DE1954576C3

DE1954576C3 - Bohrmeißel

Info

Publication number: DE1954576C3
Application number: DE1954576A
Authority: DE
Inventors: Abel C. Neuilly-Sur-Seine Cortes (Frankreich)
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1969-03-19
Filing date: 1969-10-30
Publication date: 1973-10-31
Also published as: CS193458B2; FR2029963A5; YU33125B; ES375650A1; US3696875A; PL74590B1; NL6919217A; NL152053B; DE1954576B2; CH528008A; BE740959A; DE1954576A1; RO58895A; SU547179A3; YU3470A; BR7017010D0; GB1310883A

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrmeißel, bestehend aus einem Werkzeugkörper mit einer ringwallförmigen aktiven Oberfläche und mit die Oberfläche gliedernden

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höhenmäßig abgestuften konzentrischen Arbeitsberei- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die chen, die durch zentral im Werkzeugkörper aus- aktive Oberfläche eines Bohrmeißels der eingangs begehende bis zu dessen Umfang verlaufende Spülrinnen zeichneten Bauart so zu gliedern, daß bei hoher Standjeweils zu mit Diamanten u. dgl. versehenen Teil- festigkeit sowohl harte Gesteinsschichten als auch flächen unterbrochen sind. 5 lehmiges Erdreich mit hoher Vortriebsgeschwindigkeit

Bei einem aus der französischen Patentschrift durchbohrt werden können und gleichzeitig eine wirk-1 528 041 bekannten Bohrmeißel dieser Art bestehen same Bohrgutzerkleinerung stattfindet, so daß ein die höhonmäßig abgestuften Arbeitsbereiche aus kon- unbehindertes Abfließen des Bohrgutes radial nach zentrischen Ringen, die auf Grund von in den Werk- außen zum Umfang des Bohrmeißels ohne Verstopzeugkörper eingedrehten Ringnuten als Ringvor- io fungsgefahr gewährleistet ist.

Sprünge bestehenbleiben. Die Oberflächen dieser Vor- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, sprünge sind mit Diamanten besetzt. Von der Werk- daß die konzentrischen Arbeitsbereiche radial direkt zeugmittt ausgehende radial verlaufende Spülrinnen aneinander anschließen und daß die Teilflächen als unterteilen die Gesamtanordnung der konzentrischen Freiflächen auf unter metallischer Bindung im Werk-Arbeitsbereiche in sektorförmige Arbeitsflächen. Im 15 zeugkörper eingebetteten und aus diesem als VorEinsatz des bekannten Werkzeuges entstehen in dem sprünge herausragenden Schneideinsätzen vorgesehen zu durchbohrenden Gestein in komplementärer An- sind, die eine Schneidkante sowie mindestens eine Ordnung zur aktiven Oberfläche des Bohrmeißels ring- zusätzliche Angriffsfläche am Umfang aufweisen und förmige Vertiefungen und Vorsprünge. Dies ist jedoch teilweise von vertieften Bereichen im Werkzeugkörper für eine hohe Vortriebsleistung abträglich, da die mit 20 umgeben sind, wobei die vertieften Bereiche um be-Diamanten besetzten Arbeitsflächen schneller in das nachbarte Schneidetnsätze aneinander anschließender Gestein eindringen als der ebenfalls mit Diamanten konzentrischer Arbeitsbereiche untereinander verbesetzte Ringnutengrund die im Gestein stehen- bunden sind.

bleibenden Erhöhungen abtragen kann. Das Gewicht Bei diesem Vorschlag entsteht die beabsichtigte des Bohrmeißels und des Bohrgestänges lastet somit 25 Gliederung der aktiven Oberfläche des Werkzeughauptsächlich auf dem Grund der Ringnuten, so daß körpers aus einer Vielzahl verteilt und höhenmäßig die dort angesetzten Diamanten sich schneller ab- gestaffelt angeordneter metallurgisch eingebetteter nutzen und ausbrechen als an den vorspringenden Schneidelemente, die jeweils einzelne Vorsprünge Arbeitsflächen. Dies ist auch darauf zurückzuführen, bilden. Dies ermöglicht eine getrennte unabhängige daß das im Bereich der relativ tiefen Ringnuter. 30 Fertigung bzw. Sinterung der die wertvollen Diamanstehenbleibende Gestein eine wirksame Kühlung mit ten enthaltenden Schneideinsätze aus Hartmetall, die Spülflüssigkeit verhindert und somit auf Grund des erst dann in den Werkzeugkörper eingebettet werden. Reibeingriffes eine starke Erhitzung und einen er- Auf Grund der Vielzahl der Schneideinsätze in den höhten Verschleiß des Bohrmeißels verursacht. konzentrischen und radial direkt aneinander anschlie-■ Aus der deutschen Auslegeschrift 1 122 021 ist ein 35 ßenden Arbeitsbereichen steht im Betrieb des Bohr-Bohrmeißel mit an der Bohrfläche in Axialrichtung meißeis 711 jedem Zeitpunkt eine große Anzahl eintreppenartig derart angeordneten Schneidelementen zelner Angriffsflächen mit dem Gestein in Eingriff, bekannt, daß nach Abnutzung der zunächst zur Bohr- das auf diese Weise von vornherein zu kleinstückigem sohle am weitesten vorstehenden Schneidelemente an- Bohrgut gebrochen wird und nicht erst einer nachschließend die in der treppenförmigen Anordnung 40 folgenden, die Vortriebsgeschwindigkeit des Bohrnächsten Schneidelemente zur Wirkung kommen. Da meißeis beeinträchtigenden Mahlwirkung unterworfen sich die einzelnen Schneidelemente radial durch- zu werden braucht. Bei Versuchen mit einem Bohrgehend bis zur Werkzeugmitte bzw. bis zu einer dort meißel nach der Erfindung wurden in einem Durchgang vorgesehenen Spülbohrung erstrecken, besteht die Bohrtiefen bis zu 300 m erreicht, wogegen man unter Gefahr, daß das von den radial innenliegenden Be- 45 den gleichen Bedingungen Bohrmeißel nach dem Stand reichen der Schneidelemente gebrochene Gesteins- der Technik zur Erzielung der gleichen Tiefe acht- bis material keine ausreichende Abflußmöglichkeit zum zehnmal auswechseln mußte. Die verbesserte Stand-Umfang des Bohrmeißels hin findet und sich die festigkeit und Leistungsfähigkeit ist auch darauf radialen Spülrinnen vollsetzen, sofern nicht mit einer zurückzuführen, daß die Abführung des zerkleinerten entsprechend langsamen Vortriehsgeschwindigkeit ge- 50 Bohrgutes zum Werkzeugumfang hin durch die zahlarbeitet wird. reichen Spülrinnen erleichtert wird, die aus den anein-

Bei einem anderen aus der USA.-Patentschrift ander anschließenden vertieften Bereichen vor den

3 308 896 bekannten Bohrmeißel zum Kernbohren Schneideinsätzen gebildet werden,

sind an der Stirnfläche radial gerichtete und im Längs- In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,

schnitt halbkreisförmige, mit Diamantkonkretionen 55 daß die Schneideinsät/e mindestens eines der konzen-

versehene Schneidelemente vorgesehen. Der in Ar- trischen Arbeitsbereiche bezüglich der Schneideinsätze

beitsrichtung vor jedem Schneidelement befindliche benachbarter Arbeitsbereiche umfangsmäßig versetzt

freie Raum wird in Umfangsnähe des Werkzeug und ausschließlich an ihren Angriffsflächen mit einer

körpers jeweils von einem Spülkanal mit Spülflüssig- Diamantkonkretion versehen sind, die in einer Masse

keit beaufschlagt, um das gebrochene Bohrgut vom 60 eingebettet ist, die mindestens ein Karbid der Metalle

Umfang in die Kernbohrung des Werkzeuges hinein- Wolfram, Titan, Tantal, Chrom, Vanadium, Niob,

zuspülen. Auch bei dieser Bauart besteht die nur mit Molybdän oder eines anderen abriebsfesten Metalls

geringer Vortriebsgeschwindigkeit zu beseitigende Ge- und außerdem mindestens Kobalt, Nickel, Molybdän

fahr der Verstopfung, da jedes Schneidelement ohne oder ein anderes Sintermetall enthält. Durch den

Unterbrechung über seine gesamte radiale Länge mit 65 umfangsmäßigen Versatz der Schneideinsätze benach-

dem zu durchbohrenden Gestein in Eingriff steht, so barter Arbeitsbereiche zueinander wird die Anzahl der

daß der Materialabfluß durch die sich radial nach zu jedem Zeitpunkt in Arbeitseingriff sichenden

innen verengenden Spül/innen stark behindert ist. Schneidkanten erhöht. Auf Grund der vorgeschlagenen

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Materialzusammensetzung erhalten die Schneidein- F i g. 5 bis 9 Längsschnitte durch den Bohrmeißel

sätze eine große Zähigkeit und somit auch eine Wider- entsprechend den Linien O-A, O-B, O-C, O-D bzw.

Standsfestigkeit gegen Stoßbeanspruchungen. Dadurch O-E in F i g. 1 und

läßt sich die Dicke der Schneideinsätze verringern, F i g. 10 eine perspektivische Darstellung des Bohr-

woraus ein erhöhter Flächendruck auf das Bohr- 5 meißeis.

gestein resultiert, das damit auf Grund der Druck- Die Draufsicht nach F i g. 1 zeigt die in zueinander

Wechselbeanspruchung beim Vorbeilauf der Schneid- konzentrischen Arbeitsbereichen 1 bis 6 angeordneten

einsätze leichter aufbricht. Schneidelemente. Die Schneidelemente, z. B. Schneid-

Das Arbeitsverhalten des Bohrmeißels in hartem element 7 im Arbeitsbereich 4, besitzen einen etwa Gestein wird dadurch verbessert, wenn die Schneid- io rechteckförmigen Querschnitt, wobei der mit untereinsätze eine senkrecht zur Werkzeugachse verlaufende brochenen Linien gezeigte Umriß 8 die Basistläche des' Angriffsfläche ohne Freiwinkel aufweisen, die mit den im Werkzeugkörper 9 (F i g. 2) eingebetteten Schneidgleichen Angriffsflächen der Schneideinsätze innerhalb elementes 7 darstellt.

eines konzentrischen Arbeitsbereiches in derselben Aus F i g. 2 ist der Umriß 10 des Werkzeugkörpers 9 Ebene liegen, und wenn die Schneidkante der Angriffs- 15 ersichtlich, wie er sich aus der Schnittlinie 11—11 in fläche zu einer ein Ende der Schneidkante mit der F i g. 1 ergibt. Im vertieften zentrischen Bereich des Werkzeugachse verbindenden Radialen geneigt ist und Werkzeugkörpeis 9 befinden sich mehrere öffnungen sämtliche Schneideinsätze den gleichen Spanwinkel 11, 20, 44 von Kanälen 12 (F i g. 2), welche die durch aufweisen. Auf diese Weise liegt jeder Schneideinsatz das Bohrgestänge und die Anschlußbohrung 13 heranmit einem starken Bohrdruck auf dem zu durchdrin- 20 geführte Spülflüssigkeit zur Arbeitsfläche des Bohrgenden Gestein auf, das auf Grund der Druckentspan- meißeis führen. Die öffnung 11 befindet sich entnung nach Drehung des Bohrmeißels aufplatzt, so daß sprechend F i g. 1 in dem vertieften Bereich zwischen die Schneidkanten der nachfolgenden in gleicher Höhe den Schneidelementen 14 und 15 im Arbeitsbereich 2. liegenden Schneideinsätze in das bereits gebrochene Die senkrecht zur Werkzeugachse verlaufenden AnGestein eindringen können. 25 griffsflächen der Schneidelemente 14, 15 und 16 liegen

Vorzugsweise sind die Schneideinsätze benachbarter auf der in F i g. 2 eingezeichneten Höhenlinie 17,

Arbeitsbereiche zueinander derart versetzt, daß die während sich ihre Basis 18 in der mit unterbrochenen

Schneideinsätze und die sie umgebenden vertieften Linien gezeigten Höhe befindet. Die Höhe des zwischen

Bereiche jeweils von der Werkzeugachse ausgehend den Öffnungen 11 und 20 angeordneten einzigen

/um Werkzeugumfang hin spiralförmig verlaufende, 30 Schneideinsatzes 19 des Arbeitsbereiches 1 entspricht

abgestufte Fluchtfolgen bilden. Die auf Grund dieses der Linie 21 (F i g. 2).

Vorschlages entstehenden spiralförmigen Fluchtfolgcn Auf der ringwallförmigen aktiven Oberfläche des

der Schneideinsätze führen dazu, daß das gebrochene Bohrmeißels springen die Schneidelemente, z. B. 22,

Bohrgut auf Grund der Drehbewegung des Werk- des Arbeitsbereiches 3 entsprechend der Höhenlinie 23

Zeuges praktisch selbsttätig zu dessen Umfang hin 35 am weitesten vor. Beim Ausführungsbeispiel sind diese

befördert wird und die Spülflüssigkeit diese bereits Schneidelementc in Radialrichtung auch langer als die

eingeleitete Bewegung nur noch zu unterstützen anderen Schneidelementc Die Schneidelemente in den

braucht. zum Umfang hin folgenden konzentrischen Arbeits-

Um die Lebensdauer des Bohrmeißels zu erhöhen bereichen 4, 5 und 6 haben Arbeitsflächen, die auf den

und eine verbesserte Widerstandsfähigkeit der Schneid- 40 Höhenlinien 24, 25 bzw. 26 liegen. Die vorderen

einsätze gegen Stoßbeanspruchungen zu erzielen, wird Arbeitsflächen 29 der Schneidelemente sind derart ge-

weiterhin vorgeschlagen, daß den Schneideinsätzen neigt angeordnet, daß die daraufstehende Normale

Hinlerstützungen im Werkzeugkörper zugeordnet s>ind bezüglich der durch den Pfeil 33 in F i g. 3 angedeu-

und daß die durch die vertieften Bereiche gebildeten teten Werkzeugbewegungsrichtung nach unten geneigt

Spülrinnen zwischen jeweils zwei benachbarten spiral- 45 verläuft.

förmigen Fluchtfolgen von Schneideinsätzen an der Die Schneidelemente werden durch Sinterung her-Seite der Schneidkanten durch im wesentlichen senk- gestellt, wobei man von einer Zusammensetzung ausrechte Flächen, die sich von der unteren Freifläche geht, die mindestens ein Karbid der Metalle Wolfram, eines Schneideinsatzes bis etwa zur Höhe der Freifläche Titan, Tantal, Chrom, Vanadium, Niob, Molybdän des Schneideinsatzes des nächsthöheren Arbeits- 50 oder eines anderen abriebsfesten Metalls sowie min- bereiches erstrecken und an der gegenüberliegenden destens entweder Kobalt, Nickel, Molybdän oder ein Seite durch die Hinterstützungen begrenzt sind. anderes Sintermetall enthält. Beispielsweise kommen

Weitere Merkmale und zweckmäßige Ausgestal- folgende Zusammensetzungen zur Anwendung: tungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen. 55 1. Wolframkarbid 50 bis 95%

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in den Kobalt 50 bis 6% Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher

erläutert. Es zeigt 2. Wolframkarbid 40 bis 60%

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Titankarbid 30 bis 50% Bohrmeißel nach der Erfindung, 60 Kobalt 4 bis 10% ..

F i g. 2 einen Längsschnitt nach der Linie 11-11 in F i g. 1, 3. Wolframkarbid 60 bis 85% .

F i g. 3 einen Teilschnitt durch den Bohrmeißel mit Titankarbid 4 bis 20%

der Seitenansicht eines am Werkzeugumfang angeord- Tantalkarbid 1 bis 12%

nctcn Schneidelemcntes und dort vorgesehenen Um- 65 Kobalt 5 bis 15%

fangsschneiden,

I ig. 4 einen Längsschnitt durch ein Schneid- 4. Chromkarbid 80 bis 95%

element, Nickel 5 bis 20%

5. Chromkarbid 60 bis 80%

Titankarbid 10 bis 20%

Nickel 10bis207„

6. Titankarbid 20 bis 40%

Niobkarbid 3 bis 10%

Nickel 30 bis 50%,

Molybdän 10 bis 20%

Aluminium 10 bis 20%

7. Titankarbid 20 bis 40%

Chrom 7 bis 20%

Nickel 30 bis 50%

Kobalt 7 bis 20%

Molybdän 1 bis 5%

Die Schneideinsälze besitzen einen Spanwinkel 32 von etwa 10", wie dies in F i g. 3 für den Schneideinsatz 27 dargestellt ist. In Fortsetzung der Schneideinsätze des äußersten Arbeitsbereicheso sind mit Diamanten besetzte Umfangsschneiden 28 vorgesehen. Die Schneidkante 29 dringt in das Erdreich ein, während die Arbeitsfläche 30 einen starken Diuck auf die von der Kante 29 angeschnittenen Schichten ausübt. Die nach dem Vorbeilauf der Arbeitsfläche 30 erfolgende Druckentspannung begünstigt das Aufplatzen und Zerbröckeln der Gesteinsschicht. Die Hinterstützung 31, die geneigte vordere Arbeitsfläche 29 und die weiteren Aufbaumcrkmale des Schneideinsatzes haben wechselseitige vorteilhafte Wirkungen aufeinander, indem sie die Widerstandsfestigkeit und Lebensdauer des Bohrmeißels steigern.

Um eine Lockerung der Schneideinsätze unter dem Einfluß von Stoübeanspruchungen auszuschließen, werden sie bei der Herstellung des Bohrmeißels durch einen zu einer metallischen Verbindung führenden Einbetiungsvorgang im Werkzeiigkörper verankert, der aus einer Zusammensetzung besteht, die mindestens einen der Stoffe Kobalt. Nickel. Molybdän, Wolframkarbid (WC oder W₂C). Chromkarbid, Tilankarbid. Tantalkarbid. Vanadiumkarbid oder Niobkarbid und ein infiltriertes Hartlot enthält. Nachdem die Schneideinsätzc in einen Formkörper der angegebenen Zusammensetzung eingesetzt worden sind, wird die (Jesamtanordnung auf eine Temperatur gebracht, bei der das Hartlot schmilzt. Der mit Hartlot uclränktc Werkzeugkörper gewährleistet dadurch eine haltbare Einbettung der Schneideinsätzc. Der SintervoTcang läßt sich verbessern, wenn man auf den Werkzeunkörper vor dem Aufheizen ein Hartlot anbringt, das nach Fertigstellung des Bohrmeißels beseitigt wird. Das in den Werkzeugkörper inliltricrte Hartlot macht etwa zwischen 25 und 60 Gewichtsprozent der aus Karbiden und anderen Metallen wie Molybdän. Nickel und Kobalt bestehende Zusammensetzung aus.

Als nicht einschränkend zu verstehende Beispiele können insbesondere folgende Zusammensetzungen Anwendung finden:

1 Woliramkarbid WC 0 bis 100%

Wolframkarbid W₂C 100 bis 0%

2. Wolframkarbid WC 10 bis 30%

Wolframkarbid W₂C 45 bis K5%

Titankarbid 4 bis 15%

Tantalkarbid 2 bis 8%

3 Wolframkarbid M) bis 98%

Kobalt 40 bis 2%

4 < hromkarhi.U ϊ ,<', W) bis 98"/,,

Nickel -I" bis 2%

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Als Hartlot kommen beispielsweise folgende Zusammensetzungen zur Anwendung:

1. Kupfer 30 bis 50%

Nickel 5 bis 25%

Zink 30 bis 50%

Eisen 1 bis 2%

2. Kupfer 25 bis 85%

Zinn 8 bis 30%

Nickel 3 bis 60%

darüber hinaus binäre Kupfer-Silber-Zusammensetzungen, Kupfer-Zinn oder Zinn-Blei oder auch eine Zusammensetzung aus Kupfer-Silizium-Bor-Mangan.

Von den vorstehend angegebenen Beispielen für die Zusammensetzungen der Schneiden und des Werkzeugkörpers kann abgewichen werden, indem bestimmte Stoffe zugefügt oder ersetzt werden. Beispielsweise könnten die Schneiden Molybdänkarbid enthallen, während die Metalle, die mit den Karbiden in eine Sinterung eintreten, folgende Zusammensetzung aufweisen könnten:

Kobalt-Molybdän-Kupfer; Eisen-Nickel-Chrom; Nickel-Kupfer; Nickel-ChromjNickel-Molybdän; Kobalt-Molybdän oder Kobalt-Chrom.

Der Radialschnilt durch eine beliebige Schneide, die in F i g. 4 dargestellt ist, zeigt den Aufbau der Schneiden und des Werkzeuges. Der Bereich 59, der aus Wolframkarbid besieht und beispielsweise mit Kobalt gesintert bzw. legiert ist. enthält eine Diamant-Konkreiion in der Zone 55, so daß die erforderliche Abriebsfestigkeit an den senkrecht zur Werkzeugachse stehenden Arbeitsflächen 56 vorhanden ist, auch an den Umfangsflächen 57. Die Zone 58, d. h. der Werkzeugkörper, besieht beispielsweise aus Wolframkarbid mit einem Hartlot einer der vorstehend angegebenen Zusammensetzungen.

Der Frciwinkcl 32 bezüglich der Drehrichtung 33 des Wcrk/cuges entsprechend F i g. 3, der sämtlichen Schneiden gemeinsam ist, ermöglicht das Mitnehmen von losgelöstem Erdreich oder Gestein und dessen Anheben mit Hilfe des zirkulierenden Bohrschlamms in den freien /wischenräumen zwischen den beiden benachbarten Fluchtlinien der Schneiden, die im wesentlichen stufen- und spiralförmig \erlaufen, wie beispielsweise die Fluchtlinie für die Schneiden 34. 35. 36 und 22 einerseits und die Fluchtlinie für die Schneiden 37, 38, 39 und 40 andererseits. Um die Bedeutung

dieser Zwischenräume zwischen zwei Fluchtlinien zu erläutern, sind in den F i g. 5 bis 9 Halbschnitte entsprechend den Schnittlinien O-A, O-B usw. nach F i g. 1 dargestellt. '

In F i g. 5 sind an der Stelle 19, 15, 41 und 34 die Kanten der in F i g. 1 die gleichen Bezugszeichen tragenden Schneiden gezeigt. Der Umriß des Schnittes zwischen den Schneiden 41 und 34 zeigt die Erniedrigung der Oberfläche des Werkzeugkörpers zum Umgangsende der Fluchtlinie oder -folge 34, 35, 36 und 22 hin.

Ein ähnliches Profil besteht zwischen den Schneiden 42 und 43 des Schnittes O-B (Fig. 6). Dieser Schnitt zeigt ferner die Vertiefung in der Werkzeugmitte, von der die ein/ige Schneide 19 der Gruppe 1 (F i g. 1) in

der Nähe der öffnung 44 und der Schneide 16 ausgeht Der Schnitt gemäß F i g. 7 nach der linie O-C veranschaulicht die liefe des freigelassenen Räume· neben der Werk/cujiaehse /wischen dem Heaich dei

Gruppe 1 und der zur Gruppe 3 gehörenden Schneide 22, wie auch zwischen dieser und der Schneide 37.

F i g. 8 zeigt einerseits das Profil bei einem Schnitt nach der Linie O-D in F i g. 1 in der Höhe der Öffnung 20 und andererseits das vertikale Abfallen der Außenfläche 45 des Werkzeugkörpers in der Verlängerung der Fluchtlinie 37, 38, 39 und 40 radial außerhalb der Schneide 39. Diese vertikale Außenfläche befindet sich am Werkzeug zwischen den Umfangsschneiden 37 und 46.

Ein Vergleich der F i g. 7 und 9 (Schnitt O-E) zeigt die starken Änderungen der Obcrflächenneigung des Werkzeugkörpers bei geringfügiger Änderung der Richtung der Schnittebene von den entsprechenden Lagen in zwei einander gleichen Sektoren. Die geringfügige Neigung des Abschnittes 47 resultiert aus der Tatsache, daß der Schnitt O-E Tangente an die Schneidkante der Schneide40 bildet. Im Gegensatz dazu verläuft der die Schneide 49 radial nach außen begrenzende Abschnitt 48 wie im Fall der F i g. 8 senkrecht.

Die zwischen den in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Fluchtlinien der stufenförmig und spiralförmig angeordneten Schneiden gebildeten Zwischenräumehaben während des Werkzeugbetriebes in lehm- oder tonhaltigem Boden eine sehr wichtige Funktion, indem sie das Abführen von losgelöstem Erdreich erleichtern, das unter der Einwirkung der in den vertieften Abschnitt des Werkzeuges hineingedrückten Spülflüssigkeit und der Rotation aus dem Werkzeug nach außen befördert wird.

Bei dem in Fig. 10 gezeigten Bohrmeißel sind die benachbarten in spiraligen gestuften Fluchtlinien oder -folgen angeordneten Schneiden 22, 34, 35 und 36 einerseits und 37, 38, 39, 40 andererseits sowie der sich daraus ergebende Verlauf der freien Zwischenräume dargestellt, wobei die Unterteilung der Schneiden erkennbar ist, die zu konzentrischen und benachbarten Gruppen gehören. Diese Zwischenräume sind an der Seite der Schneidkanten begrenzt durch im wesentlichen vertikale, steil abfallende Flächen, z. B. 50, die sich von der Oberkante 51 der Schneide 36 der Gruppe 4 herab bis auf die Höhe der Oberseite der Schneiden der benachbarten übernächsten Gruppe erstreckt, d. h. in der Höhe der Oberseite der Schneide 37 der Gruppe 6, während diese Zwischenräume an der gegenüberliegenden Seite der Schneiden durch die Abstützungen 52 und 53 begrenzt werden, die zur Schneide 39 der Gruppe 4 und zur Schneide 38 der

ίο Gruppe 5 gehören /wischen den Schneiden 40 und 54 (F i g. 10) bclindet sich die Vertiefung zur Unterbringung der Schneiden der Gruppe 2 und 1, deren Oberseiten auf einer niedrigeren Höhe als diejenige der eine Schab- und Kratzwirkung ausübenden Arbeitsflächen der Schneiden (7. B. 22) der Gruppe 3 liegen.

Es können verschiedene Änderungen an Einzelheiten des Werkzeugkörpers und der Schneiden vorgenommen werden. So können die Hinterslützungen 52 nur von einem Abschnitt der Schneide ausgehen, der bei in Bohrstellung betrachtetem Werkzeug wesentlich tiefer als die Abfassung liegt und die Verlängerung der Schneidkante der benachbarten Schneide der unmittelbar höheren Gruppe bildet. Die Basis des Werkzeugkörpers kann jede geeign'ete beliebige Form aufweisen, um seine Befestigung an dem Bohrstangenslrang zu ermöglichen, und kann auch im Hinblick auf einen Anschluß an ein Zwischenwerkzeug (z. B. Stoßdämpfer) angepaßt werden. Aus diesem Grund ist der untere Abschnitt des Werkzeuges in F i g. 2 auch nur abgebrochen dargestellt.

Die Anzahl der Schneiden oder Vorsprünge pro Flächeneinheit kann verschieden sein, wobei sich Breite, Länge und Höhe in Abhängigkeit von der Anzahl der Schneiden oder Vorsprünge pro Flächeneinheit voneinander unterscheiden. Obwohl die Schneiden in den Figuren mit einer Abfassung an beiden Seiten der Angriffsfläche dargestellt sind, könnte man die Angriffsoberfläche noch weiter verringern und von Abschrägungen ganz absehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrmeißel, bestehend aus einem Werkzeugkörper mit einer ringwallförmigen aktiven Oberfläche und mit die Oberfläche gliedernden höhenmäßig abgestuften konzentrischen Arbeitsbereichen, die durch zentral im Werkzeugkörper ausgehende bis zu dessen Umfang verlaufende Spülrinnen jeweils zu mit Diamanten od. dgl. versehenen Teilflächen unterbrochen sind, d adurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Arbeitsbereiche (1 bis 6) radiai direkt aneinander anschließen und daß die Teilflächen als Freiflächen (30) auf unter metallischer Bindung im Werkzeugkörper (9) eingebetteten und aus diesem als Vorsprünge herausragenden Schneideinsätzen (27) vorgesehen sind, die eine Schneidkante (29) so* ie mindestens eine zusätzliche Angriffsfläche am Umfang aufweisen und teilweise von vertieften Bereichen im Werkzeugkörper umgeben sind, wobei die vertieften Bereiche um benachbarte Schneideinsätze aneinander anschließender konzentrischer Arbeitsbereiche untereinander verbunden sind.

2. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (27) mindestens eines der konzentrischen Arbeitsbereiche (1 bis 6) bezüglich der Schneideinsätze benachbarter Arbeitsbereiche umfangsmäßig versetzt und ausschließlich an ihren Angriffsflächen (29, 30) mit einer Diamant-Konkretion versehen sind, die in einer Masse eingebettet ist, die mindestens ein Karbid der Metalle Wolfram, Titan, Tantal, Chrom, Vanadium, Niob, Molybdän oder eines anderen abriebsfesten Metalls und außerdem mindestens Kobalt, Nickel, Molybdän oder ein anderes Sintermetall enthält.

3. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (27) eine senkrecht zur Werkzeugachse verlaufende Angriffsfläche (30) ohne Freiwinkel aufweisen, die mit den gleichen Angriffsflächen der Schneideinsätze innerhalb eines konzentrischen Arbeitsbereiches (1 bis 6) in derselben Ebene liegen, daß die Schneidkante (29) der Angriffsfläche zu einer ein Ende der Schneidkante (29) mit der Werkzeugachse verbindenden Radialen geneigt ist und daß sämtliche Schneideinsät/e den gleichen Spanwinkel (32) aufweisen.

4. Bohrmeißel nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (27) benachbarter Arbeitsbereiche (1 bis 6) zueinander derart versetzt sind, daß die Schneideinsätze und die sie unigebenden vertieften Bereiche jeweils von der Werkzeugachse ausgehend zum Werkzeugunifang hin spiralförmig verlaufende, abgestufte Fluchtfolgen bilden.

5. Bohrmeißel nach einem der vorangehenden Ansprüce. dadurch gekennzeichnet, daß den Schneideinsälzen (27) Hinlerstützungen (31, 52, 53) im Werkzeugkörper (9) zugeordnet sind und daß die durch die vertieften Bereiche gebildeten Spülrinnen zwischen jeweils zwei benachbarten spiralförmigen Fluchtfolgen von Schneideinsätzen an der Seite der Schneidkanten (29) durch im wesentlichen senkrechte Flächen, die sich von der unteren Freifläche (30) eines Schneideinsatzes bis etwa zu.

Höhe der Freifläche des Schneideinsatzes (35) des nächsthöheren Arbeitsbereiches (5) erstrecken und an der gegenüberliegenden Seite durch die Hinterstützungen begrenzt sind.

6. Bohrmeißel nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß die abgestuften und spiralförmig verlaufenden Fluchtfolgen der Schneideinsätze (27) untereinander symmetrisch zur Werkzeugachse (0) verlaufen und daß die Breite, der durch die vertieften Bereiche zwischen den Fluchtfolgen gebildeten Spülrinnen mindestens gleich der mittleren Breite der Schneideinsätze ist.

7. Bohrmeißel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet* daß die jeweils an der der Schneidkante (29) der Schneideinsätze (27) gegenüberliegenden Seite vorgesehenen Hinterstützungen (31) sich mit ihrer Basis bis zur Höhe der Freifläche (30) des nächsthöheren Schneideinsatzes der gleichen Fkichtfolge erstrecken.

8. Bohrmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Arbeitsflächen der Schneideinsätze (27) Diamantpartikeln mit Korngrößen zwischen 2 und 20 mm eingebettet sind.

. 9. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkörper (9) mindestens einen der Stoffe Kobalt, Nickel, Molybdän, Wolframkarbid, Chromkarbid, Titankarbid, Tantalkarbid, Vanadiumkarbid oder Niobkarbid enthaltende Zusammensetzung aufweist, die durch infiltriertes Hartlot ergänzt ist, das aus mindestens zwei der Elemente Kupfer, Nickel, Eisen, Zink, Zinn, Silber, Silizium, Bor, Mangan, Aluminium oder Blei besteht und im Werkzeugkörper mit einem Anteil zwischen 25 und 60 Gewichtsprozent der Zusammensetzung enthalten ist.

10. Bohrmeißel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlot im Innern des Werkzeugkörpers (9) eine Konzentration von mindestens 25 Gewichtsprozent der Zusammensetzung und in der Umgebung der Schneideinsätze (27) eine höhere Konzentration aufweist.

11. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (27) eine zusätzliche zur Werkzeugachse (0) parallelverlaufende Angriffsfläche aufweisen und daß die Freiflächen (30) sämtlicher Schneideinsätze des jeweiligen konzentrischen Arbeitsbereiches (1 bis 6) jeweils im gleichen Abstand zur Werkzeugachse (0) angeordnet sind.

12. Bohrmeißel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der radial inneren und äußeren Kanten der Schneidelemente angefast sind.

13. Bohrmeißel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze (27) der tiefer liegenden konzentrischen Arbeitsbereiche eine größere radiale Länge als die Schneideinsätze in höher liegenden Arbeitsbereichen aufweisen.

L4. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneideinsatz (19) vorgesehen ist, dessen Arbeitsfläche mit der Werkzeugachse (0) zusammenfällt.