DE2228297A1 - Bohrmeißel und Verfahren zur Entfernung eines Schneidelements aus einem solchen Bohrmeißel - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr.K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

S MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<98 3921/22)

PACIFIC TOOLIHG & ENGINEERING COMPANY 2033 3rd Avenue North
Lewiston, Idaho, V. St. v. A.

Bohrmeißel und Verfahren zur Entfernung eines Sehne idelemtnts aus einem solchen Bohrmeißel

Die Erfindung bezieht sich auf auswechselbare verschleißfeste Elemente sovfie auf ein Verfahren zum Auswechseln derartiger Elemente; die Erfindung bezieht sich insbesondere auf aus·* wechselbare abriebfeste Elemente für Erdbohrungs-, Vermahlungs- und Einrückvorrichtungen.

Es hat sich gezeigt, daß eine bessere Erdbohrungsleistung erzielt werden kann, wenn man harte, verschleißfeste Schneidelemente an der Stirnseite von Erdbohrungsmeißeln anbringt. Die meisten Schneidelement® worden dadurch an einem Bohrmeißel befestigt, daß sie im Preßsitz oder durch Hartlötung in Ausnehmungen befestigt werden, die in der Stirnseite des Jeweiligen Bohrmeißels enthalten sind. Es ist jedoch sehr

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schwierig, einen zufriedenstellenden Austausch einzelner Schneidelemente vorzunehmen, ohne den gesamten Meißel wegführen zu müssen« Ein Bohrmeißel stellt ein sehr teures Element dar, und d©r Austausch eines Bohrmeißels bringt erheblich© Kosten mit sich· Es sind bereits verschiedene BefestigungsmSglichkelten vorgeschlagen worden, um den individuellen Austausch d@r Schnoidalemente zu ermöglichen, und zwar dann, wenn die betreffenden Schneidelemente abgenutzt sind, so daß der Austausch das Meißels nicht erforderlich ist· Bezüglich derartiger austauschbarer Schneidelemente sei auf die nachstehenden US-Patentschriften hingewiesen:

710 484 1 767 883 3 139 149

1 228 296 2 022 194 3 143 177

1 388 490 2 595 525 3 182 736

1 403 711 2 689 109 3 342 531

3 537 539 3 382 940

Obwohl eine Vielzahl von Meißelanordnungen mit austauschbaren Schneidelementen vorgeschlagen worden ist, haben nur wenige in den kommerziellen Bereich Eingang gefunden, und zwar insbesondere im Hinblick auf die Anwendung bei Schlagbohrwerkzeugen. Die Beanspruchungen, denen Meißel ausgesetzt sind, die in Schlagbohrwerkzeugen verwendet werden, sind außerordentlich hoch, wobei die geringsten Belastungskor-sentrationen bereits zu einem gewissen Meißelausfall führen. Die meisten Anordnungen mit auswechselbaren Schneidelementen bringen einen schwerwiegenden Anstieg der inneren Spannungskonzentrationen in dem jeweiligen Meißel mit sich.

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Die demgemäß wahrscheinlich em erfolgreichsten angewandten Verfahren zur Entfernung von Schneideleraenten, die im Proßsitz oder durch Hartlöturag in einem Meißel untergebracht sind, bestehen darin, die betreffenden Schneidelemente aus der Heißelfläche herauszubohren· Beispiele für Schneidelemente, die durch ein derartiges Verfahren entfernt werdon, sind in den US-Patentschriften 2 121 202, 3 137 355 und 3 357 507 angegeben. Bin derartiges Verfahren ist jedoch äußerst aufwendig und veniger zufriedenstellend, da nämlich die moisten Schneidelemente aus Wolframcarbid bestehen, welches schwor zu bearbeiten ist·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine austauschbare verschleißfeste Elementanordnung zu schaffen, die eine geringe oder gar keine Modifikation des Trägerkörpers mit sich bringt, in welchem die betreffenden Elemente auf ihre Abnutzung hin ohne weiteres ausgewechselt bzw. ausgetauscht werden können· Ferner soll ein verschleißfester Elementsatz bzw· eine verschleißfeste Elementanordnung geschaffen werden, die auf besonders einfache Weise in der Stirnfläche eines Trägerkörpers entsprechend der ursprünglichen Anbringungsweise anzubringen 1st und bei der ein Element, das abgenutzt ist, ohne weiteres und einfach ausgetauscht werden kann· Ferner ist ein einzigartiges Verfahren zur Entfernung der abriebfesten Elemente aus dem Trägerkörper anzugeben· Im übrigen soll das anzugebende einzigartige Verfahren eine verschleißfeste Stirnfläche an einem Körper wirtschaftlich anzubringen bzw· zu haltern gestatten, ohne daß dies zum Ansteigen der Spannungskonzentrationen in dem betreffenden Körper führt.

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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigt® Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hani von Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivansicht einen das prinzipielle Merkmal der Erfindung verkörpernden Gesteinsbohrmeißel, bei dem in einer Stirnfläche eine Vielzahl von Schneidanordnungen untergebracht ist.

Fig. 2 zeigt in einer auseinandergezogenen Darstellung die Hauptelemente einer Schneidelementanordnung· Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Vorderansicht eine Schneidelementanordnung der in der Stirnfläche des in Fig· dargestellten Bohrmeißels untergebrachten Schneidelementanordnungen·

Fig. 4 zeigt in einer Schnittansicht längs der in Fig. 3 eingetragenen Linie 4-4 die in der Stirnfläche des Meißels untergebrachte Schneidelementanordnung, bei der ein Schneidelement mittels einer Hülse an dem Meißel befestigt ist· Fig. 5 zeigt in einer der Schnittansicht gemäß Fig. 4 entsprechenden Schnittansicht den Fall, daß die Hülse in axialer Richtung in den Meißel weiter hineinbewegt ist und damit das Schneidelement freigibt.

Fig. 6 zeigt in einer der Ansicht gemäß Fig. 4 entsprechenden Schnittansicht eine alternative Ausführungsform· Fig. 7 zeigt in einer der Ansicht gemäß Fig. 6 entsprechenden Ansicht den Fall, daß eine Hülse weiter in den verwendeten Meißel verschoben ist und ein vorgesehenes Schneidelement freigibt.

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Fig. 8 zeigt in entsprechender Weise wie Fig. 6 den Fall, daß ein austauschbares verschleißfestes Element in einem Tragkörper untergebracht ist„

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines generell mit 10 bezeichneten Bohrmeißels gezeigt. Dieser Bohrmeißel wird an einem Bohrwerkzeug angebracht, um Löcher oder Bohrungen in die Erdfläche zu bohren. Der Bohrmeißel weist einen Bohrkopf 11 an einem Ende und einen Amboß 12 an dem anderen Ende auf. Der Bohrmeißel ist normalerweise derart an dem Bohrwerkzeug befestigt, daß der Amboß 12 in das betreffende Bohrwerkzeug hineinragt. Bei einem Gesteins-Schlagbohrwerkzeug wird auf den Amboß 12 durch einen hammerartigen Kolben eine Schlagwirkung ausgeübt, um den Meißel in die Erde zu treiben. Dar Meißelkopf 11 und der Amboß 12 sind durch einen Mittelteil 13 voneinander getrennt, der eine Vielzahl von vorstehenden Längsrippen 14 aufweist, die verhindern, daß der Meißel sich in Bezug auf das Werkzeug dreht.

Der Meißel 10 kann von einstückigem oder zweistückigem Aufbau sein, bei welchem der Kopf 11 auf dem Mittelteil 13 abnehmbar angebracht ist. Eine zweistückige Konstruktion ist in den US-Patentschriften 2 689 109 und 3 537 539 angegeben; bei dieser Konstruktion ist der Kopf 11 durch Schraubgewinde an dem Mittelteil 13 befestigt.

Der Kopf 11 weist einen Körper 15 &uf, der eine nahezu zylindrische Fora mit einer äußeren zylindrischen Seitenfläche 16 und einer Stirnfläche 18 besitzt. In der Seitenfläche 16 gebildete S©itenute 17 ermöglichen, daß Luft und Fluids an dem MeißcScopf und der Seltenwand des Loches, deia jeweils gebohrt wird, nach oben strömen bzw. fließen können.

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Verschiedentlich ist der Meißel 10 mit einer Mittelbohrung (nicht gezeigt) versehen, durch die Luft von der Fläche 18 des Meißels durch darin gebildete Luftlöcher 20 und 21 abgegeben wird. Die durch die Luftlöcher 20 und 21 abgegebene Luft bewirkt, daß die jeweils abgeschnittenen Erdteile von der Stirnseite des Meißels weg durch die Seitennute 17 nach oben geblasen bzw. abgeführt werden.

In der Stirnseite des Ilaißels ist an verschiedenen Stellen eine Vielzahl von verschleißfesten Elementanordnungen 22 angebracht. Diese Elementancrdnungen führen die Schneid-, Meißel- oder Mahlwirkung gegenüber der Erde während des Betriebs des Bohrwerkzeugs aus.

Jede der Verschleißfesten Elementanordnungen 22 ist in einer gesonderten Ausnehmung 25 oder Bohrung 23 untergebracht, die in der Stirnfläche 18 gebildet ist. In Fig. 3 ist eine Draufsicht einer Schneidelementanordnung gezeigt, die in einer Bohrung 23 untergebracht 1st. Jede der Bohrungen 23 weist eine Seitenwand 24 und eine Rücken- oder Bodenwand 25 auf. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform weist die Bohrung 23 eine zylindrische Form auf, die eine Ring- oder Zylinderseitenwand 24 bildet. Die Bodenwand 25 kann flach oder gekrümmt sein, und zwar je nach der besonderen Anwendung. Unter gewissen Bedingungen ist es wünschenswert, der Rückwand eine solche relative Krümmung zu geben, daß sie in die Seitenwand ausläuft, um nämlich jegliche in doa MoißöJteörper 15 sich ausbildende Spannungskonz©ntration@n auf einen minimalen Wert zu bringen.

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Jede der verschleißfesten Elemervtanordnungen ZZ enthält ein mit der Erde in Berührung gelangendes Element bzw· Schneidelement 26, das Im allgemeinen aus einem ziemlich harten widerstandsfähigen Material besteht, wie aus Wolframkarbid oder aus einem keramischen Material mit einer Härte, die wesentlich höher ist als die des Meißelkörpers. Auf dem Bohrgebiet werden die mit der Erde in Berührung gelangenden Elemente 26 verschiedentlich auch als Schneideinsätze oder als Schneidknöpfe bezeichnet. Die verschleißfeste Elementanordnung 22 weist ferner Einrichtungen 27 auf, die zur Anbringung und lösbaren Befestigung des Schneidelements 26 in der Bohrung 23 dienen.

Jedes der Schneidelemente 26 enthält einen Körper 30 mit einem kreisförmigen Querschnitt· Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, weist der Körper eine ringförmige Umfangsfläche 31 auf· Der Körper 30 weist ein Schneidende 32 auf, das von der Stirnfläche des Meißels nach außen absteht. Verschiedentlich weist das Ende 32 eine Halbkugelfοrra auf, und zwar im Hinblick auf die Erzielung der besten Leistung, was insbesondere für die Schlagbohrung giUfc. Der Körper weist ein gegenüberliegendes Grundseitenende 33 auf, welches in die Bohrung 23 hineinragt·

Die Einrichtungen 27, die zur Anbringung und lösbaren Befestigung eines Schneidelements in der Bohrung 23 dienen, enthalten eine Hülse bzw. Büchse 34. Die betreffende Hülse J>k besteht vorzugsweise aus einem relativ harten bzw. zähen, nicht spröden gehärteten Legierungsstahl, der nicht so hart ist wie das Schneidelement. Die Hülse 34 weist eine sie durchziehende Mittelbohrung 35 auf, durch die eine Innenfläche für die Aufnahme der Umfangsfläuhe 31 des Schneidelements gebildet ipt. Die Innenfläche 36 weist eine komplementäre Form

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zu der Umfangsflache 31 auf. In Figo 4 und 5 sind die Innenfläche 36 und die Umfangsfläche 31 Zylinderflächen. Die Käse 34 weist eine Außenfläche 37 auf, die in der Form komplementär zu der Seitenwand 24 ist. Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist die Außenfläche 37 derart zylindrisch ausgebildet, daß sie zu der Seitenwand 24 paßt. Die Hülse j4 weist ein vorderes Ende 40 und ein hintarss Ende 41 auf. Das vorder© Ende 40 weist eine ringförmig© Endfläche und eine daran angrenzend® abgeschrägte Fläch® 43 £ox£_f tue zu der Außenfläche 37 hinläuft. Wenn die Schneidelotteatsrardcung in der Bohrung 23 untergebracht baw. eingebaut ist₉ ragt das vordere Ende 40 normalerweise ein wenig von der Stirnfläche nach außen weg, wodurch das Schneidende 32 des betreffenden Blemonts nach vorn wegsteht. Das rückseitige End® 41 d®r Hülse 34 weist eine ringförmige Endfläche 44 auf, E@i der in Fig« 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die Hülse 34 einen Längsschlitz 45 auf, der sich über die gesamte Länge der betreffenden Hülse 34 erstreckt und diese damit elastischer macht. Auf diese Weise ist eine stärkere Ausweitung und Zusammenziehung in Umfangsrichtung ermöglicht. Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführuagsfora weist die Hülse 34 eine in der Bohrung 35 gebildete Schulter 46 auf, die an dem Bodenende bzw. an der Bodenfläch© 33 und dem Schneidelement 26 anliegt und dieses in Längsrichtung in der Hülse entsprechend einstellt.

Die Anbringungseinrichtung 27 enthält ferner eine Anschlagoder Amboßeinrichtung 47, die in dom rückwärtigen Teil der Bohrung 23 untergebracht wird und die das Schneidelement und die Hülse in Abstand von der Rückwand 25 in eines» vorderen Bereich der Ausnehmung in Längsrichtung einzustellen gestattet·

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Diese Einstellung erfolgt dabei in der Weise, daß das Schneidende 32 von der Stirnseite 18 in dem beabsichtigten Abstand absteht. Die Anschlageinrichtung 47 ermöglicht der Hülse 34 außerdem, sich in Bezug auf das Schneidelement 26 in axialer Richtung zu bewegen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, das Schneidelement aus der Festklemmung durch die Hülse zu befreien. Die Anschlag- oder Amboßeinrichtung 47 enthält eine Grundfläche 48, die an der Rückwand 25 der Bohrung 23 anliegt, und einen Vorsprung oder Absatz 50, der von der Grundfläche nach oben ragt und die Grundfläche 3? des Schneidelements berührt. Bei der in Figo 4 und 5 dargestellten Ausführungsform weist der Absatz 50 ein Ende 51 auf, das in die Bohrung 35 der Hülse hineinragt und an der Grundfläche 33 des Schneidelements anliegt. Es kann erwünscht sein, ein axial in dem Ende 51 verlaufendes Gewindeloch 52 vorzusehen, um eine geeignete Einrichtung zur Verfügung zu haben, mit deren Hilfe die Amboßeinrichtung 47 aus der Bohrung 23 herausgeführt werden kann.

Wenn das Schneidelement 26 in der Hülsenbohrung 35 untergebracht ist, ist die Umfangsflache 31 mit der Innenfläche 36 über eine Widerstandsvorbindung 55 verbunden. Ist die Schneidelementanordnung in der Bohrung 23 untergebracht, so ist die Außenfläche 37 der Hülse 34 über eine Widerstandsverbindung mit der Seitenwand 24 verbunden (Fig. 4). Um die Schneidelementanordnung 22 zusammenzusetzen und in der Bohrung 23 unterzubringen, wird das Schneidelement 26 zunächst in der Bohrung untergebracht, wobei die Widerstandsverbindung 55 zwischen der Umfangsfläche 31 und der Innenfläche 36 der Hülse vorhanden ist. Die Anschlag- oder Amboßeinrichtung 47 wird in der Bohrung so untergebracht, daß die Grundfläche 48 an der Bodenwand 25 anliegt. Die Hülse 34 wird mit dem in ihr

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untergebrachten Schneidelement 26 in axialer Richtung in der Bohrung 23 untergebracht, wobei die Hülse über die Widerstandsverbindung 56 zwischen der Seitenwand 24 und der Außenfläche 37 mit dem Körper 15 verbunden wird. Die Hülse 34 und das Schneidelement 26 werden soweit in die Bohrung eingefügt, bis die Grundfläche 33 des Schneidelements das Ende 51 der Amboßeinrichtung berührt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Bei der in Fig. 4 und 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist die Hülsenbohrung 35 einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser der Umfangsfläche 31. Die Außenfläche der Hülse weist ebenfalls einen Durchmesser auf, der ein wenig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 23 oder aber der gleich diesem Durchmesser ist. Wenn das Schneidelement 26 in die Bohrung 35 eingedrückt ist, ist zwischen der Urafangsfläche 31 und der Innenfläche 36 ein Festsitz gegeben, wodurch eine Widerstandsverbindung bzw. ein Widerstandsübergang zwischen dem Schneidelement und der Hülse geschaffen ist. Der Innendruck des Schneidelements auf die Hülse bewirkt, daß diese Hülse sich ausdehnt und damit den Durchmesser der Außenfläche 37 auf einen Wert erhöht, der größer ist als der Durchmesser der Bohrung 23. Wenn die Hülse in die Bohrung 23 gepreßt ist, wie dies Fig, 4 zeigt, ist ein Preßsitz zwischen der Außenfläche und der Seitenwand 24 vorhanden, und dadurch ist die Widerstandsverbindung bzw. der Widerstandsübergang 56 erzielte Es sei bemerkt, daß in dem Fall, daß die Schneidelementanordnung in der Bohrung 23 untergebracht wird, das rückseitige Ende 41 der Hülse von der Grundfläche 48 und der Rückwand 25 derart beabstandet iet, daß zwischen den betreffenden Elementen ein Ringraum 56 gebildet ist.

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V>

Um ein abgenutztes bzw, verbrauchtes Schneidelement 26 auszuwechseln, wird ein Abziehwerkzeug 60 auf das vordere Ende der Hülse aufgesetzt. Sodann wird eine axiale Kraft auf das betreffende vordere Ende 40 mit hinreichender Größe ausgeübt, um die durch die Widerstandsübergänge 55 und 56 verursachten Kräfte zu überwinden bzw. um insbesondere die Reibungskräfte der Festsitze zu überwinden und die Hülse zu veranlassen, sich weiter in die Bohrung 23 hinein zu der Rückwand 25 hin zu bewegen, wie dies Fig. 5 zeigt. Die Amboßeinrichtiyras 47 verhindert dabei, daß das Schneidelement 26 weiter in die Bohrung 23 hinein bewegt wird· Auf diese Weise vermag die Hülse sich relativ zu dem Schneidelement 26 derart zu bewegen, daß das Schneidelement aus der Hülsenbohrumg 35 gepreßt wird. Wenn das vordere Ende 40 an der Grundfläche 33 vorbeitritt, zieht sich die Hülse in ihren nicht verformten Zustand zusammen, wodurch die Außenfläche 37 aus dem Festsitz mit der Seitenwand 24 herausgelangt, wie dies Fig. 5 zeigt. Fig. 5 zeigt dabei, daß das Abziehwerkzeug eine hinreichend hohe Kraft ausübt, derzufolge das Schneidelement von der Hülse durch Herauspressen befreit wird. Das Abziehwerkzeug wird dann aus der Hülse herausgeführt, und. das Schneidelement wird beseitigt. Die Hülse vermag im übrigen ohne weiteres durch die Erdschwerkraft aus der Bohrung herauszugleiten, um ein Ersatz-Schneidelement aufzunehmen. Sofern es erwünscht sein sollte, das Amboßteil bzw. die Amboßeinrichtung 47 herauszuziehen, wird eine Schraube in die Bohrung 23 eingeführt und in das Gewindeloch 52 eingeschraubt. Unter gewissen Bedingungen kann es wünschenswert sein, das Grundteil 48 in Reibkontakt mit der Seitenwand 24 zu führen, so daß das Anboßteil bzw. die Amboßeinrichtung 47 solange in der Bohrung reibraäßig gehalten wird bzw. verbleibt, bis es aus der Bohrung herausgezogen wird. Im Unterschied dazu kann das Amboßteil 47 in der Bohrung frei aufgenommen sein und die RUck-

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wand derart berühren, daß in dem Fall, daß der Meißel nach oben gehalten bzw. gekippt wird, das betreffende Amboßteil 47 auf Grund der Erdschwerkraft aus der Bohrung herausgleiten würde·

Das Maß des Festsitzes zwischen dem Schneidelement 26 und der Hülse 34 sowie zwischen der Hülse 34 und der Seitenwand der Bohrung genügt, um die Schneidelementanordnung in der Bohrung unter Betriebsbedingungen zu halten, die noch nicht ausreichen, um eine plastische Verformung der Hülse oder der Seitenwand 24 zu bewirken. Es hat sich gezeigt, daß ein Durchmesserübermaß zwischen ca„ 0,025 und 0,127 mm (entsprechend 0,001 bis 0,005 Zoll) für einen entsprechenden Betrieb möglich ist, daß aber ein Durchmessorübermaü zwischen ca. 0,063 mm und 0,089 mm bevorzugt wird.

Die Bohrung 23> die Hülse 34 und das Element 26 können einen Querschnitt einer Vielzahl von komplementären Querschnitten aufweisen, einschließlich eines quadratischen, kreisförmigen, dreieckförmigen und rechteckförmigen Querschnitts.

In Abweichung von den betrachteten Fällen können die Widerstandsübergänge 55 und 56 auch dadurch gebildet sein, daß ein Klebstoff zwischen die betreffenden Flächen gebracht wird, um eine Klebverbindung zwischen den in Frage kommenden Flächen zu bewirken, um eine Schneidelementanordnung in der Bohrung lösbar zu befestigen· Um das Schneidelement zu lösen, wird eine axiale Kraft auf die Hülse in derselben Weise ausgeübt, und zwar mit hinreichender Stärke, um die Klebverbindungen zu zerstören· Außerdem wird die Hülse relativ zu dem Schneidelement bewegt·

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α<

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist es erforderlich, die Hülse über nahezu die gesamte Länge des Anlagebereichs zwischen der Fläche 31 und der Fläche 36 zu verschieben, um das Schneidelement 26 freizugeben. Dies macht eine Bohrung 23 erforderlich, deren Tiefe größer ist als die Länge der Hülse.

Bei einigen Meißeln kann es erwünscht sein, über Bohrungen 23 zu verfugen, die nicht so tief sind. In Figo 6 und 7 ist nun eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der die Umfangsfläche des Schneidelements 26 und die Innenfläche 36 der Hülse 34 derart komplementär zueinander abgeschrägt sind, daß der Festsitz zwischen diesen Flächen erst nach Vornähme einer geringen Bewegung der Hülse relativ zu dem Schneidelement gelöst wird, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Tiefe der Bohrung 23 vermindert werden. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Tiefe der Bohrung 23 bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsfora wesentlich geringer ist als die Tiefe der Bohrung bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und f. Das Ausmaß der für eine unbehinderte Freigabe des Schneidelements 26 erforderlichen Bewegung der Hülse 34 hängt mit dem Grad der Abschrägung der beiden Flächen zusammen.

Ein zusätzliches Merkmal bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform stellt die Unterbringung eines nahezu nicht zusammendrückbaren fließfähigen Materials 65 in dem Zwischenraum 58 dar, wobei durch axiale Bewegung der Hülse in Bezug auf das Schneidelement 26 die betreffende Hülse eine Kraft auf das Material 65 ausübt, zufolge der das betreffende Material zusansfflengedrtickt wird. Das Material 65 übt seinerseits eine

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Zh

proportionale Druckkraft auf die Bodenfläche 33 des Schneidelements aus und drückt damit das Schneidelement 26 zu dein Amboßende 51 nach vorn. Das Material 65 kann ein Fluid, ein fließfähiges Metall, wie Weichaluminium , Kupfer oder Blei, oder ein weicher Kunststoff sein. Das Material 65 kann als Kraftabgabeeinrichtung betrachtet werden, die auf die nach innen gerichtete Bewegung der Hülse hin eine proportionale nach außen gerichtete Axialkraft auf das Schneidelement ausübt, dieses damit nach vorn bewegt und hinsichtlich der Freigabe unterstützt.

Die Amboßeinrichtung bzw. das Amboßteil 47 kann, obwohl dies nicht näher dargestellt ist, anstatt ein von dem Körper getrenntes gesonderter Teil zu sein in dem Körper 15 gebildet sein, wenn die Ausnehmung 23 gebildet wird. Bei einer derartigen Form würde die Rückwand 25 einen Ansatz oder Vorsprung aufweisen, der zu der AusnehmungsÖffnung verlaufen würde und der als Amboßteil wirken würde.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können die verschleißfesten bzw. abriebfesten Elementanordnungen 22 an anderen Teilen oder Werkzeugen von Erdbohr-Zerkleinerungs- und Einrückeinrichtungsn neben Bohrmeißeln verwendet werden· Die abriebfeste* Elementanordnung 22 kann in einer Vielzahl von Anwendungsfällen angewandt werden, in denen es aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht ist, die abriebfesten Flächen oder Elemente auszuwechseln. Wie in Fig. θ klar gezeigt, kann die Anordnung 22 in einer Bohrung oder Ausnehmung 23 untergebracht sein, die in einem Tragkörper 15 gebildet ist. Anstatt der Verwendung als Schneideinrichtung kann das Element Zi dazu benutzt werden, eine abriebfeste Oberfläche 67 an einem

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Element 26 zu bilden, das in der zuvor beschriebenen Weise ersetzbar bzw. austauschbar ist. Wie in Fig. 8 gezeigt, fluchtet die abriebfeste Oberfläche 67 mit der Körperfläche. In gewissen Anwendungsfällen kann es erwünscht sein, die abriebfeste Oberfläche 67 ein wenig vor der Körperfläche 18 vorstehen zu lassen. Gemäß einer anderen Möglichkeit kann die abriebfeste Oberfläche 67 Diamantteilchen 68 oder dgl. enthalten, die zur Steigerung des Abriebwiderstands an der betreffenden Fläche befestigt sind.

Abschließend sei noch bemerkt, daß die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung dienen und daß noch eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken möglich ist·

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Claims (9)

1. 228297

   Pate η t a η s ν r ü c h e

   Bohrmeißel, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper (15) mit einer Vielzahl von in einer Stirnfläche (18) gebildeten, voneinander beabständeten Bohrungen (23) vorgesehen ist, deren jede durch eine ringförmige Seitenwand (24), durch eine Rückwand (25) und durch eine in der Stirnfläche (18) liegende Öffnung begrenzt ist, daß in den Bohrungen (23) eine Vielzahl von Schneidelementanordnungen (22) untergebracht ist, daß jede Schneidelömentanordnung (22) eine in der jeweiligen Bohrung (22) untergebrachte Hülse (34) enthält, deren eines Ende neben der Bohrungsöffnung liegt und deren gegenüberliegendes Ende von der Rückwand (25) der betreffenden Bohrung (23) beabstandet ist, daß jede Hülse (34) eine ringförmige Innenfläche (36) und eine ringförmige Außenfläche (37) aufweist, die über einen Widerstandsübergang (56) an der betreffenden Bohrungsseitenwand (24) fest anliegt, daß in der jeweSLigen Hülse (34) ein Schneidelement (26) untergebracht ist, das mit einem Schneidende (32) von der Stirnfläche (18) des Körpers (15) absteht und das mit einer gegenüberliegenden Grundseite (33) in die betreffende Hülse (34) hineinragt, daß das Schneidelement (26) eine zu der Innenfläche (36) der Hülse (34) komplementäre ringförmige Umfangsflache (31) aufweist, die über eine Widerstandsverbindung (55) εη der Innenfläche (36) der Hülse (34) befestigt ist, und da£> in der jeweiligen Bohrung (23) ein Amboßteil (47) untergebracht ist, das zwischen der Grundseite (33) des Schneidelements (26) und der Rückwand (25) der betreffenden Bohrung (23) angeordnet ist und daß das betreffende Schneidelement (26) aus der Hülse (34) in dem Fall durch entsprechende Druckausübung freigibt, daß eine Kraft hinreichender Stärke in axialer Richtung auf die Hülse (34) einwirkt, derart, daß eine Überwindung der Widerstandsverbindungen (55,56) und eine Bewegung der Hülse (34) nach innen zu der Rückwand (25) der Bohrung (23) hin erfolgt.

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   _17-
2. 2. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche (31) des Schneidelements (26) und die Innenfläche (36) der Hülse (34) durch einen Festsitz fest miteinander verbunden siiid und daß durch die axiale Kraft eine Überwindung der Reibungskräfte des Festsitzes und eine Bewegung der Hülse (34) nach innen zu der Rückwand (25) der Bohrung (23) hin erfolgt, derart, daß die Freigabe des Schneideleraents (26) aus der Hülse (34) mittels des Amboßteils (47) durch Druckausübung erfolgt.
3. 3. Bohrmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Umfangsfläche (31) des Schneidelements (26) und die j|

   Innenfläche (36) der Hülse (34) komplementär zueinander ||

   abgeschrägt sind und daß die so gebildeten Abschrägungen ||

   die Freigabe des Schneidelements (26) aus der I iilse (34) ||

   durch Druckausübung in dem Fall ermöglichen, do3 die f|

   axiale Kraft zu einer Verschiebung der Hülse (;:4) um ΐ|

   eine Strecke führt, die kürzer ist als die Lan^;3 des ;:| Schneidelements (26).
4. 4. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, I daß die Widerstandsverbindung (55) zwischen der Umfangs- | fläche (31) des Schneidelements (26) und der Innenfläche J (36) der Hülse (34) eine Klebverbindung ist, die durch | Einführen eines Klebstoffs zwischen die betreffenden | Flächen (31,36) gebildet ist, und daß die Klebverbindung | eine solche Klebfestigkeit aufweist, die bei Ausübung der Jf axia!|i?raft auf die Hülse (34) überwindbar ist. |
5. 5. Bohrmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß | die Außenfläche (37) der Hülse (34) und die Seitenwand (24) j der Bohrung (23) durch einen Festsitz mit einer Reibungs-

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   Widerstandskraft anliegen, die geringer ist als die auf die Hülse (34) ausgeübte axiale Kraft.
6. 6. Bohrmeißel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (34) einen Längsschlitz (45) aufweist, der sich zumindest über einen Teil der Hülsenlänge erstreckt und der den betreffenden Hülsenteil in Umfangsrichtung elastisch auszuweiten gestattet, daß die Hülse (34) im nicht verformten Zustand einen Außendurchmesser besitzt, der gleich dem oder ein wenig geringer ist als der Durchmesser der Bohrung (23), daß die Hülse (34) einen Innendurchmesser besitzt, der derart geringer ist als der Außendurchmesser des Schneidelements (26), daß mit Aufnahme des Schneidelements (26) in der Hülse (34) ein Festsitz zwischen der Innenfläcge (36) der Hülse (34) und der Umfangsflache (31) des Schneidelements (26) gebildet ist und daß die Hülse (34) in Umfangsrichtung auf einen Außendurchmesser aufgeweitet ist, bei dem ein Festsitz zwischen der Außenfläche (37) der betreffenden Hülse (34) und der Seitenwand (24) der die betreffende Hülse (34) und das Schneidelement (26) aufnehmenden Bohrung (23) gebildet ist, und daß in dem Fall, daß das Schneidelement (26) aus der Hülse (34) herausgepreßt ist,die betreffende Hülse (34) sich zusammenzieht und infolge Aufhebung des Festsitzes ihre leichte Entfernung aus der Bohrung (23) ermöglicht.
7. 7. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülse (34) und der Rückwand (25) der Bohrung (23) ein Raum begrenzt ist, der ein nahezu nicht zv-ammenpreßbares fließfähiges Material (65) enthält, das u dem Fall an der Hülse (34) anliegt, daß diese zu eier Rückwand (25)

   2 U 9 B !. 3 ; OTbA

   hin b©t?©gt ist und das betreffende Material (65) zus©E35©nclrückt, welches dadurch eine proportionale axiale Kraft ©uf die Grundseite (33) des Schneidelements (26) ausübt und dieses dealt in axialer Richtung aus der Hüls© (34) herausdrückt.
8. 8· Scfeneiöolementacordnuns zur Unterbringung in einer Ausn©taußg einer Stirnseite eines Bohrmeißels, insbesondere nach einera der Ansprüche 1 bis 7, wobei die betreffende AusnebJmmg durch eine Seitenwand und eine Rückwand begrenzt 1st, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Schneidelement (26) mit einer Umfangsflache (31) zwischen einem schneidseitigen Ende (32) und einer Grundfläche (33) vorgesehen ist, daß Einrichtungen (34) zur Unterbringung und lösbaren Befestigung des Schneidelements (26) in der Ausnehmung (23) vorgesehen sind, derart, daß das schneidseitige Ende (32) des Schneidelements (26) von der Meißelstirnseite absteht, daß die zur Aufnahme und lösbaren Befestigung des Schneidelements (26) dienenden Einrichtungen eine Hüls 3 (34) und eine Anschlageinrichtung (47) enthalten, daß die Hülse (34) eine sie durchziehende Bohrung (35) aufweist, die durch eine Innenfläche (36) begrenzt ist, welche komplementär zu der Umfangsfläche (31) des Schneidelements (26) ist, und welche eine Außenfläche (37) aufweist, die komplementär zu der Seltenwand (24) der Meißelausnehmung (23) ist, daß die Anschlagoinrichtung (47) an der Rückwand (25) der Meißelausnehmung (23) anliegt und zur Abstützung der Grundfläche (33) des Schneidelements (26) dient, welches mit der Hülse (34) dadurch in axialer Richtung in der Meißelausnehaung (23) von der genannten Rückwand (25) derart beabstandet aufgenommen ist, daß das

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   schneidseitige Ende (32) des betreffenden Schneidelements (26) vm einen gewünschten Abstand von der Meißelfläche (18) absteht^ und daß durch weitere axiale Bewegung der Hülse (34) nach innen zu der Rückwand (25) in Bezug auf das Schneidelement (26) . dieses Schneidelement (26) zum Zwecke d©r Auswechslung aus der Bohrung (35) der Hülse (34) herausdrückbar ist·
9. 9. Schneidelementanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidelement (26) und die Hülse (34) derart aufeinander einwirkende Querschnitte aufweisen, daß nach Aufnahme des Schneidelements (26) in der Bohrung (35) der Hülse (34) die Innenfläche (36) der betreffenden Hülse (34) an der Umfangsflache (31) des Schneidelements (26) in einem lösbaren Festsitz anliegt.

   10. Schneidelementanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (36) der Hülse (34) und die Umfangsfläche (31) des Schneidelements (26) derart entsprechende Verjüngungen aufweisen, daß durch Bewegung der Hülse (34) in axialer Richtung bezogen auf das Schneidelement (26) um eine nur kurze Strecke in Bezug auf den Grad der Verjüngung der Verjüngungsflächen das Schneidelement (26) von der Hülse (34) freigebbar ist.

   ο Schneidelementanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelausnehmung (23) einen kreisförmigen Querschnitt mit einem ausgewählten Durchmesser aufweist und daß die Hülse (34) einen sie derart durchziehenden Längsschlitz (45) aufweist, daß durch Aufnahme des Schneldslements (26) in der Bohrung (35) der Hülse (34) deren Außenfläche (37) sich auf einen Durchmesser ausweitet,

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   der größer ist als der gewählte Durchmesser, und daß die Außenfläche (37) der Hülse (34) an der Seitenwand (24) der Meißelausnehmung (23) in einem Festsitz anliegt.

   12. Verfahren zur Entfernung eines Schneidelements aus einem Bohrmeißel, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das betreffende Schneidelement von einer Hülse fest gehalten ist, die in einem vorderen Teil einer Ausnehmung in einer Stirnfläche des Bohrmeißels untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (34) relativ zu dem Schneidelement (26) weiter in die Ausnehmung (23) hineinbewegt wird, bis das betreffende Schneidelement (26) von der Klemmwirkung der Hülse (34) befreit ist.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (34) relativ zu dem Schneidelement (26) dadurch in die Ausnehmung (23) weiter hineinbewegt wird, daß eine Weiterbewegung des Schneidelements (26) in die betreffende Ausnehmung (23) verhindert wird und daß eine axiale Kraft auf das eine Ende der Hülse (34) in solcher Stärke ausgeübt wird, daß die Klemmwirkung der Hülse (34) auf das Schneidelement (26) überwunden und die betreffende Hülse (34) relativ zu dem Schneidelement (26) soweit in die Ausnehmung (23) hineinbewegt wird, bis das Schneidelement (26) freigegeben ist.

   14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausübung der axialen Kraft auf die Hülse (34) und die Ausübung einer entgegengesetzten axialen Kraft auf das Schneidelement (26) zur Bewegung des Schneidelements (26) relativ zu der Hülse (34) gleichzeitig vorgenommen worden.

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   15· Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Elements mit einer verschleißfesten Stirnfläche in einer Ausnehmung einer Stirnfläche eines Körpers, in welchem die. Ausnehmung einen gleichmäßigen Querschnitt aufweist und durch eine Seitenwand und eine Rückwand begrenzt ist, insbesondere für ό* <* Herstellung eines Bohrmeißels nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (34) mit einer sie durchziehenden Bohrung (35) vorgesehen ist, die eine Innenfläche (36) begrenzt, welche komplementär zu dem Querschnitt des betreffenden Elements (26) ist und die reibungsmäßig das Element (26) aufzunehmen vermag, daß die Hülse (3^) eine Außenfläche (37) aufweist, die komplementär zu der Seitenwand (24) der Ausnehmung (23) ausgebildet ist, daß der Querschnitt der Hülse (34) derart hinreichend groß gewählt ist, daß eine Preßpassung zwischen der Hülse (34) und dem Element (26) geschaffen ist, derzufolge das betreffende Element (26) in der Bohrung (35) der Hülse (34) in dem Fall festgeklemmt ist, daß die Hülse (34) und das durch diese festgehaltene Element (26) in der Ausnehmung (23) untergebracht sind, und daß eine Anächlageinrichtung (47) in der Ausnehmung (23) zwischen der Rückwand (25) und dem betreffenden Element (26) derart vorgesehen ist, daß dieses Element (26) und die Hülse (34) normalerweise von der Rückwand (25) beabstandet sind, wenn die Hülse (34) und das von dieser festgehaltene Element (26) in der Ausnehmung (23) untergebracht sind, und daß die Hülse (34) relativ zu dem Element (26) unter Aufhebung der Preßpassung zwischen diesem Element (26) und der Hülse (34) zwecks Lösung der Klemmwirkung der Hülse (34) auf das betreffende Element (26) zu der Rückwand (25) hin bewegbar 1st·

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   16. Verfahren zur Entfernung eines abriebfesten Elements aus einem Körper, in welchem das betreffende Element in einer Hülse eingeklemmt ist, die in einem vorderen Teil einer in einer Stirnseite des Körpers gebildeten Ausnehmung aufgenommen ist, insbesondere zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (34) relativ zu dem Element (26) soweit in die Ausnehmung (23) hinein bewegt wird, bis das betreffende Element (26) aus der Klemmwirkung der Hülse (34) herausgelöst ist.

   17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (34) dadurch relativ zu dem Element (26) in die Ausnehmung (23) weiter hineinbewegt wird, daß eine Weiterbewegung des Schneidelements (26) in die Ausnehmung (23) hinein verhindert wird und daß eine axiale Kraft auf das eine Ende der Hülse (34) in solcher hinreichenden Stärke ausgeübt wird, daß die Klemmwirkung der Hülse (34) auf das betreffende Element (26) überwunden wird und daß die Hülse (34) relativ zu dem betreffenden Element (26) bis zu dessen Freigabe weiter bewegt wird.

   16.Anlageamboß zur Unterstützung der Entfernung eines abriebfesten Elements aus einer dieses festklemmenden Hülse, die in einem vorderen / einer Ausnehmung untergebracht ist, welche hinter der Hülse einen rückwärtigen Bereich aufweist und in der das abriebfeste Element in einer Rückwand endet, insbesondere für eine Schneidelementanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundteil (48) mit einem solchen Querschnitt vorgesehen ist, daß es in dem rückwärtigen Bereich der

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   Ausnehmung (23) unter Anlage an der Rückwand (25) aufnehmbar ist, und daß von dem Grundteil (W ein sprung (50) mit vermindertem Querschnitt absteh* dem abriebfesten Element (26), nicht aber an der Hülse (3

   dm ^Vg^

   dem

   anliegt, die dadurch relativ zu dem

   ment (26) aus dem vorderen Bereich zu ^

   Bereich der Ausnehmung (23) um den betreffenden

   sprung (50) herum unter Freigabe des abriebfesten Elements (26) bewegbar ist«

   Gewindeloch (52) gebildet ist

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