DE2028807A1

DE2028807A1 - Impact type deep well drilling tool - with chisel shaped head - carrying tungsten carbide scrapers

Info

Publication number: DE2028807A1
Application number: DE19702028807
Authority: DE
Inventors: Allen Eugene Princeton N.J. Bardwell (V.St.A.)
Original assignee: Trident Industries Inc
Current assignee: Trident Industries Inc
Priority date: 1970-06-11
Filing date: 1970-06-11
Publication date: 1971-12-16

Abstract

The fluted shaft carries a chisel shaped head preceded by a collar carrying a pair of tungsten carbide scraper inserts, and has a row of spherical faced inserts along the chisel, the outermost two protruding at an angle. Alternatively, the chisel edge may consist of a pair of pointed edged rectangular inserts, held in slots in the sides by a sunken head bolt, or three equispaced inserts may be fitted.

Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung der Firma betreffend Bohreinsatz für Stoßbohrer Die Erfindung betrifft einen Bohreinsatz fUr Stoßbohrer, insbesondere für Seil-Stoßbohrer, der sich sowohl mit üblichen als auch mit Kompressorbohrern verwenden läßt. Description of the company's patent application relating to the drill bit for impact drills The invention relates to a drill bit for impact drills, in particular for rope impact drill that works with both conventional and compressor drills lets use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde> einen Bohreinsatz und Räumer für Stoßbohrer zu schaffen, der ein nochmaliges Zerbrechen bereits abgetragenen Steinmaterials auf ein Mini mum reduzierte ein gerades Bohrloch selbst in Geröll und Ge schiebeblöcken erzeugt, kein Nachechärfen im Einsatz erfordert und bei richtigem Einsatz nicht hängenbleibt.The invention is based on the object> a drill bit and To create a reamer for a hammer drill that breaks again after it has already been removed A straight borehole reduced the stone material to a minimum, even in rubble and Ge sliding blocks generated, no re-sharpening required in use and when correct Insert does not get stuck.

Der Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einer bevorzugten Aus führungsform durch einen Bohreinsatz und Räumer mit einem stromlinienförmigen Schaft mit verkleinertem unteren Ende, in dem mehrere Bohrmeißel eingesetzt sind, erreicht. Dabei kann der mittlere Bohrmeißel geschoßspitzenförmig ausgebildet sein und die anderen Bohrmeißel an der Spitze die Form von in Längsrichtung halbierten Geschoßspitzen aufweisen, wobei die flachen Seiten derselben in Drehrichtung zeigen Die Bohrmeißel können jedoch auch sämtlich geschoßspitzenförmig ausgebildet sein Oberhalb der Bohrmeißel können getrennt hiervon Räumeinrichtungen vorgesehen sein, um ein wirksames Räumen des Bohrt loches zu ermöglichen und ein möglich geringes Festsetzen des Bohrers beim ZurUckziehen zu bewirkens Gemäß einer anderen bevorzugten Lösung ist ein Bohrkopf vorgesehen mit zwei klotzartigen9 im Abstand voneinander angeord neten Zähnen, die in Hohlräumen im unteren Ende des stromlinenm förmigen Schaftes untergebracht sind und sich von dort nach unten erstrecken, wobei jeder Zahnklotz einen länglichen Schneid einsatz aus einem Karbid oder dgl aufweist und die Zahnblöcke aus Werkzeugstahl bestehen Die Zahnblöcke sind durch eine nach unten sich erstreckende Trennwand gegeneinander abgetrennt und durch eine starke Schraube gehalten, welche sich durch die Zähne und die Trennwand erstreckt und die Zähne gegen diese drückt.This object is achieved according to a preferred embodiment through a drill bit and reamer with a streamlined shaft with a scaled down lower end, in which several drill bits are used, reached. Included can the middle drill bit can be designed in the shape of a bullet point and the other drill bits have the shape of bullet tips cut in half lengthways at the tip, with the flat sides thereof facing in the direction of rotation. The drill bits can however, it can also all be designed in the shape of a bullet point above the drill bit can be provided separately therefrom clearing devices to an effective clearing of the drill hole to enable and a possible low jamming of the drill to be effected upon withdrawal. According to another preferred solution, a drill head is provided with two block-like9 spaced apart teeth that are housed in cavities in the lower end of the stromlinenm-shaped shaft and extending downward therefrom, each tooth block being an elongated one Has cutting insert made of a carbide or the like and the tooth blocks made of tool steel The tooth blocks are against each other by a downwardly extending partition wall separated and held in place by a strong screw that goes through the teeth and the partition extends and presses the teeth against it.

Zwischen Zahnblöcke und Trennwand sind Beilageplatten gelegt, welche die Zähne in der gewünschten radialen Stellung halten und austauschbar sind, Die Bohrköpfe und Räumer nach der Erfindung lassen sich insbe sondere bei Seil-Stoßbohrgeräten anwenden und sich leicht an die Verwendung bei Mehrfach-Gebläsebohrern (multiple blow drilling structure) anpassen und ergeben ein minimales Maß an erneuter Zermahlung bereits abgetragenen Gesteins Die mit den Bohrkopfes nach der Erfindung hergestellten Löcher sind im we sentlichen gerade, wobei sich der Lochdurchmesser durch Vergrößerung des Durchmesserabstandes der Zahnblöcke konstant halten läßt. Die Bohrgeschwindigkeit wird beträchtlich erhöht und ein Festsetzen des Bohrkopf es während der Aufwärtsbewegung auf ein Minimum verringert. Die Bohrmeißel und Zahnblöcke lassen sich mit geringem Kostenaufwand ersetzen.Insert plates are placed between the tooth blocks and the partition, which keep the teeth in the desired radial position and are interchangeable, The Drill heads and scrapers according to the invention can be in particular special in rope ram drilling equipment and easily adapt to the use of multiple blower drills (multiple blow drilling structure) and result in a minimal amount of regrinding already removed rock The produced with the drill head according to the invention Holes are essentially straight, and the diameter of the hole increases with enlargement the diameter distance of the tooth blocks can be kept constant. The drilling speed is considerably increased and a sticking of the drill head it during the upward movement reduced to a minimum. The drill bits and tooth blocks can be removed with little Replace expense.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungenan mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschriebene Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten. Aus führungsform eines Bohrkopfes und Räumers nachder Erfindung; Fig 2 ist eine Seitenansicht der Breitseite des unte ren Teiles des Bohrkopfes nach Figo 1, und Figo 3 ist eine Seitenansicht der Schmalseite des unter ren Teiles des Bohrkopfes nach Fig 1; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Unterseite des Bohrkopfes nach Fig. 1; Figo 5 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Bohreinsatzes und Räumers nach der Erfindung; Fig. 6 ist eine Seitenansicht des unteren Teiles des Bohreinsatzes nach Fig. 5; Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 6 auf die Schmal-Seite des unteren Teiles des Bohreinsatzes nach Figo 5; Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Unterseite des Bohreinsatzes nach Fig. 5; Fig. 9 ist ein Horizontalschnitt längs der Linie 9-9 von Fig, S; Fig. 10 ist ein Horizontalschnitt längs der Linie 10-10 von Figo 6; Fig. 11 ist ein Vertikalechnitt längs der Linie 11-11 von Fige 7, und Fig. 12 ist eine der Fig. 10 entsprechende Ansicht eines Bohreinsatzes mit drei BohrschneidenO Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Stoßbohreinsatz 10 umfaßt einen Schaft 12 mit einem oberen Gewindebereich 14 von verringertem Durchmesser und einem unteren Bereich 16, der in eine flache, schmale Grundfläche 18 ausläuft, welche ein abermaliges Zerbrechen von Gestein verringert. Mittig in die Grundfläche 18 ist ein geschoßspitzenförmiger Bohrmeißel 20 aus Karbideinsen eingesetzt und durch Preßsitz, Silberlot, Schraube verbindungen oder dgl gehalten. Zu beiden Seiten des Bohrmeißels 20 sind weitere Bohrmeißel 22 eingesetatt die die Form von Geschoßspitzen oder in Längsrichtung halbierter Geschoßspitzen aufweisen. Jeder Bohrmeißel 22 ist so eingesetzt, daß die flache Fläche in Drehrichtung zeigt. Die Bohrmeißel 20, 22 können Uber die Grundfläche 18 hervorstehen, so daß das abermalige Zerbrechen von bereits abgemeißeltem Gestein vermieden wird, Bei Verwendung des Bohreinsatzes 10 in Verbindung mit einem Mehrfach Xompressorbohrer (multi-blow dril structure) kann der Bohrer nicht festsitzen Die Bohrmeißel 20 und 22 können auch anders artig geformt sein und haben beim Bohren eine hohe Flächenbelastung Der Bohreinsatz nach der Erfindung bietet für das Seilbohren ein neues Verfahren der Spannungserzeugung i.m Gesteins Die Be rührungspunkte der Bohrmeißel 20> 22 bewirkens daß die radial len Spannungslinien sich überlappen, was bei normalen Bohreinsätzen nicht der Fall ist, Der Wirkungsgrad des Bohrers ist da her vergrößert, so daß auch die Bohrgeschwindigkeit höher istc Oberhalb der Bohrmeißel 20 22 sind Räumer 24 einstückig mit und diametral gegenüberliegend am Schaft 12 angebracht9 und diese Räumer umfassen Karbidstahlschaber 26 mit einer unteren Schneidkante 28, die etwa 8 mm nach außen über die obere Räum kante 30 hervorsteht, wodurch eine maximale Räumwirkung und die geringstmögliche Gefahr für das Steckenbleiben des Bohrers beim Hochziehen gegeben ist Die Bohrmeißel 20, 22 und die Schaber 26 sind beispielsweise aus Wolframkarbid hergestellt.The invention is shown below with reference to schematic drawings FIG. 1, which has been described in addition to several exemplary embodiments, is a side view a preferred one. Embodiment of a drill head and reamer according to the invention; Fig. 2 is a side view of the broad side of the lower part of the drill head according to Figo 1, and Figo 3 is a side view of the narrow side of the lower part of the Drill head according to Figure 1; Figure 4 is a top plan view of the underside of the drill head according to Fig. 1; Figure 5 is a side view of another embodiment of a drill bit and scraper according to the invention; Fig. 6 is a side view of the lower part the drill bit according to FIG. 5; Fig. 7 is a view similar to Fig. 6 on the narrow side the lower part of the drill bit according to FIG. 5; Fig. 8 is a top plan view of the underside of the drill bit according to FIG. 5; Fig. 9 is a horizontal section along its length the line 9-9 of Figure 5; Figure 10 is a horizontal section taken along line 10-10 from Figo 6; Figure 11 is a vertical section taken along line 11-11 of Figures 7 and 7 FIG. 12 is a view similar to FIG. 10 of a three drill bit Drill cutters O The impact drill bit 10 shown in Figures 1 to 4 comprises a shaft 12 having an upper threaded portion 14 of reduced diameter and a lower area 16 which terminates in a flat, narrow base area 18, which reduces repeated breaking of rock. In the middle of the Floor space 18, a bullet-point-shaped drill bit 20 made of carbide tines is inserted and by press fit, silver solder, screw connections or the like held. On both sides of the drill bit 20, further drill bits 22 are inserted which are in the form of projectile tips or have bullet tips halved in the longitudinal direction. Each drill bit 22 is inserted so that the flat surface points in the direction of rotation. The drill bits 20, 22 can protrude over the base 18, so that the repeated breaking of already chiseled rock is avoided, when using the drill bit 10 in connection with a multiple Xompressor drill (multi-blow dril structure) the drill is not stuck The drill bits 20 and 22 can also be shaped differently be and have a high surface loading when drilling the drill bit according to the invention offers a new method of generating tension in rock for cable drilling Be the points of contact of the bits 20> 22 cause the radial len stress lines overlap, which is not the case with normal drill bits, the efficiency of the drill is therefore enlarged, so that the drilling speed is also higherc Above the drill bits 20-22, reamers 24 are integral with and diametrically opposite one another attached to the shank 12 and these reamers comprise carbide steel scrapers 26 with a lower cutting edge 28, which protrudes about 8 mm outward over the upper clearing edge 30, resulting in a maximum clearing effect and the lowest possible risk of getting stuck The drill bit 20, 22 and the scraper 26 are given when pulling up the drill are made from tungsten carbide, for example.

Die Figuren 5 bis 11 zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Bohreinsatzes 30 nach der Erfindung9 der einen Schaft 32 aufweist mit einem reduzierten oberen Gewindebereich 34 und einen unteren Bereich 36 mit zwei an den Seiten und zum Boden hin offenen Ausnehmungen 38, die durch eine herab stehende Trennwand 40 voneinander getrennt sind In die eine Ausnehmung ist ein Zahnblock 42 eingesetzt, der eine Bohrung 44 aufweist mit einem vergrößerten Vorderbereich 46 und einen Einsatz 48 aus einem Karbidmaterial oder dgl.Figures 5 to 11 show a further preferred embodiment a drill bit 30 according to the invention 9 which has a shaft 32 with a reduced upper thread area 34 and a lower area 36 with two recesses 38 open on the sides and towards the bottom, which are through a downstanding partition wall 40 are separated from one another in which there is a recess a tooth block 42 is used, which has a bore 44 with an enlarged Front area 46 and an insert 48 made of a carbide material or the like.

trägt In die andere Ausnehmung ist ein zweiter Zahnblock 50 eingesetzt, der dem Zahnblock 42 entspricht mit Ausnahme daß ein Gewindeloch 52 anstelle des Loches 44 in demselben vorgesehen ist. Die Zahnblocke 42 und 50 können aus einem festen Stahl hergestellt sein. Durch die Bohrung 44 erstreckt sich ein start ker Bolzen 54> der mit seinem Kopf 56 auf der Stirnfläche des Vorderbereiches 46 aufliegt und sich durch eine Bohrung 58 in der Trennwand 40 erstreckt und mit seinem Gewinde in die Gewinn debohrung 52 eingeschraubt ist, so daß die Zahnblöcke 42 und 50 zusammengehalten werden, Die Bohrung 58 hat einen etwas größeren Durchmesser als der Bolzen 54> um beim Bohren eine Beanspruchung des Bolzens an dieser Stelle zu vermeiden. Die Be festigung der Zahnblöcke kann natürlich auch andersartig ge schehen, etwa mittels einer Schraube und einer Mutter anstelle des Bolzens 54, so daß anstelle der Gewindebohrung 52 ein Raum für die Aufnahme einer Mutter vorgesehen sein müßte. Ferner kann fUr jeden Zahnblock ein Bolzen 54 vorgesehen sein. der in die Trennwand 40 geschraubt wird.A second tooth block 50 is inserted into the other recess, which corresponds to the tooth block 42 except that a threaded hole 52 in place of the Hole 44 is provided in the same. The tooth blocks 42 and 50 can consist of one be made of solid steel. A start ker extends through the bore 44 Bolt 54> the one with its head 56 on the face of the front area 46 rests and extends through a bore 58 in the partition wall 40 and with his Thread is screwed into the profit debohrung 52 so that the tooth blocks 42 and 50 are held together, the bore 58 has a slightly larger diameter than the bolt 54> to stress the bolt at this point when drilling to avoid. The fastening of the tooth blocks can of course also be done differently Schehen, for example by means of a screw and a nut instead of the bolt 54, so that instead of the threaded hole 52, a space for receiving a nut is provided should be. Furthermore, a bolt 54 can be provided for each tooth block. the in the partition wall 40 is screwed.

Zwischen jedem Zahnblock 42 und 50 und der Trennwand 40 ist eine Beilagescheibe 60 vorgeseheng um die richtigen Bohrstellungen der Zahnblöcke zu gewährleisten. Es können natürlich mit steigender Abnutzung der Zahnblöcke auch weitere Beilage scheiben verwendet werden0 Dies läßt sich an Ort und Stelle leicht ausführen, indem der bolzen 54 mit einfachen Werkzeugen abgenommen und nach Einfügen von Beilagescheiben wieder angel schraubt wird0 In den Boden der Trennwand 40 kann ein Zapfen 62 aus einem Karbidmaterial eingesetzt sein, um mittlere "Kronen" oder dgl.Between each tooth block 42 and 50 and the partition wall 40 is a washer 60 provided to ensure the correct drilling positions of the tooth blocks. Of course, with increasing wear and tear of the tooth blocks, additional supplements can also be added washers are used0 This can easily be done on the spot by the bolt 54 removed with simple tools and after inserting washers Angel is screwed again0 In the bottom of the partition wall 40 can be a Pin 62 may be used from a carbide material to medium "crowns" or the like.

aufzubrechen0 Bei dem Bohreinsatz 30 lassen sich ebenfalls Räumer anbringen die den Räumern 24 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungs form entsprechen Diese Räumer sind entweder am unteren Bereich 26 eingesetzt, wie die Räumer 64 oberhalb der Zahnblöcke 42 und 50, oder bilden ein Teil mit den Zahnblöcken 42 und 50 oberhalb der Karbidmaterialeinsätze 48, wie durch das Bezugszeichen 66 in Fig. 7 angedeutet ist0 Der Bohreinsatz 30 arbeitet jedoch auch ohne die Räumer zufriedenstellend.Aufzubbruch0 The drill bit 30 can also be used with reamers attach the form of the scrapers 24 correspond to the embodiment described above These scrapers are either used in the lower area 26, like the scrapers 64 above the tooth blocks 42 and 50, or form a part with the tooth blocks 42 and 50 above of the carbide material inserts 48, as indicated by reference numeral 66 in FIG. 7 ist0 However, the drill bit 30 works satisfactorily even without the reamer.

Fig, 12 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines einstellen baren Bohreinsatzes 70, bei der ein zentraler Zapfen 72 die Trennwände 40 ersetzt. Dieser Bohreinsatz weist drei Zähne 74 aufs die jeweils durch Bolzen 76 befestigt sind, welche durch Bohrungen in den Zähnen 74 reichen und in den Zapfen 72 angeschraubt sind0 Die Bohrungen in den Zähnen 74 sind etwas größer als der Bolzen, um Stöße zu vermeiden und eine gewisse fle wegung der Zähne zu ermöglichen, ohne daß ein Festhaften erfolgt.Fig, 12 shows a modified embodiment of an adjustable ble Drill bit 70 in which a central tenon 72 replaces the partition walls 40. This The drill bit has three teeth 74 which are each fastened by bolts 76, which extend through bores in the teeth 74 and screwed into the pin 72 sind0 The bores in the teeth 74 are slightly larger than the bolt to allow for impacts to avoid and to allow a certain amount of movement of the teeth without a Clinging takes place.

Es können natürlich auch mehr als drei Zähne verwendet werden Vergleichsversuche haben ergeben , daß mit einem üblichen Bohrt schaft mit einem gewöhnlich geschmiedeten Bohreinsatz die Bohrgeschwindigkeit bei einem 15 cm großen Loch in grünem Granit (in Connecticut) 20 bis 24 cm pro Stunde betrugo Ein Stoßhammer mit dem Bohreinsatz 30 nach der Erfindung schaffte unter den selben Bedingungen eine Bohrstrecke von 40 bis 48 cm Das Hinterlegen der Zahnblöcke 42 und 50 mit Beilagscheiben erhöht die Standzeit des Bohreinsatzes um das Mehrfache0 Ver suche an grünem Granit in Connecticut ergaben eine Durchmesser abnahme von 8 mm auf 10 m Bohrtiefe bei Verwendung des Bahr einsatzes 30. Bei Verwendung der Beilagescheiben 60 konnten mit einem Satz Zahnblöcke 42, SO 300 m gebohrt werden im Vergleich zu 100 bis 120 m bei üblicherweise eingespannten Zahnblöcken Es sei erwähnt, daß die Abnutzung derselben zu einer Verkleinerung des Bohreinsatzes führt, so daß dieser für das gewünschte Loch zu klein wird0Of course, more than three teeth can also be used. Comparative experiments have shown that with a normal Bohrt shank with a usually forged Drill bit the drilling speed for a 15 cm hole in green granite (in Connecticut) 8 to 12 inches per hour was o A hammer with the drill bit 30 according to the invention made a drilling distance of under the same conditions 40 to 48 cm The backing of tooth blocks 42 and 50 with washers increased the service life of the drill bit by multiple attempts on green granite in Connecticut showed a diameter decrease of 8 mm to 10 m drilling depth when in use des Bahr insert 30. When using the washers 60 could with a set of tooth blocks 42, SO 300 m can be drilled compared to 100 to 120 m in the case of usually clamped tooth blocks It should be mentioned that the wear and tear of the same leads to a reduction in the size of the drill bit, so that it can be used for the desired Hole becomes too small0

Claims

Claims 1 drill bit for impact drill, g e k e n n z e i c h n e t by a shaft (12, 32) with a lower area in its base area Drill bits (20,22; 42,48) are used and by a device for adjusting the drill bit to the outside.

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t 3 that two recesses (38) are made in the lower area of the shaft, which are separated from one another by a partition (40) and that in each recess a tooth block (42,50) is inserted and a clamping device (52,54,56) is pressed against the partition wall 0 So drill bit according to claim 2, characterized in that g e k e n. n -z e i c h n e t »that at least one washer (60) between each Tooth block and the partition (40) lies.

4. Drill bit according to claim 2 or 3, characterized in that g e k e n n z e i G h n e t that the fastening device comprises a Boizen which extends through a Bore (58) in the partition (40) extends and that the bore a size Ren Has diameter than the bolt.

5. Drill bit according to claim 1 and 3 or 4, characterized g e k e n n z e i c h n e t that in the lower region of the shaft several recesses around one central pin (72) are provided and that in each recess a tooth (74) which is screwed tight against the pin (72) with a clamping device (76) 6th Drilling insert according to claims 1 to 59 g e k e n n n z e i c h n e t by one to the Base area of the breaker link arranged in the lower area.

7a drilling insert according to claim 1 to 65, characterized in that It should be noted that a reamer (66) is assigned to each tooth. Drill bit according to claim 1 to 7, characterized in that the scrapers (64, 66) go up Having tapered lateral surfaces