DE2144295A1 - Bohreinrichtung zum Bohren im Erdboden und/oder Gestein - Google Patents

Description

• Bohreinrichtung zum Bohren im Erdboden und/oder Gestein Die Erfindung betrifft eine Bohreinrichtung zum Bohren im Erdboden unä/oder Gestein, mit einer außen angeordneten, ringförmigen Bohrkrone und einem innen zentral angeordneten Bohrmeißel, der lösbar mit der Bohrkrone verbunden ist und einen konischen Hals besitzt, der in einen konischen Teil eines Kanals eintreten kann, der die Bohrkrone axial durchsetzt.
• Es ist bereits eine derartige Bohreinrichtung bekannt, in welcher der Hals des Bohrmeißels im Querschnitt vollkommen kreisförmig und mit seinem kleineren Ende von den Schneiden des Bohrmeißels abgekehrt ist. Diese bekannte Einrichtung hat vor allem den Vorteil, daß beim gleichzeitigen Eintreiben der Bohrkrone und ces 3o1irmeifels in dem Erdboden oder Gestein die für ihre gemeinsarno Abwärtsbewegung erforderlichen Schlag- und Drehkräfte über ein Bohrrohr übertragen werden können, das mit der Bohrkrone verbunden ist. Infolgedessen ist kein zentral angeordnetes Bohrgestunye zum Betätigen des Bohrmeißels erforderlich. Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß nach der Beendigung der Bohrarbeit der Bohrmeißel nicht durch die Bohrkrone hindurch herausgezoen werden kann, sondern in dem Bohrloch verbleiben muß und daher verlorengeht.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesseren Bohreinrichtung der vorstehend beschriebenen Art, welche den Vorteil hat, daß der Bohrmeißel nach der Beendicjung der Bohrarbeit zurückgeholt werden kann. Die erfindungsgemäße Bohreinrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Hals des Bohrmeißels zwei oder mehrere, sich axial erstreckende Abflachungen besitzt, die gleichmäßig um den Umfang des Halses verteilt sind, daß der konische Teil des Kanals in der Bohrkrone eine entsprechende Anzahl von radial erweiterten Teilen besitzt, die von sich axial erstreckenden Innennuten in der Bohrkrone gebildet und so ausgebildet sind, daß sie eine ungehinderte Axialbewegung des Bohrmeißels relativ zu der Bohrkrone gestatten, wenn die zwischen den Abflachungen radial vorstehenden Teile des Bohrmeißels radial mit den Nuten in der Bohrkrone korresnondieren, und daß die Bohrkrone und der Bohrmeißel miteinander zusammenwirkende Verriegelungsflächen besitzen, die so angeordnet sind, daß sie zum Verriegeln der Bohrkrone und des Bohrmeißels gegen eine Relativdrehung zum Angriff aneinander gebracht werden können.
• Die erfindungsgemäß ausgebildete Bohreinrichtung kann in derselben Weise verwendet werden wie die vorstehend beschriebene, bekannte Einrichtung, d.h. die Bohrkrone und der Bohrmeißel können mit Hilfe des mit der Bohrkrone verbundenen Bohrrohrs gleichzeitig betätigt werden. In diesem Fall muß der Hals des Bohrmeißels von dessen Schneiden weg verjüngt sein. Man kann die Erfindung aber auch auf Bohreinrichtungen verwenden, in denen die zur gemeinsamen Abwärtsbewegung der Bohrkrone und des Bohrmeißels erforderlichen Kräfte auf die Bohrkrone und den Bohrmeißel nur mittels eines zentralen Bohrgestänges übertragen werden. In diesem Fall muß das kleinere Ende des Halses des Bohrmeißels von den Schneiden desselben nicht abgekehrt, sondern ihnen zugekehrt sein.
• In beiden Fällen führt die Erfindung zu wesentlichen Vorteilen.
• Im ersten Fall führt die Tatsache, daß der Bohrmeißel durch die Bohrkrone hindurch zurückgeholt werden kann, nicht nur zu einer Wiedergewinnung des Bohrmeißels nach der Beendigung der Bohrarbeit, sondern sie ermöglicht erforderlichenfalls auch ein I-Iochholen des Bohrmeißels zum Nachschleifen seiner Schneiden. In dem zweiten Fall kann man nach der Beendigung einer mit der Bohrkrone und dem Bohrmeißel durchgeführten Bohrarbeit unmittelbar anschließend einen Bohrvorgang mit Hilfe des Bohrmeißels allein durchführen.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor.
• In diesen zeigt Fig. 1 im Längsschnitt eine Bohreinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Bohrkrone und einem damit verbundenen Bohrmeißel.
• Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab in einer Stirnansicht die Bohreinrichtung gemäß Fig. 1 von unten gesehen.
• Fig. 3 zeigt in einer der Fig. 2 entsprechenden Stirnansicht den Bohrmeißel in einer gegenüber der Fig. 2 um 600 gedrehten Stellung, so daß er von der Bohrkrone gelöst ist.
• Fig. 4 und 5 zeigen je einen Schnitt längs der Linie IV-IV bzw.
• V-V in Fig. 1.
• Fig. 6 zeigt im Längsschnitt eine Bohreinrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• Die in den Figuren 1-5 gezeigte Bohreinrichtung besitzt eine außen angeordnete, ringförmige Bohrkrone 1 und einen innen angeordneten Bohrmeißel 2. Die Bohrkrone und der Bohrmeißel sind an ihrem unteren Ende mit Hartmetallschneiden 3 bzw. 4 versehen.
• Gemäß Fig. 1 ist die Bohrkrone 1 mit einem Bohrrohr 5 mittels einer Verbindungsmuffe 6 verbunden, die mit dem Bohrrohr 5 verschweißt ist. Die Muffe 6 ist an ihrem unteren Ende mit einem Außengewinde versehen, das mit einem entsprechenden Innengewinde der Fassung 7 am oberen Ende der Bohrkrone verschraubt ist. Der Bohrmeißel 2 besitzt einen konischen Hals 8, der in einen konischen Kanal eintritt, der die Bohrkrone 1 axial durchsetzt. Der Bohrmeißel 2 ist an seinem oberen Ende mit einem zentral angeordneten Gewindeloch 9 versehen, der gemäß Fig. 1 eine Verbindung mit einem zentralen Bohrgestänge 10 ermöglicht. Der Bohrmeißel 2 ist in bekannter Weise mit Spülkanälen 11 ausgebildet.
• Wie am besten aus den Figuren 2-5 ersichtlich ist, ist der Hals 8 des Bohrmeißels 2 im Querschnitt nicht vollkommen kreisförmig, sondern besitzt der Hals drei sich axial erstreckende Abflachungen 12, die um seinen Umfang gleichmäßig verteilt und zwischen denen radial vorstehende, gekrümmte Teile 13 angeordnet sind, die radial mit den Schneiden 4 des Bohrmeißels fluchten. Diese b-esondere Querschnittsform des Bohrmeißels 2 ermöglicht eine ungehinderte Axialbewegung der Bohrkrone und des Bohrmeißels relativ zueinander, wenn sich die Bohrkrone und der Bohrmeißel in bestimmten Drehstellungen zueinander befinden. Zu demselben Zweck besitzt der die Bohrkrone 1 durchsetzende Kanal drei radial erweiterte Teile 14, welche von je einer axialen Innennut in der Bohrkrone gebildet werden. Die Nuten 14 in der Bohrkrone 1 und die Abflachungen 12 des Bohrmeißels 2 sind so bemessen, daß sie die gewünschte Bewegung ermöglichen. Dies geht am besten aus der Fig. 3 hervor, welche die Bohrkrone und den von ihr getrennten Bohrmeißel in einer Stirnansicht darstellt.
• Wenn die Bohrkrone 1 undder Bohrmeißel 2 gemäß Fig. 2 miteinander verbunden sind, wird eine Drehung des Bohrmeißels 2 relativ zu der Bohrkrone 1 dadurch verhindert, daß der Bohrmeißel 2 mit tangentialen Verriegelungsflächen 15 ausgebildet ist, welche Fortsätze der gekrümmten Teile 13 bilden und mit entsprechenden Verriegelungsflächen 16 in dem axialen Kanal des äußeren Bohrmeißels 1 zusammenwirken. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verriegelungsflächen 16 der Bohrkrone bogenförmig, doch können sie auch jede andere geeignete Form haben. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Drehkräfte zwischen der Bohrkrone und dem Bohrmeißel nicht nur über die Verriegelungsflächen, sondern zum großen Teil auch über die konischen Berülirungsflächen zwischen Teilen 13 des Bohrmeißels und den entsprechenden Teilen der Wandung des die Bohrkrone durchsetzenden Kanals übertragen werden. Die Verriegelungsflächen 15 und 16 sind jedoch notwendig, um eine derartige Verdrehung des Bohrmeißels 2 relativ zu der Bohrkrone 1 zu gestatten, daß der Bohrmeißel 2 unabsichtlich von der Bohrkrone 1 getrennt wird.
• In der Nähe der Verriegelungsflächen 15 besitzt der Bohrmeißel 2 einen -im Querschnitt kreisförmigen, zylindrischen Teil 17, der einen Fortsatz des konischen Halses 8 bildet. Dieser Teil dient zum Führen und Zentrieren des Bohrmeißels 2 in dem axialen Kanal der Bohrkrone 1, d.h. er wirkt vor allem bei der Axialverschiebung des Bohrmeißels relativ zu der Bohrkrone jeder Kippneigung des Bohrmeißels entgegen. An seinem von den Schneiden 4 abgekehrten Ende besitzt der Bohrmeißel drei radial vorstehende Schultern 18, die radial mit den gekrümmten Teilen 13 des Bohrmeißels fluchten.
• Die sich radial erstreckenden und den Schneiden 4 zugekehrten Flächen der Schultern 18 bilden Anschläge 19, die mit entsprechenden Anschlägen 20 der Bohrkrone 1 zusammenwirken und dadurch das Ausmaß begrenzen, in dem die Bohrkrone und der Bohrmeißel relativ zueinander bewegt werden können, wenn keine Relativdrehung zwischen ihnen stattfindet. Die Anschläge 19 und 20 sind so angeordnet, daß sich der zylindrische Teil 17 des Bohrmeißels 2 in dem engsten Teil des axialen Kanals in dem Bohrmeißel 1 befindet, wenn die Anschläge einander berühren.
• Die Schultern 18 haben jedoch noch eine weitere Aufgabe. Ihre in Fig. 1 gezeigten, oberen radialen Flächen 21 bilden Widerlager, die beim Einsetzen des Bohrmeißels 2 von unten in die Bohrkrone mit radialen Flächen 22 der Bohrkrone zusammenwirken und dadurch das Ausmaß begrenzen, in dem der Bohrmeißel axial bewegt werden kann, wenn die gekrümmten Teile 13 den Nuten 14 nicht genau gegenüberliegen. Infolgedessen verhindern die Flächen 21 und 22 ein Festklemmen des Bohrmeißels 2 in einer uneramnschten Drehstellung relativ zu der Bohrkrone 1.
• Die vorstehend beschriebene Einrichtung hat die folgende l,firkungsweise: Zum Verbinden des Bohrmeißels 2 mit der Bohrkrone 1 wird der Bohrmeißel 2 von oben in die Bohrkrone eingesetzt, so daß die Schneiden 4 die Anschläge 20 berühren, wenn sich die Schneiden 4 nicht gerade genau vor den Nuten 14 befinden. Danach dreht man den Bohrmeißel, bis die Schneiden 4 von den Anschlägen freikommen. Jetzt kann der Bohrmeißel 2 so weit axial weiterbewegt werden, daß der als Führungsglied dienende zylindrische Teil 17 den Verriegelungsflächen 16 der Bohrkrone gegenüberliegt.
• In diesem Augenblick befinden sich die Anschläge 19 etwas oberhalb der Anschläge 20. Danach wird der Bohrmeißel 2 relativ zu der Bohrkrone um 600 gedreht und dann gehoben, bis die gekrümmten Flächenteile 13 des Halses 8 reibungsschlüssig an den mit ihnen zusammenwirkenden konischen Wandungsteilen des zentralen Kanals der Bohrkrone angreifen. Gleichzeitig werden die Verriegelungsflächen 15 und 16 zum Angriff aneinander gebracht, so daß sich die Bohrkrone und der Bohrmeißel nicht mehr relativ zueinander verdrehen können. Man kann jetzt nur mit Hilfe des Bohrrohrs 5 die Bohrkrone und den Bohrmeißel gemeinsam abwärts in den Erdboden treiben, so daß in dieser Phase kein Bohrgestänge 10 erforderlich ist.
• Wenn die mit der Bohrkrone und dem Bohrmeißel gemeinsam durchgeführte Bohrarbeit beendet ist, werden die Bohrkrone und der Bohrmeißel voneinander getrennt. Zu diesem Zweck wird das Bohrgestänge 10 durch das Bohrrohr eingeführt und mit seinem unteren Ende in das Loch 9 des Bohrmeißels geschraubt. Danach wird das Bohrrohr 5 vorzugsweise geringfügig gehoben, und es werden dann auf das obere Ende des Bohrgestänges 10 Schläge abgegeben, die den Reibungsschluß zwischen der Bohrkrone und dem Bohrmeißel heseitigen.
• Jetzt gelangen die Anschläge 19 in Berührung mit den Anschlägen 20. Danach wird der Bohrmeißel 2 mit Hilfe des Bohrgestänges um 600 gedreht, worauf der Bohrmeißel axial frei bewegbar ist, und zwar entweder abwärts zum anschließenden Bohren nur mit dem Bohrmeißel oder aufwärts zum Zurückholen des Bohrmeißels zum oberen Ende des Bohrrohrs.
• Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1-5 vor allem dadurch, daß der konische Hals 8' des Bohrmeißels 2' mit seinem kleineren Ende den Schneiden 4 zugekehrt ist. Daher ist auch das kleinere Ende des konischen Teils des die Bohrkrone 1' axial durchzetzenden Kanals unten angeordnet. In diesem Fall -werden alle zum gemeinsamen Abwärtstreiben der Bohrkrone und des Bohrmeißels erforderlichen Kräfte auf die Bohrkrone und den Bohrmeißel über das zentral angeordnete Bohrgestänge 10 übertragen. Ferner sei erwähnt, daß bei der Verwendung dieses abgeänderten Halses 8 die Stellung verschiedener Teile der Einrichtung gegenüber der anhand der Figuren 1-5 gegebenen Beschreibung abgeändert werden muß. Diese Abweichungen sind aus der Fig. 6 ersichtlich und brauchen daher nicht ausführlich beschrieben zu werden. Die Bezugszeichen der betroffenen Teile sind mit einem strich (') versehen.
• Die Erfindung ist in keiner Weise auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Beispielsweise kann die Anzahl der Abflachungen des Halses des Bohrmeißels den jeweiligen Erfordernissen entsprechend gewählt werden, wobei natürlich auch die Innennuten in der Bohrkrone in einer entsprechenden Anzahl vorhanden sein müssen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bohreinrichtung zum Bohren im Erdboden und/oder Gestein, mit einer außen angeordneten, ringförmigen Bohrkrone und einem innen zentral angeordneten Bohrmeißel, der lösbar mit der Bohrkrone verbunden ist und einen konischen Hals besitzt, der in einen konischen Teil eines Kanals eintreten kann, der die Bohrkrone axial durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (8) des Bohrmeißels (2) zwei oder mehrere, sich axial erstreckende Abflachungen (12) besitzt, die gleichmäßig um den Umfang des Halses verteilt sind, daß der konische Teil des Kanals in der Bohrkrone (1) eine entsprechende Anzahl von radial erweiterten Teilen besitzt, die von sich axial erstreckenden Innennuten (14) in der Bohrkrone (1) gebildet und so ausgebildet sind, daß sie eine ungehinderte Axialbewegung des Bohrmeißels (2) relativ zu der Bohrkrone (1) gestatten, wenn die zwischen den Abflachungen (12) radial vorstehenden Teile (13) des Bohrmeißels radial mit den Nuten (14) in der Bohrkrone korrespondieren, und daß die Bohrkrone und der Bohrmeißel miteinander zusammenwirkende Verriegelungsflächen (15, 16) besitzen, die so angeordnet sind, daß sie zum Verriegeln der Bohrkrone und des Bohrmeißels gegen eine Relativdrehung zum Angriff aneinander gebracht werden können.

2. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsflächen (15) des Bohrmeißels (2) an dem kleineren Ende des konischen Halses (8) angeordnet sind.

3. Bohreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrmeißel (2) im Bereich des kleineren Endes des konischen Halses (8) einen im Querschnitt kreisförmigen zylindrischen Teil (17) besitzt, der zum Führen und Zentrieren des Bohrmeißels in dem axialen Kanal der Bohrkrone (1) geeignet ist.

4. Bohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprviche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1) und der Bohrmeißel (2) miteinander zusammenwirkende Anschläge (19, 20) besitzen, die geeignet sind, wenn die Bohrkrone und der Bohrmeißel voneinander gelöst sind, das Ausmaß zu begrenzen, in dem sie axial relativ zueinander bewegbar sind, bohne daß eine relative Drehbewegung stattfindet.

5. Bohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Hals (8) des Bohrmeißel (2) von dessen Schneiden (4) weg verjüngt ist.

6. Bohreinrichtunc; nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dar> die Anschläge (19) des Bohrmeißels (2) von Schultern (12) gebildet werden, die an dem von den Schneiden (4) entfernten Ende des Bohrmeißels radial vorstehen.

7. Bohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1) und der Bohrmeißel (2) miteinander zusammenwirkende Berührungsflächen (21, 22) besitzt, die das Ausmaß begrenzen, in dem der Bohrmeißel (2) von unten in die Bohrkrone (1) eingeführt werden kann, wenn die radial vorstehenden Teile (13) des Bohrmeißels im Winkel gegenüber den axialen nuten (14) in der Bohrkrone versetzt sind.

8. Bohreinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen (21) des Bohrmeißels (2) von den genannten Schultern (18) gebildet werden.