DE2517329C3 - Bohrkrone mit einem ringförmigen Tragkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone mit einem mit Schneidelementen versehenen, ringförmigen Tragkörper, an dessen vorderem Ende sich quer über den Durchmesser eine Traverse erstreckt, die an ihrem einen Ende mittels eines quer zur Achsrichtung der Bohrkrone angeordneten Gelenkbolzens an dem Tragkörper angelenkt und mit wenigstens einem Schneidelement versehen ist.

Eine solche Bohrkrone ist bereits aus der US-PS 70 526 bekannt geworden. Die Traverse liegt dabei auf der Stirnfläche des ringförmigen Tragkörpers auf, so daß das der Schwenkachse gegenüberliegende Ende der Traverse zwischen zwei am Außenumfang des Tragkörpers festgeschweißten Blöcken festgelegt bzw. gehaltert werden muß. Am Umfang des rohrförmigen Tragkörpers sind ferner stangenförmige Meißelsuhneiden festgeschweißt, weitere stangenförmige Meißelschneiden sitzen an der Traverse zum Freischneiden des inneren Querschnitts.

Dieser Aufbau der Traverse mit den ziemlich langgestreckten Schneidmeißeln ist ziemlich sperrig, so daß ein ziemlich großer Querschnitt freigeschnitten werden muß, um beim Ausschwenken der Traverse einen relativ kleinen Querschnitt freizubekommen. Dabei ist auch nachteilig, daß die meißelartigen Schneidelemente ziemlich schnell verschleißen und überhaupt nur in weicheren Gesteinsformationen anwendbar sind.

Zur Beseitigung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bohrkrone dieser Art zu schaffen, die bei sicherer Halterung der Traverse -infacher aufgebaut ist und eine längere Standzeit aufweist Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß als Schneidelemente an der Stirnfläche des Tragkörpers in Drehrichtung geneigte Drehschaftmeißel vorgesehen sind und auf der Traverse, im wesentlichen koaxial mit der Bohrkrone, ein meißel- bzw. spatenartiges Schneidelement sitzt, wobei der Tragkörper an seinem vorderen Ende einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen bzw. Auskerbungen aufweist, in welche die beiden Enden der Traverse eingreifen bzw. eingebettet sind, und der Gelenkbolzen sich quer durch die eine Ausnehmung bzw. Auskerbung hindurch erstreckt.

Die Drehschaftmeißel drehen sich bekanntlich in ihren Aufnahmeblöcken, wodurch sie sich über ihren ganzen Umfang gleichmäßig abnutzen, also ständig scharf bleiben, womit eine größere Standzeit gegeben ist. Da die Drehschaftmeißel nicht am Außenumfang, sondern auf der Stirnfläche des ringförmigen Tragkörpers sitzen, verbessert sich das Verhältnis des freien, nutzbaren Querschnitts zum gesamten Querschnitt des Bohrlochs. Hiermit wirkt zusammen, daß mittig auf der Traverse ein meißel- bzw. spatenartiges Schneidelement sitzt, welches trotz relativ langer Schneiden in aufgeschwenkter Stellung einen ruir relativ kleinen radialen Raum benötigt. Durch die Drehschaftmeißel ist das Gesteins- bzw. Erdmaterial im mittleren Bereich bereits gelockert, so daß nun hier das meißel- bzw. spatenartige Schneidelement ausreicht. Die Enden der Traverse sind in den Ausnehmungen bzw. Auskerbungen in der Stirnfläche des Tragkörpers fest und sicher gehaltert.

Dank ihrer günstigen Eigenschaften ist die erfindungsgemäße Bohrkrone besonders zum Niederbringen von Brunnenbohrungen, insbesondere in relativ lockeres Erdreich, geeignet. Und zwar wird hierbei durch den hohlen Bohrstrang hindurch eine Rohrleitung oder Verrohrung bis zum Ende der Bohrung eingeführt. Der Bohrstrang wird dann zurückgezogen, wobei die aufgeschwenkte Bohrkrone am Ende des Bohrstranges verbleiben kann; bisher hätte die Bohrkrone abgeschraubt werden müssen, wäre also verloren gewesen.

Weitere wichtige Merkmale sind in den Unteransprüchen definiert und werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Vorab sei bemerkt, daß auf der Traverse außer dem mittigen meißel- bzw. spatenartigen Schneidelement auch weitere Dreh schaftmeißel angeordnet sein können. Auf diese Weise erhält man Bohrkronen für relativ große Bohrlochdurchmesser. Aus der DE-OS 19 45 853 ist bereits eine auf ihrer Stirnfläche, auch in deren mittlerem Bereich mit Drehschaftmeißeln bestückte Bohrkrone für relativ große Durchmesser bekannt geworden, jedoch weist diese keine in Achsrichtung aufschwenkbare Traverse auf.

Wichtig ist bei der Erfindung ferner noch eine

Ausführung, bei welcher sich der freie Innenquerschnitt des Tragkcrpers nach rückwärts konisch auf den Durchmesser eines angeschweißten Rohrstücks erweitert.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die

F i g. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel, und zwar F i g. 1 im axialen Schnitt, wobei die auf den Tragkörper sitzenden Drehschaftmeißel fortgelassen sind, ίο

F i g. 2 zeigt eine Stirnansicht dieser Ausführung,

Fig.3 zeigt eine Ausführung für relativ große Durchmesser, in Draufsicht,

Fig.4 ist eine Seitenansicht der Bohrkrone nach Fig.3, wobei wiederum einige der Drehschaftmeißel >5 fortgelassen sind.

Gemäß F i g. 1 ist ein ringförmiger Tragkörper 10 mit einer zentralen öffnung 12, an die sich nach rückwärts eine konische Erweiterung !4 anschließt, vorgesehen.

Der Tragkörper 10, dessen rückwärtiger "Seil einen geringeren Durchmesser aufweist, ist in ein Rohrstück 16 eingesetzt und bei 18 mit dem Rohrstück verschweißt Das Rohrstück 16 ist an seinem rückwärtigen Ende mit Innengewinde 20 zum Anschrauben an einer weiteren Bohrstange des Bohrstranges bzw. am Antrieb vorgesehen. Das Rohrstück 16 kann natürlich selbst eine Bohrstange sein.

Auf der Stirnseite des Tragkörpers 10 sind, über den Umfang verteilt, mehrere Blöcke 22 angebracht und in jedem Block ist drehbar eine Meißelpicke, insbesondere ein Drehschaftmeißel 24 drehbar eingesetzt. Die Blöcke 22 sowie die Drehschaftmeißel 24 sind an sich bekannt. Sie sind in Drehrichtung geneigt, wobei aber die Spitzen der Meißel auf unterschiedlichen Radien liegen, so daß sie einen bestimmten Ringquerschnitt bestreichen. Der Durchmesser des Bohrlochs ist dabei wenigstens etwas größer als der Durchmesser des ringförmigen Tragkörpers 10 (dei Klarheit wegen sind die Blöcke 22 und Meißel 24 in F i g. 1 weggelassen). Gemäß der Erfindung ist eine Traverse 26 quer über der Stirnseite des Tragkörpers 10 vorgesehen, die sich also über die öffnung 12 hinweg erstreckt. An ihrem einen Ende ist die Traverse 26 um einen Bolzen 28 quer zur Vortriebsrichtung auschwenkbar. In 6er Mitte trägt die Traverse 26 ein Pilot-Schneidelement 30, welche von einer zweiflügeligen Meißelschneide aus verschleißfestem Material, wie Wolframcarbid, gebildet sein kann. Das gegenüberliegende E.ide der Traverse ist in einer Ausnehmung 62 des Tragkörpers 10 bei der Bohrarbeit aufgenommen.

Bei der Bohrarbeit wird die Bohrlochsohle abgetragen und das Bohrklein wird durch ein Spülmedium wie Wasser, welches durch die hohlen Bohrstangen zugeführt wird, längs des äußeren Ringraums ausgespült. Nach dem Bohren, wenn also die gewünschte Tiefe oder Länge erreicht ist, wird ein Rohr bzw. Rohrstrang bzw. eine Pipeline 32 durch den hohlen Bohrstrang eingeführt. Da die Traverse nach vorne ausschwenken kann, kann das Rohr 32 durch die zentrale öffnung 12 der Bohrkrone hindurchtreten, die Bohrkrone kann also am Bohrstrang verbleibend über den eingeführten Rohrstrang 32 hinweg ausgezogen werden (siehe die gestrichelte Stellung in F i g. 1).

Es versteht sich natürlich, daß der Bohrstirang zunächst etwas von der Sohle des Bohrloches zurückgezogen werden muß, damit die Traverse ausschwenken kann. Trotzdem kann natürlich die Pipeline 32 bis zum Ende des Bohrlochs eingeschoben werden.

Gemäß F i g. 3 und 4 ist ein ringförmiger Tragkörper 40 größeren Durchmessers vorgesehen, der über seine Stirnseite verteilt. Blöcke 42 mit Drehschaftmeißelin 44 aufweist. Die Meißel sind — wie besonders F i g. 4 zeigt — so angeordnet, d.h. so nach vorn und zur Seite geneigt, daß ein Ringraum freigeschnitten wird, dessen Außendurchmesser wiederum etwa·; größer als der Tragkörper ist Quer über den Tragkörper 40 erstreckt sich wiederum eine Traverse 48, die an ihrem einen Ende mittels eines querverlaufenden Zapfens 54 am Tragkörper ausschwenkbar angelenkt ist, während das entgegengesetzte Ende in eine Ausnehmung bzw. Kerbe 66 eingerastet ist Auch das Gelenkende ist sicher in einer solchen Ausnehmung 64 eingesetzt Diese Traverse 48 trägt seitlich eines Pilot-Schneiders 50 je zwei Drehschaftmeißel 52, deren Spitzen unterschiedliche Abstände von der Drehachse haben. Bei dieser Anordnung wird das Material über den gesamten Querschnitt des Bohrloches abgetragen.

Dank der ausschwenkbaren Traverse 48 kann die Bohrkrone mitsamt dem Bohrstrang wiederum über eine zuvor eingeführte Rohrleitung zurückgezogen werden. Der Meißel kann also ohne weiteres aus dem Bohrloch, das er geformt hat, zurückgezogen werden, während er gleichzeitig erlaubt, die Rohrleitung π das Loch einzufügen, bevor der Bohrstrang daraus herausgezogen wird.

In beiden Fällen sind die Einsparungen an Werkzeugkasten ganz wesentlich, die Bohrkrone kann wieder verwendet werden.

Gemäß F i g. 1 sind am Tragkörper zwei Ausnehmungen 60, 62 vorgesehen, in die die Enden der Traverse hineinpassen, gemäß Fig.3 und 4 sind hierzu die Ausnehmungen 64, 66 vorgesehen. Diese Ausnehmungen sind wesentlich, weil sie die Traverse sicher haltern, wobei die auftretenden Drehmomente und axialen Kräfte ohne weiteres übertragen werden können. Auch ist die Traverse in diesen Ausnehmungen geführt ;und zentriert.

Die Drehschaftmeißel sind in die Blöcke eingesetzt und mit Schnappringen gehalten, die Meißel können aber auch auf andere bekannte Weise gehalten sein. Bezüglich der Halterung der Drehschaftmeißel an den Blöcken wird auf US-PS 37 52 515 (Rückhalteanordnung) sowie auf US-PS 36 50 565 (Schnappringhalterung) verwiesen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bohrkrone mit einem mit Schneidelementen versehenen, ringförmigen Tragkörper, an dessen vorderem Ende sich quer über den Durchmesser eine Traverse erstreckt, die an ihrem einen Ende mittels eines quer zur Achsrichtung der Bohrkrone angeordneten Gelenkbolzens an dem Tragkörper angelenkt und mit wenigstens einem Schneidelement versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Schneidelement an der Stirnfläche des Tragkörpers in Drehrichtung geneigte Drehschaftmeißel (24,44) vorgesehen sind und auf der Traverse (26; 48), im wesentlichen koaxial mit der Bohrkrone, ein meißel- bzw. spatenartiges Schneidelement (30; 50) sitzt, wobei der Tragkörper (10; 40) an seinem vorderen Ende einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen bzw. Auskerbungen (60, 62; 64, 66) aufweist, in welche die beiden Enden der Traverse (26; 48) eingreifen bzw. eingebettet sind, und der Gelenkbolzen (28) sich quer durch die eine Ausnehmung bzw. Auskerbung (46; 64) hindurch erstreckt.

2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rückwärts an dem Tragkörper (10) ein Rohrstück (16) angebracht ist, an dessen hinterem Ende ein Innengewinde (20) vorgesehen ist, wobei sich die innere Wandung des Tragkörpers (10) nach rückwärts i;^;s auf den Innendurchmesser des Rohrstücks (16) konisch erweitert

3. Bohrkrone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auf der Traverse (48) angeordneten meibelartigen Schneidelement (50) und den auf dem Tragkörper (10) angeordneten Drehschaftmeißeln (44) weitere Drehschaftmeißel (52) vorgesehen sind, die ebenfalls in Drehrichtung geneigt sind.

4. Bohrkrone nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10; 40) an seinem rückwärtigen Ende ein Gewinde (20\ aufweist.

5. Bohrkrone nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenwandung des Tragkörpers (10; 40) nach rückwärts konisch erweitert.