DE2724547A1 - ROTATING DRILL BIT - Google Patents
ROTATING DRILL BITInfo
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- DE2724547A1 DE2724547A1 DE19772724547 DE2724547A DE2724547A1 DE 2724547 A1 DE2724547 A1 DE 2724547A1 DE 19772724547 DE19772724547 DE 19772724547 DE 2724547 A DE2724547 A DE 2724547A DE 2724547 A1 DE2724547 A1 DE 2724547A1
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Description
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IMft »T Kl TI'A TKN T M Γ KCJII KN IMft »T Kl TI'A TKN T M Γ KCJII KN
1A-49 2541A-49 254
Patentanmeld u ngPatent application
Anmelder:Applicant:
Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Carel van Bylandtlaan 30 Den Haag, NiederlandeShell Internationale Research Maatschappij BV
Carel van Bylandtlaan 30 The Hague, The Netherlands
Titel:Title:
Drehend arbeitende BohrkroneRotating drill bit
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8 M Γ XCH EX ΘΟ SCHWEK1ERSTRASSE ϊ telefon 1089) ΑΑΪ0 31 TELEl 3 24 OT8 M Γ XCH EX ΘΟ SCHWEK1ERSTRASSE ϊ phone 1089) ΑΑΪ0 31 TELEl 3 24 OT
J7O272A5A7 J7O 272A5A7
1Α-49 2541-49 254
Die Erfindung betrifft eine drehend arbeitende Bohrkrone zum Bohren eines Loches in eine unter der Oberfläche liegende Bodenformation.The invention relates to a rotating drill bit for drilling a hole in a subsurface lying soil formation.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine drehend arbeitende Bohrkrone mit einem Bohrkronenhauptteil mit einer zentralen Achse und einer Vielzahl von in der Außenfläche des Bohrkronenhauptteilβ angeordneten SpülkaztfLen, die sich im wesentlichen von einer nahe der zentralen Achse gelegenen Stelle zu Abschnitten des Bohrkronenhauptteils hin erstrecken, die, bezogen auf die zentrale Achse, den größten Radius aufweisen. Die Bohrkrone hat ferner Schabkörper, die am Bohrkronenhauptteil angeordnet sind und Schabkanten zum Bohren eines Loches in eine unter der Oberfläche liegende Bodenformation aufweisen. Die Schabkörper sind in einer einzigen Reihe entlang einer Seite jedes Spülkanalβ angeordnet und bilden eine Auskleidung für wenigstens einen Teil der Wand jedes Spülkanal8.The invention relates in particular to a rotating drill bit with a drill bit main part a central axis and a multiplicity of flushing chambers arranged in the outer surface of the drill bit main part, which extends essentially from a point located near the central axis to sections of the main drill bit part extend towards which, based on the central axis, have the largest radius. The drill bit also has scraper bodies which are arranged on the drill bit main part and Have scraping edges for drilling a hole in a subsurface soil formation. The scraping bodies are arranged in a single row along one side of each flushing channel and form a lining for at least part of the wall of each flushing channel8.
Ein derartiger Bohrkronen-Typ ist aus der US-PS 3 747 699 bekannt. Die herkömmliche Bohrkrone weist Reihen von Diamanten auf, wobei jede Reihe entlang einer Seite eines Spülkanals so angeordnet ist, daß eine Ebene jedes Diamanten mit der Wand des zugehörigen Spülkanals bündig ist. DieOne such type of drill bit is disclosed in US Pat. No. 3,747,699 known. The conventional drill bit has rows of diamonds, each row being arranged along one side of a flushing channel so that a plane of each diamond is flush with the wall of the associated flushing channel. the
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Diamanten werden durch die durch die Spülkanäle fließende Trübe oder Spülung wirkungsvoll gekühlt. Bohrklein und Bohrmehl werden kontinuierlich von dem Ort entfernt, wo sie während der Bohrarbeiten an den Schabkanten und den mit den Wänden des Spülkanals bündigen Ebenen der Diamanten erzeugt werden. Bohrklein und Bohrmehl werden unabhängig von der Tiefe weggeschafft, bis zu der die Diamanten schabend in die Bodenformation vordringen. Diese Bohrkrone kann daher mit gleichermaßen guten Ergebnissen sowohl in weichen als auch in harten Bodenformationen eingesetzt werden, da das Reinigen und das Kühlen der Diamanten in beiden Fällen ausreichend sind.Diamonds are effectively cooled by the turbidity or rinse flowing through the rinsing channels. Cuttings and dust are continuously removed from the location where they will be removed from the scraper edges and those with the Walls of the flushing channel flush planes of the diamonds are created. Cuttings and dust are independent of the Removed depth to which the diamonds scrape into the ground formation. This drill bit can therefore can be used with equally good results in both soft and hard ground formations, since the Cleaning and cooling the diamonds is sufficient in both cases are.
Die Leistung der Bohrkrone des vorstehend beschriebenen Typs ist unter normalen Bohrbedingungen ausgezeichnet. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Schwierigkeiten auftreten, wenn die Bohrkrone, die zum Bohren in sich plastisch verhaltende Bodenformationen ausgelegt wurde, eine Grenzschicht zwischen hartem und weichem Gestein oder Gebirge durchbohren muß. Andererseits ergibt sich bei einer Bohrkrone, die zum Durchbohren von Grenzschichten zwischen hartem und weichem Gebirge so ausgelegt worden ist, daß die Bohrkrone und/oder das Bohrgestänge nicht beschädigt werden, daß sie beim Bohren in Bodenformationen, die sich plastisch verhalten, versagt. Bei den zuletzt genannten Bodenformationen steht das Gebirge unter solchen Spannungen, daß es von einer solchen Bohrkrone verformt wird, ohne abgeschabt zu werden. Es wird dann kein Gebirge vom Grund des Loches entfernt, in dem die Bohrkrone arbeitet, und der Bohrvorgang kommt zum Stillstand.The performance of the drill bit of the type described above is excellent under normal drilling conditions. It has However, it has been found that difficulties arise when the drill bit, which behaves plastically for drilling in itself Soil formations were designed, a boundary layer between hard and soft rock or mountains must be pierced. On the other hand, a drill bit is used to drill through boundary layers between hard and soft rock has been designed so that the drill bit and / or the drill pipe are not damaged that they are drilling fails in soil formations that behave plastically. In the last-mentioned soil formations, the mountains stand under such stresses that such a drill bit will deform it without being scraped off. It will then no rock is removed from the bottom of the hole in which the drill bit is working, and the drilling process comes to a standstill.
Beim Durchbohren einer Grenzschicht zwischen hartem und weichem Gestein kann die plötzliche Härteveränderung, auf welche die Bohrkrone beim Übergang vom harten Gestein in das weiche Gestein trifft, nicht ausreichend rasch durch Verringern der auf die Bohrkrone wirkenden Last vorweggenommen werden. Es wurde festgestellt, daß diejenigen Bohrkronen, die zum Bohren in sich plastisch verhaltenden BodenformationenWhen drilling through a boundary layer between hard and soft rock, the sudden change in hardness can occur which the drill bit hits during the transition from hard rock to soft rock does not pass through sufficiently quickly Can be anticipated to reduce the load on the drill bit. It was found that those drill bits those for drilling in plastic-like soil formations
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ausgelegt sind, beim Durchbohren der genannten Grenzschicht das harte Gestein aufbrechen, statt es zu zerbohren, sobald die Dicke des letzteren so weit abgenommen hat, daß es der hohen Bohrkronenlast nicht mehr standhalten kann. Das auf die Bohrkrone ausgeübte Drehmoment steigt folglich stoßweise an, und es kommt zu Verstopfen und/oder Steckenbleiben der Bohrkrone und/oder zu starker Beschädigung (beispielsweise durch Abdrehen oder Verwinden) des Bohrgestänges.are designed when drilling through said boundary layer Break open the hard rock instead of boring it, as soon as the thickness of the latter has decreased so much that it is the can no longer withstand high drill bit loads. The torque exerted on the drill bit consequently increases intermittently clogging and / or sticking of the drill bit and / or severe damage (e.g. by twisting or twisting) the drill rod.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine drehend arbeitende Bohrkrone der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die sich plastisch verhaltende Bodenformationen zu durchbohren vermag und auch zum Durchbohren von Grenzschichten zwischen harten und weichen Bodenformationen geeignet ist.The object of the invention is to create a rotating drill bit of the type described at the outset, which able to pierce plastically behaving soil formations and also to pierce boundary layers between hard and soft ground formations is suitable.
Erfindungsgemäß sind an der Außenfläche des Bohrkronenhauptteils Dachkantenkörper angeordnet, die abriebfest sind, mit nicht schabend wirkenden Dachkanten versehen sind, welche innerhalb der rotationssymmetrischen Fläche, die von den Schabknnten der "ohabkörper gebildet ist, angeordnet sind, und Flanken aufweisen, die unter einem spitzen Winkel zur genannten Fläche angeordnet sind.According to the invention are on the outer surface of the drill bit main part Roof edge bodies arranged, which are abrasion-resistant, are provided with non-scraping roof edges, which are arranged within the rotationally symmetrical surface which is formed by the scraper knuckles of the upper body are, and have flanks which are arranged at an acute angle to said surface.
Die Dachkanten können, bei Betrachtung in Richtung der zentralen Achse, gekrümmt sein und können im wesentlichen auf zur zentralen Achse konzentrischen Kreisen liegen.The roof edges, when viewed in the direction of the central axis, can be curved and can be substantially on circles concentric to the central axis.
Die Schabkanten der Schabkörper können so angeordnet sein, daß der Grund des von ihnen gebohrten Loches in dessen Längsschnitten gekrümmt ist.The scraping edges of the scraping body can be arranged so that the bottom of the hole drilled by them in it Longitudinal sections is curved.
AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:AusfUhrungsbeispiele the invention are given below explained in more detail with reference to schematic drawings. It shows:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Bohrkrone nach der Erfindung,Fig. 1 is a perspective view of a drill bit according to the invention,
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Fig. 2 eine Ansicht von oben der Bohrkrone gemäß Fig. 1,FIG. 2 is a view from above of the drill bit according to FIG. 1,
Fig. 3 den Schnitt IH-III in Fig. 2 in größerem Maßstab als Fig. 1 und 2,3 shows the section IH-III in FIG. 2 on a larger scale than FIGS. 1 and 2,
Fig. 4 den Längsschnitt IV-IV in Fig. 2 durch einen Spülkanal im gleichen Maßstab wie Fig. 3t undFig. 4 shows the longitudinal section IV-IV in Fig. 2 through a flushing channel on the same scale as Fig. 3t and
Fig. 5t 6 und 7 Seitenansichten von verschieden gestalteten Bohrkronen nach der Erfindung.Fig. 5t, 6 and 7 side views of differently designed Drill bits according to the invention.
Die Bohrkrone in der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform weist ein Bohrkronenhauptteil 1 mit einer zentralen Achse A-A auf, um die sich die Bohrkrone dreht, wenn sie zum Bohren in einem Loch gedreht wird. Das Bohrkronenhauptteil 1 hat einen Einsatz 2 aus Metall mit einem Gewindezapfen 3t wobei der obere Abschnitt des Einsatzes 2 eine Beschichtung 4 aus verschleißfestem Werkstoff aufweist. Die Beschichtung 4 trägt eine Vielzahl von Schabkörpern 5,The drill bit in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 has a drill bit main part 1 with a central one Axis A-A about which the drill bit rotates when it is rotated to drill in a hole. The drill bit main part 1 has an insert 2 made of metal with a threaded pin 3t, the upper section of the insert 2 being a Has coating 4 made of wear-resistant material. The coating 4 carries a plurality of scraping bodies 5, die in in der Beschichtung 4 angeordneten Ruten 6 (Fig. 3)the rods 6 arranged in the coating 4 (Fig. 3)
(can-shaped)(can-shaped)
über nockenförmige/Tragkörper 7 abgestützt sind. Die Schabkörper 5 haben eine außerordentlich hohe Abriebfestigkeit und sind mit den Tragkörpern 7 hartverlötet. Jeder Tragkörper 7 ist seinerseits in einer Hut 6 durch Hartlöten oder auf andere zweckdienliche Weise befestigt.are supported via cam-shaped / support body 7. The scraping bodies 5 have an extremely high abrasion resistance and are brazed to the support bodies 7. Each support body 7 is in turn in a hat 6 by brazing or on other appropriate way attached.
Die Schabkörper 5 der dargestellten Ausführungsform weisen bei Betrachtung von der Schnittlinie IV-IV (Fig. 4) aus eine gekrümmte Konfiguration auf. Jeder Schabkörper 5 kann einteilig ausgebildet oder aus einer Vielzahl von Schabteilkörpern zusammengesetzt sein, welche zur Ausbildung einer ununterbrochenen Schabkante 9 an einem Tragkörper 7 durch Hartlöten befestigt sind. Die Stellung der Schabkanten 9 der Schabkörper 5 bestimmt die Form des Grundes des Loches, das mit der Bohrkrone gebohrt werden kann, wobei diese Form der rotationssymmetrischen Fläche entspricht, die von den Schabkanten 9 aller Schabkörper 5 gebildet wird. Diese Fläche ist in Fig. 3 durch die Linie B-B angegeben. DieThe scraping bodies 5 of the illustrated embodiment show when viewed from the section line IV-IV (FIG. 4) has a curved configuration. Each scraper body 5 can be formed in one piece or composed of a plurality of scraper bodies which are used to form a uninterrupted scraping edge 9 are attached to a support body 7 by brazing. The position of the scraping edges 9 the scraper body 5 determines the shape of the bottom of the hole that can be drilled with the drill bit, this shape corresponds to the rotationally symmetrical surface which is formed by the scraping edges 9 of all scraping bodies 5. These Area is indicated in Figure 3 by the line B-B. the
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Schabkante 9 gemäß Fig. 4 bildet die Schnittstelle zwischen dieser Fläche und einer durch die zentrale Achse A-A gehenden Ebene.Scraper edge 9 according to FIG. 4 forms the interface between this surface and one passing through the central axis A-A Level.
Jeder Schabkörper 5 ist zwischen einem Spülkanal 10 und einer Vielzahl von Dachkantenkörpern 11 gelegen. Wie in den Zeichnungen dargestellt bildet der Schabkörper 5 für wenigstens einen Teil der Wand jedes Spülkanals 10 eine Auskleidung. Die Spülkanäle 10 erstrecken sich im wesentlichen von einer nahe der zentralen Achse A-A gelegenen Stelle zu Abschnitten des Bohrkronenhauptteils 1 hin, die, bezogen auf die zentrale Achse A-A, den größten Radius aufweisen.Each scraper body 5 is located between a flushing channel 10 and a plurality of roof edge bodies 11. As in the drawings shown, the scraper body 5 forms a lining for at least part of the wall of each flushing channel 10. The flushing channels 10 extend substantially from a location near the central axis A-A to sections of the drill bit main part 1, which, based on the central axis A-A, have the largest radius.
In die Spülkanäle 10 münden Strahl- oder Spüldüsen 12 zum Zuführen von Spülung ein und sind so angeordnet, daß die Hauptrichtung der Spülungsströmung (Pfeile C) aus der Mehrzahl der Spüldüsen 12 entlang und dicht an der von den Schabkörpern 5 gebildeten Auskleidung der Spülkanalwand verläuft. Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Strömung aus jeder Spüldüse 12 eine Komponente, die zu dem dazu nächstgelegenen Schabkörper 5 hin gerichtet ist, um eine wirkungsvolle Kühlung und Reinigung dieses Schabkörpers 5 zu gewährleisten. Weiterhin hat die Strömung aus jeder Spüldüse 12 eine Komponente, die zum Grund des Loches hin gerichtet ist, das von der Bohrkrone gebohrt werden kann.In the rinsing channels 10 open jet or rinsing nozzles 12 for supplying rinsing and are arranged so that the Main direction of the flushing flow (arrows C) from the plurality of flushing nozzles 12 along and close to that of the scraping bodies 5 lining of the flushing channel wall is formed. In the illustrated embodiment, the flow from each Rinsing nozzle 12 a component which is directed towards the scraping body 5 closest to it, in order to achieve an effective To ensure cooling and cleaning of this scraper body 5. Furthermore, the flow from each flushing nozzle 12 has a component, which is directed towards the bottom of the hole that can be drilled by the drill bit.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Vielzahl der an einer Seite jedes Schabkörpers 5 gelegenen Dachkantenkörper 11 stufenartig angeordnet. Die Dachkantenkörper 11 sind aus abriebfestem Werkstoff, da sie Teil der Beschichtung 4 bilden, und ihre Dachkanten 13 sind nicht schabend wirkende Kanten. Die Dachkanten 13 sind gekrümmt und liegen auf zur zentralen Achse A-A konzentrischen Kreisen (Fig. 2). Die Dachkanten 13IiQgSn innerhalb der von den Schabkanten 9 der Schabkörper 5 gebildeten rotationssymmetrischen Fläche. Jeder Dachkantenkörper 11 hat Flanken 14 und 15 (Fig. 4), von denen jede aus nachstehendIn the embodiment of the invention shown in the drawings, the plurality of roof edge bodies 11 located on one side of each scraper body 5 are arranged in a stepped manner. The roof edge bodies 11 are made of abrasion-resistant material, since they form part of the coating 4, and their roof edges 13 are not scraping-looking edges. The roof edges 13 are curved and are concentric to the central axis A-A Circles (Fig. 2). The roof edges 13IiQgSn within the rotationally symmetrical surface formed by the scraping edges 9 of the scraping bodies 5. Each roof edge body 11 has edges 14 and 15 (Fig. 4), each of which is shown below
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erläuterten Gründen unter einem spitzen Winkel zur von den Schabkanten 9 gebildeten rotationssymmetrischen Fläche angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform haben die Dachkanten 13 von der in Fig. 3 durch eine Linie B-B angedeuteten und durch die Schabkanten 9 der Schabkörper 5 gehenden rotationssymmetrischen Fläche einen Abstand D, für den abhängig von der Plastizität der zu zerbohrenden Bodenformation ein Wert gewählt ist, der ausreichend groß ist, um bedeutende Berührung zwischen den Dachkanten 13 und den Teilen der Bodenformation zu verhindern, die nach dem Durchgang der Schabkanten 9 wieder zurückgehen oder zurückfließen. Ein Abstand D von etwa 2 Millimeter und darunter entspricht der Mehrheit der während der Bohrarbeit auftretenden Verhältnisse.explained reasons at an acute angle to the rotationally symmetrical surface formed by the scraping edges 9 is. In the illustrated embodiment, the roof edges 13 have differentiated from that in Fig. 3 by a line B-B indicated and through the scraping edges 9 of the scraping body 5 going rotationally symmetrical surface a distance D, for which, depending on the plasticity of the soil formation to be drilled, a value is selected that is sufficiently large is to prevent significant contact between the roof edges 13 and the parts of the soil formation which are after the passage of the scraping edges 9 go back again or flow back. A distance D of about 2 millimeters and below this corresponds to the majority of the conditions occurring during drilling.
Wenn die Bohrkrone in einer Bodenformation bohrt, die sich in übermäßig hohem Maße plastisch verhält, kommen die Dachkanten 13 in Berührung mit der Bodenformation. Jedoch wird das A)schaben der Bodenformation durch die Schabkörper 5 durch die sich aus solcher Berührung ergebende Verformung nicht behindert, da diese Berührung und folglich auch die Verformung nur örtlich stattfindet und zudem das Bohren mit normaler Eindringgeschwindigkeit fortgesetzt wird.When the drill bit is drilling in a soil formation that is excessively plastic, the roof edges come up 13 in contact with the soil formation. However, the A) scraping of the soil formation is carried out by the scraping bodies 5 not hindered by the deformation resulting from such contact, since this contact and consequently also the Deformation only takes place locally and drilling is continued at normal penetration speed.
Der Abstand D sollte nicht zu groß gewählt werden, da die Flanken 14 der Dachkantkörper 11, welche bei der dargestellten Ausführungsform rechtwinklig zur zentralen Achse A-A angeordnet sind, eine wichtige Aufgabe zu erfüllen haben, wenn beim Bohren die Bohrkrone aus einer harten Bodenformation heraus in eine verhältnismäßig weiche Bodenformation vordringt. Da während dieses Übergangs von der harten in die weiche Bodenformation die Last auf die Bohrkrone nicht augenblicklich verringert werden kann, neigt die Bohrkrone dazu, durch die harte Bodenformation hindurchzubrechen, sobald zwischen der Bohrkrone und der weichen Bodenformation nur noch eine dünne Schicht der harten Bodenformation steht. Wenn die Bohrkrone durch die Grenzschicht zwischen einerThe distance D should not be chosen too large, since the flanks 14 of the roof edge body 11, which in the illustrated Embodiment arranged at right angles to the central axis A-A have an important task to perform when drilling the drill bit out of a hard soil formation into a relatively soft soil formation advances. Since during this transition from the hard to the soft ground formation, the load on the drill bit is not can be reduced instantaneously, the drill bit tends to break through the hard ground formation once between the drill bit and the soft soil formation there is only a thin layer of the hard soil formation. When the drill bit crosses the boundary between a
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harten und einer weichen Bodenformation hindurchgeht, kommen die Flanken 14 der Dachkantenkörper 11 jedoch mit der weichen Bodenformation in Berührung, wodurch sie einen Teil der auf die Bohrkrone wirkenden Last aufnehmen und die auf die Schabkörper 5 ausgeübte Last und die Neigung zum Durchbrechen durch die harte Bodenformationsschicht verringern. Durch diese Wirkung der Flanken 14 wird verhindert, daß sich die Schabkörper 5 zu tief in die weichen Bodenformationsteile eingraben. Weiterhin wird jede dünne Schicht von hartem Gestein, die aufbricht, durch die Wirkung der Dachkantenkörper 11 in kleine Stücke zertrümmert und in wirkungsvoller Weise in Richtung des ringförmigen Raumes um das Bohrgestänge entfernt. Folglich wird der Widerstand, auf den die sich drehende Bohrkrone beim Übergang von einer harten Bodenformation in eine verhältnismäßig weiche Bodenformation trifft, nicht übermäßig vergrößert, und eine Beschädigung der Bohrkrone und/oder des Bohrgestänges durch übermäßige Drehmomentbelastungen wird vermieden.hard and a soft ground formation goes through, the flanks 14 of the roof edge body 11 come with the soft one Soil formation in contact, as a result of which they take up part of the load on the drill bit and that on the scraper body 5 Reduce the load applied and the tendency to break through the hard layer of soil formation. By this effect of the flanks 14 prevents the scraping body 5 from digging too deeply into the soft soil formation parts dig in. Furthermore, any thin layer of hard rock that breaks up is affected by the action of the roof edge 11 shattered into small pieces and effectively towards the annular space around the drill pipe removed. Consequently, the resistance encountered by the rotating drill bit when passing from a hard ground formation hits a relatively soft ground formation, not excessively enlarged, and damages the drill bit and / or the drill string due to excessive torque loads is avoided.
Durch Anordnen der Dachkanten 13 von einander benachbarten, das heißt von durch einen Spülkanal 10 voneinander getrennten Reihen von Dachkantenkörpern 11 auf verschiedenen Kreisen kann die dünne Schicht harter Bodenformation noch wirkungsvoller aufgebrochen und entfernt werden.By arranging the roof edges 13 adjacent to one another, that is to say separated from one another by a flushing channel 10 Rows of roof edges 11 on different circles can make the thin layer of hard ground formation even more effective broken open and removed.
Die Dachkanten 13 sind nicht notwendigerweise spitz, sondern können auch, wie bei E in Fig. 4 gezeigt, abgerundet oder, wie bei F in Fig. 4 gezeigt, flach sein. Auf diese Weise läßt sich ein Kompromiß finden, wenn die Flanken 14 der Dachkantenkörper 11 in einer Stellung angeordnet sind, die zum Verringern der Last auf die Schabkörper 5 beim Durchgang der Bohrkrone durch eine Grenzschicht zwischen einer harten und einer weichen Bodenformation optimal ist, der Abstand D zwischen der Dachkante 13 und der Schabkante 9 jedoch als zu klein angesehen wird, um Berührung zwischen der Dachkante 13 und dem Grund des Loches zu verhindern, wenn die Bohrkrone in einer Bodenformation bohrt, die sich in extrem hohem Maße plastisch verhält. Durch Anwenden der Formen E und F wirdThe roof edges 13 are not necessarily pointed, but can also, as shown at E in FIG. 4, be rounded or, as shown at F in FIG. 4, be flat. That way lets find a compromise when the flanks 14 of the roof edge body 11 are arranged in a position that for Reduction of the load on the scraper body 5 when the drill bit passes through a boundary layer between a hard one and a soft ground formation is optimal, the distance D between the roof edge 13 and the scraping edge 9, however, as too is considered small in order to prevent contact between the roof edge 13 and the bottom of the hole when the drill bit Drills in a soil formation that is extremely plastic. Applying the forms E and F becomes
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der Abstand D zwischen der Dachkante 13 und der von den Schabkörpern 5 gebildeten rotationssymmetrischen Fläche vergrößert und die genannte Berührung unter den zuletzt genannten Bedingungen vermieden.the distance D between the roof edge 13 and the rotationally symmetrical surface formed by the scraper bodies 5 enlarged and the mentioned contact avoided under the last-mentioned conditions.
Die Flanken 14 und 15 jedes Dachkantenkörpers 11 sollten zur von den Schabkörpern 5 gebildeten rotationssymmetrischen Fläche nicht konzentrisch oder ungefähr konzentrisch sein. Jede der Flanken 14 und 15 jedes Dachkantenkörpers 11 ist zur genannten Fläche unter einem spitzen Winkel angeordnet, und die Dachkantenkörper 11 treten daher in eine weiche Bodenformation bis zu einem Grad ein, der mit der Weichheit dieser Bodenformation in Beziehung steht. Bei extrem weichen Bodenformationen, in die die Schabkörper 5 sehr tief einzugraben bestrebt wären, ist die Berührungsfläche zwischen den Flanken 14 der Dachkantenkörper 11 und der Bodenformation größer als im Falle von weniger weichen Bodenformationen. Somit wird die Last auf die Schabkörper 5 bei Auftreffen der Bohrkrone auf eine extrem weiche Bodenformation in größerem Maße verringert als bei Auftreffen auf eine weniger weiche Bodenformation. Folglich hängt die von den Dachkantenkörpern 11 ausgeübte regulierende Wirkung von der Weichheit der angetroffenen Bodenformation ab und ist dann am stärksten, wenn die Neigung der Bohrkrone, sich in die Bodenformation einzugraben, am größten ist.The flanks 14 and 15 of each roof edge body 11 should not be concentric or approximately concentric to the rotationally symmetrical surface formed by the scraper bodies 5. Each of the flanks 14 and 15 of each roof edge body 11 is arranged at an acute angle to the surface mentioned, and the roof edge body 11 therefore enter a soft Soil formation to a degree related to the softness of that soil formation. With extremely soft Ground formations in which the scraping body 5 would strive to dig very deep, is the contact surface between the Flanks 14 of the roof edge body 11 and the ground formation larger than in the case of less soft ground formations. Thus, the load on the scraper body 5 upon impact the drill bit on an extremely soft ground formation is reduced to a greater extent than when it hits one less soft soil formation. Consequently, the regulating effect exerted by the roof edge bodies 11 depends on the softness the encountered soil formation and is strongest when the inclination of the drill bit into the soil formation dig in is greatest.
Die Dahkantenkörper 11 arbeiten nur dann, wenn die Bohrkrone in eine verhältnismäßig weiche Bodenformation vordringt. Bei normalem Bohren berühren die Dachkantenkörper 11 den Grund des Loches, das gebohrt wird, nicht.The rear edge bodies 11 only work when the drill bit penetrates into a relatively soft ground formation. at normal drilling, the roof edge bodies 11 do not touch the bottom of the hole that is being drilled.
Die Dachkantenkörper 11 sind nicht notwendigerweise so ausgelegt, daß die Flanke 14 jedes Dachkantenkörpers 11 in einer zur zentralen Achse A-A rechtwinkligen Ebene liegt. Im Bedarfsfall können die Flanken 14 an kegeligen Flächen ausgebildet sein, deren zentralen Achsen mit der zentralen Achse A-A zusammenfallen, oder sie können Teile von Schraubenflächen bilden. Auch die Flanke 15 jedes DachkantenkörpersThe roof edge bodies 11 are not necessarily designed so that the flank 14 of each roof edge body 11 in a plane perpendicular to the central axis A-A. If necessary, the flanks 14 can be on conical surfaces be designed, the central axes of which coincide with the central axis A-A, or they can form parts of helical surfaces. Also the flank 15 of each roof edge body
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kann an einer Fläche liegen, die nicht eine Zylinderfläche ist, deren zentrale Achse mit der zentralen Achse A-A zusammenfällt, sondern eine kegelige Fläche mit der zentralen Achse A-A. Falls notwendig kann die Festigkeit der Dachkantenkörper 11 gegen schleifende Kräfte durch abriebfeste Körper, beispielsweise Hartmetalleinsätze, erhöht werden, die auf der Oberfläche der Dachkantenkörper 11 an Stellen angeordnet werden, an denen Angriffe von übermäßig großen schleifenden Kräften an den Dachkantenkörpern 11 erwartet werden.can lie on a surface that is not a cylindrical surface whose central axis coincides with the central axis A-A, but a conical surface with the central axis A-A. If necessary, the strength of the roof edge body 11 against grinding forces can be achieved by means of abrasion-resistant bodies, for example hard metal inserts, which are arranged on the surface of the roof edge body 11 at points at which attacks from excessively large abrasive forces on the roof edge bodies 11 are expected.
Die Schabkörper 5 können beliebig gestaltet oder aus einem beliebigen, für den Zweck geeigneten Werkstoff hergestellt sein. Sie können natürliche oder künstliche Diamanten und in beliebig anderer als der gezeigten Weise gestaltet sein, unter der Voraussetzung, daß ihre Schabkanten 9 in einer einzigen Reihe entlang einer Seite jedes Spülkanals 10 liegen. Die Reihe kann kontinuierlich, wie in den Zeichnungen dargestellt, oder unterbrochen sein. Im letzteren Fall müssen die Schabkanten 9 der verschiedenen Reihen so angeordnet sein, daß sie den Grund des zu bohrenden Loches auf seiner ganzen Fläche abschaben. Weiterhin brauchen die Schabkanten 9 einer einzelnen Reihe von Schabkörpern 5 nicht, wie in Fig. 2 dargestellt, in einer Ebene angeordnet zu sein. Im Bedarfsfall kann jede Reihe in einer gekrümmten Fläche angeordnet sein. Auch kann die rotationssymmetrische Fläche, die von den Schneid- oder Schabkanten 9 gebildet ist und gleich ist mit der Form des Grundes vom Loch, welches von der Bohrkrone gebohrt werden kann, verschieden von der gewählt werden, die in Fig. 3 mit der Linie B-B und in Fig. mit einer den Schabkanten 9 entsprechenden Linie angegeben ist. Diese Fläche kann in beliebiger, für den Zweck geeigneter Weise gestaltet sein und ist nicht notwendigerweise glatt, sondern kann Diskontinuitäten aufweisen. Fig. 5 und 6 zeigen glatte Flächen. Die Bohrkrone gemäß Fig. 5 ist zum Bohren eines Loches ausgelegt, dessen Grund die Gestalt einer Halbkugel mit dem Radius R hat. Die in Fig. 6 dargestellte Bohrkrone bohrt ein Loch mit einer rotationssymmetrischenThe scraping body 5 can be designed in any way or made from any material suitable for the purpose be. They can be natural or artificial diamonds and in any other way than shown, provided that their scraping edges 9 are in a single row along one side of each flushing channel 10 lie. The series can be continuous, as shown in the drawings, or interrupted. In the latter case the scraping edges 9 of the various rows must be arranged so that they the bottom of the hole to be drilled on his Scrape off the entire surface. Furthermore, the scraping edges 9 of a single row of scraping bodies 5 do not need, as in FIG Fig. 2 shown to be arranged in a plane. If necessary, each row can be arranged in a curved surface. The rotationally symmetrical surface, which is formed by the cutting or scraping edges 9 and is the same as the shape of the bottom of the hole, which is from the drill bit can be drilled, different from that selected in Fig. 3 with the line B-B and in Fig. is indicated with a line corresponding to the scraping edges 9. This area can be in any, more suitable for the purpose Be designed in a manner that is not necessarily smooth but may have discontinuities. Figures 5 and 6 show smooth surfaces. The drill bit according to FIG. 5 is designed for drilling a hole, the bottom of which has the shape of a Hemisphere with radius R. The drill bit shown in Fig. 6 drills a hole with a rotationally symmetrical one
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Grundfläche in zwei Teilen, von denen jeder im Längsschnitt davon einen Krümmungsradius R aufweist. Im Bedarfsfall kann wenigstens einer der Radien vom Wert R verschieden sein.Base in two parts, each of which has a radius of curvature R in a longitudinal section thereof. If necessary at least one of the radii can be different from the value R.
Die in Pig. 7 dargestellte Bohrkrone hat eine nach innen gerichtete Kegelfläche 20, an der die Schabkanten angeordnet sind.The one in Pig. 7 has an inwardly directed conical surface 20 on which the scraping edges are arranged are.
Bei allen dargestellten ebenso wie bei allen anderen Ausführungsformen der Erfindung sollen Dachkantkörper 11 vorgesehen und innerhalb der rotationssymmetrischen Fläche angeordnet sein, die von den Schabkanten 9 der Schabkörper der Bohrkrone gebildet wird. Jede Flanke 14 und 15 jedes Dachkantkörpers 11 soll unter einem spitzen Winkel zur genannten Fläche ausgerichtet sein. Nur auf diese Weise ist die Bohrkrone einerseits in der Lage, in sich plastisch verhaltende Bodenformationen zu bohren und ist andererseits beim Eindringen in eine verhältnismäßig weiche Bodenformationen gegen Überlastung geschützt. Jedoch kann der Abstand D (Fig. 3) beim Herstellen der Bohrkrone sehr klein (sogar nahe Null) gewählt werden, da dann bei normalem Bohren ein Teil der Dachkantenkörper 11 den Grund des Loches berührt und sich folglich rasch abnutzt, wodurch der Abstand D auf einen betriebsmäßig akzeptablen Betrag vergrößert wird. Abhängig von den Gesteinsarten, die zerbohrt werden, von der Anzahl Umdrehungen je Minute, der Zahl der Bohrkronensegmente etc., kann dieser Betrag im Bereich zwischen etwa 0,25 und etwa 2 mm liegen.In all illustrated as well as in all other embodiments of the invention are intended to provide roof prism bodies 11 and within the rotationally symmetrical surface be arranged, which is formed by the scraping edges 9 of the scraping body of the drill bit. Each flank 14 and 15 each Roof body 11 should be oriented at an acute angle to the surface mentioned. Just this way is the drill bit on the one hand is able to drill into plastically behaving soil formations and on the other hand is Protected against overloading when entering a relatively soft soil formation. However, the distance can D (Fig. 3) can be selected very small (even close to zero) when making the drill bit, since then with normal drilling Part of the roof edge body 11 touches the bottom of the hole and consequently wears out quickly, whereby the distance D increases is increased to an operationally acceptable amount. Depending on the types of rock that are being drilled from the number of revolutions per minute, the number of drill bit segments, etc., this amount can be in the range between approximately 0.25 and about 2 mm.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Bohrkronen mit sechs Segmenten - ein Segment wird von einem Schabkörper 5, dem benachbarten Spülkanal 10 und einer Reihe von Dachkantenkörpern 11 gebildet - beschränkt, sondern auch auf Bohrkronen mit mehr oder mit weniger als sechs Segmenten möglich.The application of the invention is not to drill bits with six segments - one segment is from a scraper body 5, the adjacent flushing channel 10 and a number of roof edge bodies 11 formed - limited, but also on drill bits possible with more or less than six segments.
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Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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| GB2185506B (en) * | 1986-01-21 | 1989-03-30 | Shell Int Research | Rotary drill bit |
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| US3153458A (en) * | 1962-10-08 | 1964-10-20 | Drilling & Service Inc | Blade-type drill bit |
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1976
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1977
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- 1977-05-31 BE BE178073A patent/BE855238A/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3039633A1 (en) * | 1980-10-21 | 1982-05-06 | Christensen, Inc., 84115 Salt Lake City, Utah | TURNING DRILL CHISES, ESPECIALLY FOR DEEP HOLES |
Also Published As
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Legal Events
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