DE2105219C3 - Diamantbohrmeißel - Google Patents

Description

tet wird, sondern auch in radialer Richtung, ist durch die erfindungsgemäße Anordnung aller Diamantspitzen auf einer zur Drehachse koaxialen Wendel erreicht, daß nur noch in axialer Vortriebsrichtung Gestein abgetragen wird, aber nicht in radialer Richtung, wenn entsprechen- ■> de Kräfte auf den Bohrer ausgeübt werden sollten, weil in dieser Richtung jede Schneidspitze ihre nichtschneidende Ausrichtung hat Dadurch wird das Bohrloch genauer gebohrt, so daß auch das Entstehen von Schwingungen praktisch entfällt und damit auch in Taumelbewegungen und im Gefolge davon auch ein Verbrennen der Diamanten unterdrückt werden können, da die Bohr- und Spülfiüssigkeit alle Diamanten gleichmäßig erreicht und kühlt, mit der Folge einer überraschend stark erhöhten Standzeit. ι ^r>

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines DiamantbohrmeiBels,

Fig.2 einen Längsschnitt längs der Linie H-Il in Fig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie UI-IIi in Fig. 1,

Fig.4 in einer vergrößerten Teildarstellung den Diamanten, der an dem Schnittpunkt zwischen dem Schnitt längs der Linie H-Il und dem Schnitt längs der >5 Linie IH-III in Fig. 1 in die Mantelfläche des Meißelkörpers eingesetzt ist,

Fig.5 einen Schnitt durch den in Fig.4 gezeigten Diamanten in Richtung der Linie V- V in F i g. 4,

Fig.6 einen Schnitt durch den Diamanten nach F i g. 4 längs der Linie VI-VI in F i g. 4 und

F i g. 7 einen vergrößerten Axialschnitt einer abgeänderten Ausführungsform der in F i g. 2 mit A bezeichneten Einzelheit.

Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Diamantbohrmei- v> Bei umfaßt einen Meißelkörper 1 aus einem verschleißfesten Werkstoff, in dessen Mantelfläche gruppenweise Diamanten 2 längs Wasserkanälen 3 eingesetzt sind, durch die Bohr flüssigkeit ausströmt, um die Diamanten zu kühlen und das Bohrklein abzuführen. Der Meißel- <to körper 1 ist ein napfförmiger Sinterkörper aus Wolframkarbidkörpern, der mit einem Schaft 4 verbunden ist In dem Sinterkörper sind vordem Sintern die Wasserkanäle 3 ausgebildet und die Diamanten in an sich bekannter Weise eingesetzt.

Der Schaft 4 hat an seinem oberen Verbindungsabschnitt S ein Gewinde 6, um ihn mit einer nicht dargestellten Schwerstange oder einem rohrförmigen Bohrstrang verbinden zu können. Gegebenenfalls kann der Schaft 4 aus Stahl direkt mit der Welle einer so hydraulischen Turbine oder eines Elektromotors verbunden sein, welche als im Bohrloch betriebene Antriebsvorrichtung dienen. Der Schaft 4 weist ferner einen zentralen Kanal 7 auf, durch welchen die Bohrflüssigkeit den Kanälen 3 zugeführt wird.

Der mittlere Teil des Meißelkörpers 1 hat gemäß F i g. 2 eine allgemein kegelförmige stirnseitige Vertiefung 8, in dem ein den Scheitel der konischen Vertiefung 8 mit dem zentralen Kanal 7 verbindender Kanal 9 ausgebildet ist. Ga dieser nicht konzentrisch zur < >o Längsachse des Meißelkörpers 1 ausgebildet ist, entsteht beim Bohren kein Kern.

Die Wasserkanäle 3 verlaufen vom Kanal 9 aus über die gekrümmte, eingezogene Stirnfläche 10 des MeiQelkörpers 1 und über die Mantelfläche 11, die auch als Kalibrierfläche bezeichnet werden kann.

Die genaue Lage der Diamanten auf der Außenfläche wird im folgenden anhand der Fig.4 bis 6 erläutert, in denen ein Diamant 12 dargestellt ist, der dem in Fig, I gezeigten Diamanten 2 entspricht, welcher auf der Schnittlinie zwischen den Schnittebenen H-Il und III-III liegt.

Der in Fig.4 gezeigte Diamant 12 ist annähernd würfelförmig und gemäß F i g, 5 und 6 so angeordnet, daß eine ebene Fläche des Diamanten in der Mantelfläche 11 des Meißelkörpers 1 liegt. Dies bedeutet, daß der Diamant in einer nichtschneidenden bzw. stumpfen Stellung in einer zur nicht dargestellten Längsachse des Meißelkörpers radialen Richtung eingesetzt ist. Daher kann der Diamant 12 keine Schneidwirkung zeitigen, wenn er in einer Richtung belastet wird, die nicht mit der Längsachse des Meißelkörpers zusammenfällt.

Es ist ferner zu erkennen, daß bei der in Fig.4 gezeigten Lage des Diamanten 12 die untere Fläche des Diamanten einen Winkel B mit einer waagerechten Linie 13 bildet. Dieser Winkel kann in der Größenordnung von 0° bis 30° liegen und gegebenenfalls sogar negativ sein. Wenn sich der Diamant 12 in Richtung des Pfeils 14 bewegt, der die Drehrichtung des Diamantmeißels bezeichnet, befindet sich daher die Spitze 15 des Diamanten in einer Schneidstellung, wenn auf den Diamanten eine Last parallel zur Mittelachse des Meißels wirkt. Der in die Mantelfläche 11 des Meißelkörpers 1 eingesetzte Diamant 12 befindet sich somit in einer Stellung, in der er einen Schnitt in einer Richtung ausführen kann, die tangential zu einer Schraubenlinie verläuft, die sich durch die Schneidspitze 15 des Diamanten erstreckt, und deren Mittelachse mit der Drehachse des Meißelkörpers kongruent ist. Diese tangentiale Richtung gilt für die Schneidspitze 15 des Diamanten 12. Wenn der Winkel B negativ ist, wirkt gemäß F i g. 4 die Ecke bzw. Spitze \5A des Diamanten 1 als Schneidspitze. Diese anhand der Fig.4 bis 6 bezüglich des Diamanten 12 beschriebene Ausrichtung weisen auch alle anderen Diamanten 2 auf, die in die Mantelfläche 11 des Meißelkörpers 1 eingesetzt sind und4ie die Bohrlochwandung bearbeiten.

Der Winkel zwischen der Mantelfläche 11 des Meißelkörpers und dessen Längsachse ist in F i g. 5 mit C bezeichnet. Da bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 6 die Mantelfläche 11 eine konische Form hat, ist der Scheitelwinkel des Kegels, auf dem die Mantelfläche 11 liegt, doppelt so groß wie der Winkel C, der zwischen 5' und 10" betragen kann.

Im folgenden wird die Beziehung erläutert, die zwischen den Schneiddurchmessern der Diamanten des Diamantbohrmeißels besteht Der Ausdruck »Schneiddurchmesser« eines Diamanten bezeichnet im folgenden den Durchmesser eines Kreises in einer zur Drehachse des Diamantmeißels rechtwinkligen Ebene, in welcher der betreffende Diamant liegt und längs dessen sich seine Schneidspitze bewegt, wenn der Meißelkörper 1 um seine Längsachse gedreht wird.

Wenn der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Bohrmeißel in einer unterirdrchen Formation betrieben wird, bearbeiten die in die Stirnfläche 10 des Meißelkörpers 1 eingesetzten Diamanten den Bohrlochgrund, während die in die Mantelfläche U eingesetzten Dhmanten die Seitenwand des Bohrlochs bearbeiten. Es ist ersichtlich, daß der Durchmesser des Lochs, das durch die in die Stirnfläche des Diarr.i.ntmeiPels eingesetzten Diamanten gebohrt wird, durch die in die Mantelfläche 11 eingesetzten Diamanten vergrößert wird. Da die Mantelfläche 11 eine konische Form hat, spielt sich die Vergrößerung des Lochdurchmessers allmählich ab,

denn bei den auf der Mantelfläche in einer ständig zunehmenden Höhe angeordneten Diamanten vergrößert sich der Schneiddurchmesser.

Da die in die Mantelfläche des Bohrmeißels eingesetzten Diamanten in einer zur Längsachse des Bohrmeißels radialen Richtung in einer nichtschneidenden bzw. stumpfen Stellung angeordnet sind, entsteht im Betrieb des Meißels in einer unterirdischen Formation ein Bohrloch, bei dem alle in die Mantelfläche ti des Meißels eingesetzten Diamanten in Berührung mit der Bohrlochwandung stehen. Die waagerechten Komponenten der Belastungen, die durch die Bohrstange und die Schwerstange auf den Bohrmeißel in von der Längsachse des Meißelkörpers abweichenden Richtungen aufgebracht werden, werden von der Berührungsfläche /wischen der Mantelfläche 11 des Meißels und der Bohrlochwandung aufgenommen, ohne daß eine Schneidwirkung in zur Längsachse des Diamantmeißels lauiaici Richtung ausgeübt wird. Somit wird die Berührung zwischen den in die Mantelfläche 11 des Meißelkörpers eingesetzten Diamanten 2, 12 und der Bohrlochwandung unter allen Umständen aufrechterhallen, ohne daß sich hierbei der Durchmesser des Bohrlochs über den Sollwert hinaus vergrößert.

Der erfindungsgemäße Diamantbohrmeißel bietet drei Vorteile. Erstens verbleiben die Diamanten auf dem unteren Teil bzw. der Stirnfläche IO des Meißelkörpers jeweils auf ihrer eigenen Bahn. d.h. sie können keine /ickzackförmigen Spuren erzeugen, die sich kreuzen, wie es der Fall wäre, wenn der Bohrlochdurchmesser zu groß wäre, und was dazu führen würde, daß die Diamanten Stoßbeanspruchungen ausgesetzt werden. Zweitens bleibt die Bohrflüssigkeiisströmung über die Oberfläche des Meißelkörpers nur durch die Wasserkanäle 3 bestimmt, da die Kontur des Meißels genau der Kontur des Bohrlochs entspricht, weil das tintstehen eines Bohrlochs mit einem zu großen Durchmesser vermieden ist. Infolgedessen wird jeder Diamant ausreichend gekühlt und ein Verbrennen eines Diamanten vermieden. Drittens wird der Bohrstrang im Vergleich zu einem Bohrloch mit einem zu großen Durchmesser besser stabilisiert, was zur FoIpp hat daß der Bohrmeißel Taumclbewegungen in einem geringeren Ausmaß ausführt, wodurch sich die Lebensdauer des Diamanten ebenfalls verlängert.

Die Form der Mantelfläche 11 des Bohrmeißels beschränkt sich nicht auf die anhand von F i g. 5 beschriebene Form einer konischen Fläche. Zur Erzielung ebenso vorteilhafter Ergebnisse ist es auch möglich, diese Seitenwand so auszubilden, daß ihre Form einer rotati^nssymmetrischen Fläche entspricht, die man erhält, wenn man eine leicht gekrümmte Linie um die Längsachse des Meißelkörpers rotieren läßt. Eine solche Seitenwand muß eine positive Krümmung aufweisen und der Durchmesser des Meißelkörpers muß in zu seiner Längsachse rechtwinkligen Querschnitten von unten nach oben bzw. von vorn nach hinten zunehmen. Um eine hohe axiale Belastung der in die Seitenwand eingesetzten Diamanten zu vermeiden, muß die Projektion dieser Seitenwand auf den Bohrlochgrund relativ klein sein. Dies bedeutet, daß der Scheitelwinkel der zu dieser Seitenwand tangentialen Rächen klein sein und in der Größenordnung von 10' bis 20^; liegen muß. Diese konischen Flächen sind so angeordnet, daß ihre Scheitelpunkte in die Richtung weisen, in der der Bohrmeißel axial beiastet ist. also in Vortriebsrichtung.

Wenn ein Bohrloch durch einen bereits benutzten Bohrmeißel hinterschnitten worden ist, werden diejenigen Diamanten des neuen Bohrmeißels, die den größten Schneiddurchmesser haben, beim Einführen in das Bohrloch übermäßig belastet. Hierbei können einige dieser Diamanten zerdrückt oder ausgebrochen werden. Um ein Hinterschneiden des Bohrlochs durch diesen neuen Meißel zu verhindern, ist es zweckmäßig, einige weitere Diamanten vorzusehen, deren Schneiddurchmesser gleich diesem größten Schneiddurchmesser ist und die rückwärts der in die Seitenwand des Meißelkörpers eingesetzten Diamanten liegen. 7.war kann es hierzu genügen, jeweils einen einzigen Diamanten oberhalb jeder Reihe oder Gruppe von Diamanten vorzusehen, die längs eines Wasserkanals angeordnet ist, jedoch kann man auch mehrere Diamanten, z. B. vier oder fünf Diamanten, vorsehen. Diese sind in die Meißelkörperseitenwand so eingesetzt, daß deren Spitzen eine zylindrische fläche berühren, deren Mittelachse mit der Längsachse des Meiöeikorpers zusammenfällt. Ebenso wie die zum Bohren in die Seitenwand des Meißelkörpers eingeseiztcn Diamanien sind die in den zylindrischen Teil der Seitenwand eingesetzten zusätzlichen Diamanten in einer nicht schneidenden bzw. stumpfen Stellung angeordnet, die tangential zu einer .Schraubenlinie verläuft, welche durch die Schneidspitze des zusätzlichen Diamanten gehl und deren Mittelachse kongruent ist mit der Längsac/ise des Meißelkörpers.

Das Zurückholen des Bohrmeißels aus dem Bohrloch kann dadurch erleichtert werden, daß man den oberen bzw. rückwärtigen Teil des MciUelkörpers mit einem konisch geformten Abschnitt versieht, der Diamanten tragen kann, welche die konische Fläche berühren. Diese Diamanten können so eingesetzt sein, daß sie schneidend und/oder nichtschneidend sind.

Die vorstehend allgemein behandelten Merkmale werden im folgenden bezüglich einer Ausführungsfomi beschrieben, die alle diese Merkmale in sich vereinigt. Es sei jedoch bemerkt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist. alle drei Merkmale gleichzeitig vorzusehen.

F i g. 7 zeigt einen Teil der Mantelfläche eines Rohrnipißpk n.irh dor Frfindnnp hri dptn rs sich um eine abgeänderte Ausführungsform der mit A bezeichneten Einzelheit des Bohrmeißels nach F i g. 2 handeln kann, die jedoch in Fig. 7 in einem größeren Maßstab dargesteift ist.

Der in F i g. 7 dargestellte Teilschnitt verläuft durch eine Reihe von Diamanten, während der in F i g. 2 gezeigte Schnitt auf beiden Seiten jeweils durch einen Wasserkanal verläuft.

Der in Fig. 7 gezeigte Schaft 20 trägt hier einen Meißelkörper 21 aus verschleißfestem Werkstoff, in dessen Oberfläche die Diamanten eingesetzt sind. Diese Oberfläche ist in vier Zonen 22,23,24 und 25 unterteilt.

Die untere, stirnseitige Zone 22 umfaßt den unteren Teil des Meißelkörpers 21, in den Diamanten 26 so eingesetzt sind, daß sie den Bohrlochgrund bearbeiten.

Bei der darüberliegenden Zone 23 handelt es sich um denjenigen Teil der Mantelfläche, welcher Diamanten 27 trägt, von denen jeder so angeordnet ist. daß er in radialer Richtung nichtschnerdend. jedoch in eine schneidende Stellung in eine zu einer Schraubenlinie tangentiale Richtung ausgerichtet ist. welche Schraubenlinie durch die Schneidspitzen verläuft und deren Mittelachse kongruent ist mit der Längsachse des Meißeifcorpers 21. Aiie bezüglich des Diamanten 12 nach den F i g. 4 bis 6 gemachten Angaben gelten auch für diese Diamanten, mit der Ausnahme, daß die

Diamanten 27 nicht eine konische Fläche berühren, sondern eine rotationssymmetrische Fläche 28, die in bezug zur Längsachse des Meißelkörpers konkav ist und deren Mittelachse mit der Längsachse des Meißelkörpers zusammenfällt. Die Fläche 28 umfaßt nicht dargestellte konische Flächen, welche diese Fläche berühren und so angeordnet sind, daß ihre Scheitelpunkte in die Richtung weisen, in der der Meißel während des Gebrauchs axial belastet ist. Diese konischen Flächen haben Scheitelwinkel, die im Bereich von 10' und 20" liegen.

Die Zone 24 ist derjenige Tei! der Seitenwand, welcher mit Diamanten 29 besetzt ist. die jeweils den gleichen Schneiddurchmesser wie der oberste Diamant 27' aufweist und in der gleichen Weise wie dieser eingesetzt ist. Der Diamant 27' ist der oberste Diamant einer Reihe von Diamanten 27. die in der Zone 23 liegt und die rotationssymmiMrischc Fläche 28 berührt. Die Diamanten 29 berühren einen zylindrischen ieii «ier Seitenwand des Meißelkörpers und sind so angeordnet. daß sie die Aufgabe des Diamanten 27' übernehmen können, wenn dieser ausfallen sollte. Hierdurch wird das llinterschneidcn des Bohrlochs für den Fall verhindert, daß der Diamant 27' ebenso wie die entsprechenden Diamanten anderer Reihen verbrannt oder hcrausgebrochcn wird.

Die oberste b/w. rückwärtigste Zone 25 umfaßt den obersten Teil der Außenfläche des Meißelkörpers, der Diamanten 30 tragt. F.s ist ersichtlich, daß dieser Teil der Außenfläche die Wand des Bohrlochs nicht bearbeitet, wviin sich der Bohrmeißel in Betrieb befindet, doch daß er den Meißel führt, wenn dieser im Bohrloch hochgezogen w ird Die Diamanten 30 sind so eingesetzt, daß sie eine .Schneidwirkung ausüben und so das Abnutzen der Zone 25 beim Herausziehen des Meißels aus dem Bohrloch verhindern. Außerdem kann sich der Bohrmeißel in Richtung nach oben freischneiden, wenn er während des I lochziehens gedreht wird.

Die Anwendbarkeit der Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele. Einige mögliche Abänderungen und Ahwnnrlliinprn ςρίρη im fnlurnHrn beschrieben.

So muß der Bohrmeißel nicht den in F i g. 2 dargestellten unteren Teil bzw. eine konisch eingezogenc Stirnfläche aufweisen.

Fs kann auch eine andere Anzahl und Verteilung der Diamanten über die Außenfläche der in Fig. 1 bis 3 und in F i g. 7 dargestellten Bohrmeißel sowie eine andere Anzahl und Form der Wasserkanäle 3 sowie deren Verteilung über die Mantelfläche des Bohrmeißels vorgesehen sein.

Der Scheitelwinkel der konischen Fläche, die von den Diamanten berührt wird, welche in die Mantelfläche II nach den F i g. 1 bis 3 eingesetzt sind, kann zwischen 10' und 20 liegen. Ferner kann man die Mantelfläche 11 nach oben verlängern, indem man eine Zone 24 und- oder eine Zone 25 nach F i g. 7 hinzufügt.

Die Anwendung der Erfindung ist auch nicht auf einen solchen Diamantbohrmeißel beschränkt, der in der in F i g. 2 gezeigten Weise mit einem Kanal 9 zum Zuführen der Bohrflüssigkeit versehen ist. Die Erfindung läßt sich auch an Diamantkernbohrmeißeln oder bei solchen Meißeln verwirklichen, bei denen ein kleiner Kern zunächst entsteht, der im weiteren Verlauf der Bohrarbeit zerkleinert wird, woraufhin seine Bruchstükke über eine seitliche öffnung abgeführt werden.

Gemäß Fig.4, 5 und 6 wird die nichtschneidende Stellung eines Diamanten gegenüber Lasten, die radial und im rechten Winkel zur Längsachse des Meißelkörpers auftreten, dadurch erzielt, daß man eine im wesentlichen ebene Fläche des Diamanten so anordnet, daß sie in der Fläche der Seitenwand liegt. Jedoch kann man eine solche stumpfe Stellung auch dadurch erzielen, daß man den Diamanten in einer »Schleppstellung« anordnet, was bedeutet, daß der Berührungspunkt zwischen dem Diamanten und der konischen Fläche durch den nachlaufenden Teil des Diamanten gebildet wird, wenn man die Diamanten in seiner Bewegungsrichtung längs der Wand des Bohrlochs betrachtet. Dies bedeutet, daß man beim Einsetzen der Diamanten die Drehrichtung des Bohrmeißels berücksichtigen muß. Diese Drehrichtung ergibt sich ohne weiteres aus der Gangrichtung des Schaftgewindes. Normalerweise sind Bohrmeißel. Schwerstangen und Bohrrohre mit Rechtsgewinde versehen, was bedeutet, daß der Diamantbohrmeißel im Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn man in das Bohrloch hineinblickt, wie es in F i g. 4 durch den Pfeil 14 angedeutet ist. In F i g. 6 ist der Winkel R der Winkel zwischen der ebenen Fläche des Diamanten 12 und der konischen Fläche, unter dem der Diamant längs der Wand des Bohrlochs nachgeschleppt werden kann, ohne daß er eine Schneidwirkung in radialer Richtung ausübt. Die Schneidspitze 15.4 des Diamanten 12 wirkt dann in einer Richtung, die tangential zu einer Schraubenlinie verläuft, deren Mittelachse mit der Längsachse des Meißelkörpers zusammenfällt. Diese Linie verläuft durch die Schneidspitze 154. Die tangentiale Richtung ist auf diese Schneidspitze bezogen.

Zwar sind alle Diamanten, die in den Zeichnungen dargestellt sind, annähernd würfelförmig, doch ist es auch möglich, anders geformte Diamanten zu verwenden, vorausgesetzt, daß sie in einer solchen Stellung pinpp";ot7l werden daß sie in der zur hesapten Schraubenlinie tangentialen Richtung schneiden und in einer zur Drehachse radialen Richtung nicht schneiden.

Der erfindungsgemäße Diamantbohrmeißel kann in Verbindung mit Stabilisatoren und/oder Räumern verwendet werden. Geeignete Stabilisatoren können z. B. aus Gummi oder aus mit einer harten Auflage versehenem Stahl bestehen. Sie werden durch den Bohrstrang in einem gewissen Abstand oberhalb des Bohrmeißels gehalten. Sie dienen dazu, die Schwingungsbewegungen des Bohrstrangs zu dämpfen. Räumer bekannter Art ordnet man ebenfalls oberhalb des Bohrmeißels an. Da die bekannten Räumer dadurch gekennzeichnet sind, daß sie das Wegschneiden von Material in zur Mittelachse des Räumers radialen Richtungen ermöglichen, erhält das Bohrloch einen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Räumers, was den Vorteil bietet, daß sich der Diamantbohrmeißel zusammen mit dem Räumer sehr leicht in das Bohrloch einführen und aus diesem herausziehen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche;

1. Diamantbohrmeißel mit in die Mantelfläche des Meißelkörpers ausgerichtet eingesetzten, Schneid- ί spitzen aufweisenden einzelnen Diamanten zum Schneiden der Bohrlociiseitenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidspitze (15, \5A) jeder dieser Diamanten (2, 12, 27, 29) in eine zur Drehachse radialen Richtung nach außen hin nichtschneidende Stellung und in eine zu einer durch sie verlaufenden Schraubenlinie, deren Mittelachse kongruent ist mit der Längsachse des Mcißelkörpers (1, 21), tangentialen Richtung schneidende Stellung ausgerichtet ist

2. Diamantbohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende Fläche Jedes Diamanten (2, 12,27,29) tangential zur Mantelfläche (11, 23, 24) des Meißelkörpers (1) angeordnet ist 2«

3. Diamantbohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Diamant (2,12,27,29) mit seiner nach außen weisenden Fläche so in den Meißelkörper (1) eingesetzt ist, daß nur der nachlaufende Teil der Fläche zur Anlage an die 2·» Bohrlochwandung vorgesehen ist.

4. Diamantbohrmeißel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der in die Mantelfläche (11) des Meißelkörpers (1) eingesetzten Diamanten (2,12,27) eine Konusfläche so berühren, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt und der^n Scheitelpunkt in Vortriebsrichtung liegt.

5. Diamantbohrmeißel nach Ar. .pruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel der Konus- « fläche zwischen 10' und 20° liegt.

6. Diamantbohrmeißel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige Diamanten (27) eine zur Längsachse des Meißelkörpers (21) rotationssymmetrische Fläche (28) beruh- w ren, die zur Längsachse hin konkav ist und tangential zu einer Gruppe von Konusflächen angeordnet ist, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt und deren Scheitelpunkte in Vortriebsrichtung liegen.

7. Diamantbohrmeißel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe konischer Flächen konische Flächen umfaßt, deren Scheitelwinkel zwischen 10' und 20° liegen.

8. Diamantbohrmeißel nach einem der Ansprüche so 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Diamanten (29) eine Zylinderfläche berühren, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt, daß diese Diamanten (29) einen Schneiddurchmesser haben, der gleich dem größten « Schneiddurchmesser der übrigen Diamanten (27) ist, und daß diese Diamanten (29) rückwärts der übrigen Diamanten (27) liegen.

9. Diamantbohrmeißel nach einem der Ansprüche

1 bis 8, gekennzeichnet durch zusätzliche Diamanien M) (30), die eine Konusfläche berühren, deren Mittelachse mit der Drehachse zusammenfällt, deren Scheitelpunkt in die der Bohrrichtung entgegengesetzte Richtung weist und die rückwärts aller übrigen Diamanten (27, 29) in der Mantelfläche des μ Meißelkörpers (21) vorgesehen ist.

Die Erfindung beziehe sich auf einen Diamantbohrmeißel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er ζ. B, bei Explorations-Tiefbohrungen nach öl benutzt wird.

Diamarrtbohrmeißel erweisen sich als besonders zweckmäßig, wenn in großer Tiefe harte, abrasive Formationen durchbohrt werden müssen, denn unter diesen Arbeitsbedingungen erreichen sie eine lingere Standzeit als Drehbohrmeißel aller übrigen Bauarten einschließlich der bekannten Rollmeißel. Infolgedessen braucht ein Diamantbohrmeißel weniger oft ersetzt zu werden als andere Bohrmeißel. Die vergleichsweise höheren Material- und Herstellungskosten eines Diairantbohrmeißels werden durch die verkürzte Gesamtarbeitszeit aufgewogen, weil weniger abgenutzte Bohrmeißel während der Bohrarbeiten zu erneuern sind.

Bei einem Diamantkernbohrmeißel mit dem Merkmal des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (US-PS 35 37 538) sind in die zylindrische innere und äußere Mantelfläche des Meißelkörpers neben unregelmäßig angeordneten Diamantsplittern eine begrenzte Anzahl von Hartmetallteilchen und Diamanten reihenförmig und achsparallel übereinander eingesetzt Bei anderen ähnlichen Bohrern ist darauf geachtet, daß die Diamanten so eingesetzt sind, daß ätt Schneidspitzen nach rückwärts einen Freiwinkel haben (US-PS 33 18 399) oder daß Vorzugsrichtungen eingehalten sind (US-PS 30 27 952), so daß die Beanspruchung in der Richtung größter Festigkeit erfolgt Auch bestimmte Anordnungen, insbesondere auf zur Drehachse konzentrischen Kreisen, werden vorgesehen. Schließlich sind Diamantbohrmeißel bekannt, in deren Mantelfläche Diamanten-Konkretionen aus vielen kleinen Diamantsplittern unregelmäßig in einer Matrix eingebettet sind, die in allen möglichen Richtungen Schneidwirkung, ähnlich Diamantschleifscheiben, entfalten (DE-OS 19 54576,FR-PS 12 94 866).

Es hat sich gezeigt, daß die Gefahr der Beschädigung der Diamantbohrmeißel während des Bohrens nicht vernachlässigbar ist, da das Bohrloch manchmal zu groß wird und seitliche Schwingungen und auch Taumelbewegungen trotz zylindrischer Kalibrierbohrflächen auftreten. Dabei können die Diamanten zerdrückt und verbrannt werden. Die den Bohrlochgrund bearbeitenden Diamanten werden nämlich zum Teil veranlaßt, sich auf zickzackförmigen, sich kreuzenden Bahnen zu bewegen, wobei sie Stoßbeanspruchungen ausgesetzt werden. Die Taumelbewegungen führen auch dazu, daß die in die Stirnfläche des Meißelkörpers eingesetzten Diamanten überlastet werden. Ein zu weites Bohrloch führt auch zu einer verschlechterten Führung und Verteilung der Bohr- und Spülflüssigkeit über die Mantelfläche des Meißelkörpers mit den Diamanten, so daß Schmierung und Kühlung unzureichend werden, was zum erwähnten Verbrennen der Diamanten führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Diamantbohrmeißel derart weiterzubilden, daß seine Standzeit weiter erhöht ist.

Ein diese Aufgabe lösender Diamantbohrmeißel ist in Anspruch 1 und hinsichtlich seiner Ausgestaltungen in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im Gegensatz zu den erwähnten, gattungsgemäOen bekannten Diamantbohrmeißeln, bei denen die Diamanten stets noch derart willkürlich in die Mantelfläche eingesetzt sind, daß nicht nur in Bohrrichtung bzw. Vortriebsrichtung achsparallel Schneidwirkung entfal-