen unter Verwendung einer mayhew-Bohranlage und der üblichen Hilfseinrichtung untersucht. Bei diesen ■Untersuchungen wurde ein Me is se Ige wicht von 6800 kg (I5000 ibs) und eine Drehgeschwindigkeit von 60 U/min verwendet. Die Untersuchungen der Meisselblätter■nach Abschluß der Bohrarbeiten zeigten, daß Katris-Brüche bei den .Meisselblättern mit senkrecht gerichteten Einsätzen aufgetreten waren, ^ie Brüche erstreckten sich fast durch die ganzen Vorderkanten der Einsätze und an Stellen gingen grosse Stücke der Einsätze verloren. Jn den Meisselblättern mit Einsätzen mit negativem Freiwinkelwaren keine Anzeichen eines Bruches festzustellen. Dies zeigt, daß durch den negativen Freiwinkel die Gefahr von Brüchen in den Einsätzen verringert und dadurch eine bessere Ausnutzung des Hartmetalls und eine längere Meissellebensdauer erzielt wurde.

Zwei Meisselblätter mit Einsätzen mit einem negativen Freiwinkel von Io ,die im wesentlichen den in Fig. 7-9 gezeigten ähnlich waren, wurden zuerst zum Bohren durch eine-Strecke von 79^m (2βοο Fuß) verwendet. - Bie Einsätze in diesen Meisselblättern waren vom Matrix-Typ und enthielten Wolframearbxdteilchen" im Grössenbereich 'zwischen etwa "2--» 5*1- "mm und 3,"8l mm (o,l~" und o,15 ")* Die Matrix

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selbst war aus pulverigem Wolframcarbid, pulverigem Hickel und einer Kupfer-nickel-Legierung hergestellt. Jeder Einsatz hatte eine Höhe von 19_S5 ™& (3/^ °)· £>ie Meisselblätter nutzten sich beim Bohren der 79^ m um 22,23 la» (7/8 ⁿ) ab. Be trat kein Bruch der Einsätze auf. Es wurden ferner keine ungewöhnlichen oder nachteiligen Wirkungen festgestellt, nachdem, die Meisselblätter sich über die ersten Einsätze hinaus abgenutzt hatten und die zweiten in senkrechtem abstand befindlichen Einsätze in Wirkung traten. Hierauf ivurde ein zweiter Satz von Meisselblättern, die aus den gleichen Grundstoffen und in der gleichen Weise wie der erste Satz hergestellt worden waren mit- der Ausnahme, daß die Einsätze nicht mit einem negativen Freiwinkel eingesetzt waren, geprüft. Es wurde festgestellt, daß bei diesem zweiten Satz von Meisselblättern Brüche nach dem Durchbohren von 3o6 m (Ioo4 Fuß) unter den gleichen Belastungsbedingungen vixe bei den ersten Meisselblättern auftraten. Es wurden vergleichbare Bohrgeschwindigkeiten mit den beiden Sätzen von Meisselblättern erzielt, was anzeigt, daß keine wesentlichen unterschiede in der Härte und in den Abriebeigenschaften der durchbohrten Schichten bestanden. Hieraus ergibt.sich, daß die Verwendung von in senkrechten Abständen voneinander befindlichen Einsätzen mit negativem Freiwinkel gemäß der !feuerung wesentliche Vorteile, gegenüber der Verwendung senkrecht ausgefluchteter Einsätze mit keinem negativen Freiivinkel hat.

Claims

P.A-206 356*2ü. 3-62

Jersey Production
Besearch Comp»

Schutzansprüche

S c hutzansprüche;

1» Meisselblatt für Drehbo'hr-Blattmeiesel, gekennzeichnet durch einen. Stahl-Meisselkörper und mindestens einen Einsatz, der mit der Fläche des Meisselblattkörpers mit einem negativen Freiwinkel von etwa 5 - etwa 3o verbunden ist, wobei der Einsatz ein abriebfestes Material mit einer Härte über etwa 85 nach der Rockwell -Skala I" umfaßt. . - .. :

2. Meisselblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meisselblattkorper eine Anzahl von in senkrechtem Abstand voneinander befindlichen abriebfesten Einsätzen enthält, die in der Vorderseite dieses Körpers eingebettet sind, wobei jeder dieser Einsätze eine Auflage umfaßt, die ein Material mit einer .- Rockwell-Härte k über etwa 85 enthält und die Vorderseite jedes Einsatzes schräg nach unten zur Hinterkante des Körpers mit einem Winkel von etwa 5 - etwa 3o zur Längsachse des Körpers verläuft..

3. Meisselblatt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz im wesentlichen aus dem erwähnten abriebfesten Material besteht. .

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f»

k. Meisselblatt nach den Ansprüchen 1.und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzteilehen in einer Metallmatrix dispergiert sind.

5· Meisselblatt- nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abriebfeste Material Wolframcarbid umfaßt»

6. Meisselblatt nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl von in senkrechtem Abstand voneinander befindlichen Einsätzen mit einem negativen Freiwinkel*

7· Meisselblatt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite jedes Einsatzes schräg nach unten zur Hinterkante des erwähnten Körpers mit einem Winkel von etT/a 5 bis etwa 15 zur Längsachse des Körpers verläuft.

8. Meisselblatt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz an der Aussenkante des erwähnten Körpers freiliegt. "'"."■" .

9. Meisselblatt nach Anspruch-1, gekennzeichnet durch einen Stahl-Meisselblattkörper und eine Anzahl von in senkrechtem Abstand voneinander befindliehen abriebfesten Auflagen, die mit der Torderseite des Meisselblattkörpers verbunden sind, wobei jede Auflage zur Längsachse, des Meisselblattkörpers mit einem negativen Freiwinkel von etwa 5 bis etwa 15 geneigt ist und jede der Auflagen eine Metallmatrix umfaßt, in-der Wo If ramoarbidte ziehen dispergiert. s'in'd.

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lo.. Meisselblatt nach Anspruch. 9> gekennzeichnet durch Mittel in der Nähe des oberen Endes des Blattes, für dessen Befestigung an einem abgestützten Bl&ttmeissel.

11.. Drehbohr-Blattmeissel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Körperabschnitt, der mit Mitteln zur Befestigung des Meisseis an einem Brehbohrgestänge versehen ist, eine Anzahl von Meisselblättern, die von dein Körperabschnitt nach unten abstehen, und eine Anzahl von in senkrechtem Abstand voneinander befindlichen abriebfesten. Einsätzen, die mit der Vorderfläche jedes der Meisselblätter verbunden sind, wobei jeder Einsatz ein Material umfaßt, das eine Hockwell-Harte A von mindestens 85 hat und jeder Einsatz zur. Längsachse des Blattes mit einem negativen Freiwinkel von etwa 5 bis etwa 3o geneigt ist.

Patentanwälte Maemecke, Dr* Kühl

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