DE2718482A1

DE2718482A1 - Diamond core drilling bit - with core catcher of inward deflected sprung tongues in core barrel

Info

Publication number: DE2718482A1
Application number: DE19772718482
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Nylander
Original assignee: Christensen Diamond Products Co
Current assignee: Norton Christensen Inc
Priority date: 1977-04-26
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1978-11-09

Abstract

A diamond core drilling bit has a core catcher which is integral with the tool barrel. The core catcher consists of several U-shaped tongues which have been formed with the base of the U near the diamond cutting edge. The upper ends of the tongues have been deflected inwards to act as retainers for the recovered core. This requires less machining effort than separate catch rings. It is functionally reliable and does not weaken the tool barrel at critical spots.

Description

Bohrkrone für Kernbohrungen Core bit for core drilling

Die Erfindung betrifft eine Bohrkrone für Kernbohrungen, bestehend aus einem mit der Antriebswelle der Bohrvorrichtung verbindbaren Bohrrohr mit einem an dessen unterem Ende angebrachten Schneidring und einer Kernfangvorrichtung, die zur Mitnahme eines erbohrten Kerns beim Zurückziehen des Bohrrohres selbsttätig in einen Mitnahmeeingriff mit dem Kern überführbar ist.The invention relates to a drill bit for core drilling, consisting from a drill pipe connectable to the drive shaft of the drilling device with a at its lower end attached cutting ring and a core catcher, the to take along a drilled core automatically when the drill pipe is withdrawn can be converted into a driving engagement with the core.

Bei einer bekannten Bohrkrone dieser Art ist die Kernfangvorrichtung von einem längsbeweglich in einer inneren Umfangsnut des Bohrrohres angeordneten Fangring gebildet, der sich während des Kernmarsches mit einer unteren Schrägfläche an einer entsprechenden Schrägfläche der Innenbohrung abstützt und beim Zurückziehen des Bohrrohres zum Herausholen des erbohrten Kerns von der Schrägfläche der Innenbohrung des Bohrrohres zu dessen Innerem hin in einen kraftschlüssigen Mitnahmeeingriff mit dem Kern gedrückt wrd. Ein solcher gesonderter Kernfangring und das Anbringen einer inneren Umgangsnut im Bohrrohr zu seiner Aufnahme erhöht insbesondere den maschinellen Bearbeitungsaufwand der Bohrkrone, wobei aus der inneren Umfangsnut außerdem eine Schwächung des Querschnitts der Bohrrohrwand in dem unmittelbar an den Schneidring angrenzenden Bereich resultiert. Insbesondere gibt aber der nur kraftschlüssige Mitnahmeeingriff des Fangrings durch Andrücken seines Innenumfangs an den Außenumfang des Kerns in Abhängigkeit von dessen Gewicht und Außenbeschaffenheit häufig zu Betriebsstörungen aufgrund einer unvollkommenen Mitnahme oder eines Versagens des Mitnahmeeingriffs Anlaß.In a known drill bit of this type, the core catcher is of a longitudinally movable in an inner circumferential groove of the drill pipe Catch ring formed, which is formed during the core march with a lower inclined surface supported on a corresponding inclined surface of the inner bore and when retracting of the drill pipe to extract the drilled core from the inclined surface of the inner bore of the drill pipe to its Inside into a frictional driving engagement with the core pressed. Such a separate core catching ring and the attachment an inner circumferential groove in the drill pipe to accommodate it increases in particular the machining of the drill bit, taking from the inner circumferential groove also a weakening of the cross-section of the drill pipe wall in the immediate area the area adjacent to the cutting ring results. In particular, he only gives frictional engagement of the catch ring by pressing its inner circumference on the outer circumference of the core depending on its weight and external properties often to malfunctions due to an incomplete pickup or a failure the cause of the entrainment intervention.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies ausgehend von einer Bohrkrone der eingangs angegebenen Art dadurch, daß die Kernfangvorrichtung von zumindest einer federnden Zunge gebildet ist, die an ihrer Basis aus der Ebene der Innenfläche der Bohrrohrwand ausgelenkt und mit ihrem freien Ende schräg zur Bohrvorrichtung und zum Inneren des Bohrrohres hin gerichtet ist. Eine solche Zunge ist mit denkbar geringem fertigungstechnischem Aufwand herstellbar und vermeidet eine Querschnittsschwächung der Bohrrohrwand im an den Schneidring angrenzenden Bereich. Die Ausrichtung der federnden Zunge schräg zur Bohrvorrichtung und zum Inneren des Bohrrohres hin bewirkt hierbei, daß die federnde Zunge und insbesondere deren freies Ende während des Kernmarsches vom Kern unter der Einwirkung des sich abwärts bewegenden Bohrrohres bereichsweise in die Bohrrohrwand zurückgedrückt wird, während sich beim Ziehen des Bohrrohres zum Abbrechen und Herausholen des erbohrten Kerns das freie Ende der Zunge zum Inneren des Bohrrohres hin verlagert und sich im Außenumfang des Kerns verkeilt, wodurch ein sicherer, formschlüssiger ITitnahmeeingriff der Zunge mit dem Kern erreicht ist.The invention provides a remedy here and achieves this on the basis of FIG a drill bit of the type specified in that the core catcher is formed by at least one resilient tongue, which at its base out of the plane deflected the inner surface of the drill pipe wall and with its free end oblique to Drilling device and is directed towards the interior of the drill pipe. Such a tongue can be produced with very little manufacturing effort and is avoided a cross-sectional weakening of the drill pipe wall adjacent to the cutting ring Area. The orientation of the resilient tongue at an angle to the drilling device and to the inside of the drill pipe here causes the resilient tongue and in particular whose free end during the core march from the core under the action of the itself downward moving drill pipe is partially pushed back into the drill pipe wall, while when pulling the drill pipe to break off and take out the drilled Kerns shifted the free end of the tongue towards the inside of the drill pipe and itself Wedged in the outer circumference of the core, creating a secure, form-fitting IT locking engagement the tongue with the core is reached.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung geht die Zunge an ihrer Basis in die Wand des Bohrrohres einstückig über und weist drei freie Ränder auf, von denen der sich quer zur Bohrrohrachse erstreckende Querrand unmittelbar an den Querrand der durch Bilden der Zunge in der Bohrrohrwand entstandenen öffnung angrenzt.In a further embodiment of the invention, the tongue goes at its base into the wall of the drill pipe in one piece and has three free edges, of those of the transverse edge extending transversely to the drill pipe axis directly on the transverse edge the opening created by the formation of the tongue in the drill pipe wall.

Hierdurch ist der Querrand der Zunge während des Kernmarsches in Berührungsanlage mit dem Querrand der Bohrrohröffnung gehalten, so daß das üblicherweise in dem Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Kerns und dem Innenumfang des Bohrrohres geförderte Kühlwasser zum Kühlen des Schneidringes während des Bohrbetriebs daran gehindert ist, den Ringspalt vor Erreichen des Schneidringes durch die durch die Zunge entstandene Öffnung in der Bohrrohrwand zu verlassen.As a result, the transverse edge of the tongue is in contact during the core march held with the transverse edge of the drill pipe opening, so that this is usually in the annular gap promoted between the outer circumference of the core and the inner circumference of the drill pipe Prevented cooling water for cooling the cutting ring during the drilling operation is to reach the annular gap before of the cutting ring through the leaving the tongue opening in the drill pipe wall.

Auf diese Weise ist ein Wasserkurzschluß zwischen der Innen- und der Außenseite des Bohrrohres vermieden, und das Kühlwasser wird in üblicher Weise unter Fortschwemmen des Bohrkleins durch den Ringspalt zwis.}^en Außenumfang des Bohrrohres und Innenumfang des Bohrloches herausgespült.In this way there is a water short circuit between the inner and the Outside of the drill pipe avoided, and the cooling water is in the usual way under The drilling cuttings are washed away through the annular gap between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the borehole was flushed out.

In Abhängigkeit von dem Durchmesser des Bohrrohres ist es zwec'mäßig, mehrere Zungen im Abstand zueinander auf einem Umfangskreis des Bohrrohres zur Erzielung eines sicheren Mitnahmeeingriffs mit dem Kern anzuordnen.Depending on the diameter of the drill pipe, it is expedient to several tongues at a distance from one another on a circumferential circle of the drill pipe to achieve to arrange a secure driving engagement with the core.

Weitere Merkmale und Vorteile del Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschrei bung in Verbinaung mit der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veran schaulicht sind. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine zur Hälfte in einem Längsschnitt gezeigte Ansicht einer Bohrkrone nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 zur Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispie 5, Fig. 3 den unteren Bereich der Bohrkrone nach Fig.Further features and advantages of the invention emerge from the claims and the following description in conjunction with the drawing in which two Embodiments of the subject matter of the invention are illustrated. In the The drawings show: FIG. 1 a view shown in half in a longitudinal section a drill bit according to a first embodiment, Fig. 2 is a view corresponding Fig. 1 to illustrate a further Ausführungsbeispie 5, Fig. 3 the lower area of the drill bit according to Fig.

während eines Kernmarsches und Fig. 4 den unteren Bereich der Bohrkrone nach Fig.l während des Ziehens des erbohrten Kerns in einer Darstellung entsprechend Fig. 3. during a core march and FIG. 4 shows the lower region of the drill bit according to Fig.l during the pulling of the drilled core in a representation accordingly Fig. 3.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 umfaßt die Bohrkrone ein Bohrrohr 1 mit einem an dessen unterem Ende angebrachten Schneidring 2, der von mit Diamanten besetzten Segmenten 3 gebildet ist. Das Bohrrohr 1 ist- mit der Bohrspindel bzw. Antriebswelle 4 der nicnt näher dargestellten Bohrvorrichtung mittels einer Spannvorrichtung 5 lösbar verbunden. Die Spannvorrichtung 5 umfaßt einen auf einen Gewindezapfen 6 deKAntriebswelle 4 aufgeschraubten Gewindering 7, auf dessen oberer Schrägfläche 8 eine längsgeschlitzte Spannhülse 9 mit ihrem unteren Ende aufsitzt, deren oberes Ende sich an einer unteren Schrägfläche 10 eines Widerlagerringes 11 abstützt, der seinerseits mit seinem oberen, einen Sechskant ausbildenden Hals 12 an einer Schulter 13 der Antriebswelle 4 abgestützt ist.As shown in Fig. 1, the drill bit comprises a drill pipe 1 with a cutting ring 2 attached to its lower end, the one with diamonds occupied segments 3 is formed. The drill pipe 1 is with the drill spindle or Drive shaft 4 of the drilling device not shown in detail by means of a clamping device 5 releasably connected. The clamping device 5 comprises a threaded pin 6 of the drive shaft 4 screwed on threaded ring 7, on its upper inclined surface 8 a longitudinally slotted clamping sleeve 9 is seated with its lower end, the upper one End is supported on a lower inclined surface 10 of an abutment ring 11, the in turn with its upper neck 12 forming a hexagon on one shoulder 13 of the drive shaft 4 is supported.

Ferner ist das Bohrrohr 1 bzw. dessen Wand 14 mit ihrem oberen Ende an einer Schulter 15 des Widerlagerringes 11 abgestützt. Das Lösen der Spannvorrichtung 5 zur Abnahme des Bohrrohres 1 und das Spannen der Spannvorrichtung 5 für eine Verbindung des Bohrrohres 1 mit der Antriebswelle 4 erfolgt unter Drehen am Sechskant 12 des zwischen die Antriebswelle 4 und das Bohrrohr 1 sowie die Spannhülse 9 gespannten Widerlagerringes 11 unter Festlegen des Bohrrohres 1 gegenüber einer Mitnahmedrehung.Furthermore, the drill pipe 1 or its wall 14 is at its upper end supported on a shoulder 15 of the abutment ring 11. Loosening the jig 5 for removing the drill pipe 1 and tensioning the clamping device 5 for a connection of the drill pipe 1 with the drive shaft 4 takes place while turning on Hexagon 12 of the between the drive shaft 4 and the drill pipe 1 and the clamping sleeve 9 tensioned abutment ring 11 by setting the drill pipe 1 against a Driving rotation.

Durch eine sich durch die Welle 4 und den Wellenzapfen 6 hindurcherstreckende zentrale Bohrung 16 wird dem Schneidring 2 Kühlwasser zugeführt. Die Spannvorrichtung 5 ist gegenüber dem Kühlwasser durch einen Dichtungsring in einer äußeren Umfangsnut 17 des Gewinderlnges 7 abgedichtet.By one extending through the shaft 4 and the shaft journal 6 central bore 16 is supplied to the cutting ring 2 cooling water. The jig 5 is opposite to the cooling water through a sealing ring in an outer circumferential groove 17 of the thread length 7 sealed.

Im unteren, an den Schneidring 2 angrenzenden Beach des Bohrrohres 1 sind mehrere eine Kernfangvorrichtung 18 bildende federnde Zungen 19 im Abstand zueinander auf einem Urnfangskreis des Bohrrohrs 1 angeordnet. Die federnden Zungen 19 sind an ihrer Basis 20, an der sie einstückig in die Wand 14 des Bohrrohres 1 übergehen, aus der Ebene der Innenfläche der Bohrrohrwand 14 ausgelenkt und mit ihrem freien Ende schräg nach oben bzw.In the lower beach of the drill pipe adjacent to the cutting ring 2 1 several resilient tongues 19 forming a core catching device 18 are spaced apart arranged to one another on a circumferential circle of the drill pipe 1. The springy tongues 19 are at their base 20, on which they are integral in the wall 14 of the drill pipe 1 pass, deflected from the plane of the inner surface of the drill pipe wall 14 and with its free end obliquely upwards or

zur Bohrvorrichtung und zum Inneren des Bohrrohres 1 hin gerichtet. Die Auslenkung der Zungen 19 ist hierbei soweit vorgenommen, daß sie an ihren freien Enden 21 über den Innendurchmesser des Schneidringes 2 hinaus in den freien Innenraum des Bohrrohres 1 vorstehen. Von den drei/Ränden 22 jeder Zunge 19 grerlzt der obere, sich quer zur Bohrrohrachse 2-j erstreckende Querrand 22 unmittelbar an den Querrand 24 der Ofunung 2 an, die durch Bilden der jewelligen Zunge 19 in der Bohrrohrwand 14 entstanden ist, dei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist jede Zunge 19 aus der Bohrrohrwand 14 ausgestanzt:- Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 jede Zunge 19 mit einer Öffnung 26 für das Ansetzen eines Werkzeugs (nicht dargestellt) versehen, idt dem die Zunge 19 .für ein Löse Ihres Nitnahmeeingriffs mit einem Kern zurückgeholt werden kann.directed towards the drilling device and the interior of the drill pipe 1. The deflection of the tongues 19 is made to the extent that they are at their free Ends 21 beyond the inner diameter of the cutting ring 2 into the free interior space of the drill pipe 1 protrude. From the three / edges 22 each tongue 19, the upper transverse edge 22, which extends transversely to the drill pipe axis 2-j, is immediately larger to the transverse edge 24 of the opening 2, which by forming the respective tongue 19 in the drill pipe wall 14 has arisen, which is the embodiment according to FIG. 1 Each tongue 19 is punched out of the drill pipe wall 14: Furthermore, in the exemplary embodiment According to FIG. 1, each tongue 19 with an opening 26 for attaching a tool (not shown) provided, idt the tongue 19 .for a release of your picking engagement can be retrieved with a core.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die federnde Zungen 19' aus der Bchrrohrwand 14 ausgefräst. Die dabei gebildete Öffnung in der Bohrrohrwand 14 ist randseitig von einer elastomeren Dichtungsmittel 27 abgedichtet, um im Bereich der Rohrwandöffnung wie im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ein Austreten von Kühlwasser zu verhindern. Der obere Querrand 22 grenzt hierbei unmittelbar an das Dichtungsmittel 27 des oberen Querrandes der öffnung in der Bohrrohrwand 14 an. Der obere Querrand 22 der Zungen 19' ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 im Bereich seiner dem Inneren des Bohrrohrs 1 zugewandten Kante mit einer Hartmetallauflage 28 od. dgl. Hartbelag zur Verschleißminderung und zur langzeitigen Sicherstellung des Mitnahmeeingriffs mit einem erbohrten Kern versehen, der natürlich auch bei der Zunge 19 vorgesehen sein kann.In the embodiment of Fig. 2, the resilient tongues 19 ' Milled out of the Bchrrohrwand 14. The opening formed in the drill pipe wall 14 is sealed at the edge by an elastomeric sealing means 27 to in the area the pipe wall opening as in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 1, an exit to prevent cooling water. The upper transverse edge 22 is directly adjacent here the sealing means 27 of the upper transverse edge of the opening in the drill pipe wall 14 at. The upper transverse edge 22 of the tongues 19 'is according to the exemplary embodiment 2 in the area of its edge facing the interior of the drill pipe 1 with a Hard metal coating 28 or the like. Hard coating to reduce wear and tear and for long-term use Ensuring the driving engagement provided with a drilled core, of course can also be provided for the tongue 19.

In Fig. 3 ist die Bohrkrone nach Fig. 1 während des Bohrens eines Kerns 29 z.B. in Beton dargestellt. Bei der hierbei stattfindenden Abwärtsbewegung des Bohrrohres 1 gleitet das freie Ende 21 der Zungen 19 am Außenumfang des kerns 29 entlang und wird von diesem entgegen der federnden Vorspannung der Zungen 19 um ein entsprechendes Maß nach aWen gedrückt. Bei Ausüben einer aufwärtsgerichteten Zugkraft auf das Bohrrohr 1 entsprechend dem Pfeil 30 in Fig. 4 zum Abbrechen und Herausziehen des Kerns 29 bewegt sich das freie Ende 21 der Zungen 19 nach innen und verkeilt sich im Kern 29, wodurch dessen Mitnahme mit dem Bohrrohr 1 sichergestellt ist. Diesen Iditnahmeeingriff zeigt Fig. 4.In Fig. 3, the drill bit of Fig. 1 is during drilling a Kerns 29 shown e.g. in concrete. During the downward movement that takes place of the drill pipe 1, the free end 21 of the tongues 19 slides on the outer circumference of the core 29 along and is driven by this against the resilient bias of the tongues 19 pressed by a corresponding amount according to aWen. When exercising an upward Tensile force on the drill pipe 1 according to the arrow 30 in Fig. 4 to cancel and Withdrawal of the core 29 moves the free end 21 of the tongues 19 inward and wedges itself in the core 29, whereby its entrainment with the drill pipe 1 is ensured is. This ID-taking intervention is shown in FIG. 4.

Nach Herausholen des Bohrrohres 1 mit dem Kern 29 aus dem Bohrloch können die Zungen 19 mittels eines hakenförmigen Werkzeugs, das durch die Öffnung 26 eingefttart wird, soweit zurückgebogen werden, daß der Eingriff der Zungen 19 mit dem Kern 29 gelöst wird und dieser aus dem Bohrrohr 1 am Schneidringende herausgenommen werden kann. Bei Fehlen einer solchen Öffnung 26, wie z.B.After removing the drill pipe 1 with the core 29 from the borehole can the tongues 19 by means of a hook-shaped tool, which is through the opening 26 is inserted, bent back so far that the engagement of the tongues 19 is released with the core 29 and this is removed from the drill pipe 1 at the cutting ring end can be. In the absence of such an opening 26, e.g.

im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, erfolgt die Herausnahme des Kerns 29 aus dem Bohrrohr 1 nach Lösen der Spannvorrichtung 5 und Abnahme des Bohrrohres 1 von der Antriebswelle 4, so daß der Kern 29 an dem vom Schneidring 2 abgewandten Ende des Bohrrohres 1 entnommen werden kann.in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2, the removal takes place of the core 29 from the drill pipe 1 after loosening the clamping device 5 and removing the Drill pipe 1 from the drive shaft 4, so that the core 29 on that of the cutting ring 2 facing away from the end of the drill pipe 1 can be removed.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: 1. Drill bit for core drillingez consisting of a with the drive shaft of the drilling device connectable drill pipe with one at the lower end attached cutting ring and a Nernfangvorrichtung that to take along a drilled core automatically engages with the drill when the drill pipe is withdrawn can be transferred with the core, characterized in that d the core catcher (18) is formed by at least one resilient tongue (19; 19 '), which at its base (20) deflected out of the plane of the inner surface of the drill pipe wall (14) and its free end (21) obliquely to the drilling device and to the interior of the drill pipe (1) is directed.

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the tongue (19; 19 ') merges in one piece at its base (20) into the wall (14) of the drill pipe (1) and has three free edges (22), one of which extends transversely to the Bonr tube axis (23) extending transverse edge (22) directly to the transverse edge (24) by forming the Tongue in the drill pipe wall created opening (25) adjoins.

3. Drill bit according to claim 2, characterized in that that the transverse edge (22) of the tongue (19; 19 ') at least in the area of the inside of the Drill pipe (1 facing edge with a Hartw.etallauflage od.

Hard covering (28) is provided.

4. Drill bit according to one of claims 1 to 3, characterized gekennzeivnnet, that the tongue (19) is provided with an opening (2u) for attaching a tool.

is.

5. Drill bit according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the tongue (19) is punched out of the drill pipe wall (14).

6. Drill bit according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the tongue (19 ') milled out of the drill pipe wall (14) and the resulting The opening in the drill pipe wall is sealed at the edge by an elastomer (27).

7. Drill bit according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the tongue (19; 19 ') at its free end (21) over the inner diameter of the cutting ring (2) protrudes into the interior of the drill pipe (1).

8. drill bit according to one of claims 1 to 7, through this GeKennzeicnnet that several tongues (19; 19 ') at a distance from one another on a circumferential circle of the drill pipe (1) are arranged.