DE2752162A1 - Tiefbohrmeissel - Google Patents

Tiefbohrmeissel

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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56Button-type inserts
    • E21B10/567Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts

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Description

Die Erfindung betrifft einen Tiefbohrmeißel mit einem eine rohrförmige Bohrung aufweisenden metallenen Meißelschaft, dessen eines Ende mit einem fest mit diesem verbundenen, eine Schneidfläche des Meißels bildenden Hartstoffbelag versehen ist, in dem vorgeformte Schneidelemente in mehreren, mit Abstand voneinander auf der Meißd-f lache angeordneten Längsreihen tragende Ausnehmungen vorgesehen sind, wobei jedes Schneidelement eine Vielzahl von zu einer Vorform verbundenen Schleifteilchen umfaßt und die vorgeformten Schneidelemente mit einer Schneidfläche und einem Rücken ausgebildet sind.
Bekannte Tiefbohrmeißel verwenden in der Regel natürliche oder synthetische Diamanten, die in der Schneidfläche des Meißels angeordnet sind und mit diesem in einer Matrix eines Sekundärschleif- bzw. Schneidmaterials, z.B. Wolframkarbid, durch eine Metallbindung verbunden sind.
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Hierbei sind zwei grundsätzliche Ausführungsarten bekannt, wonach einmal die Diamanten von gewöhnlich sehr kleinen Abmessungen willkürlich in der Matrix verteilt sind und bei der anderen Ausführungsform die Diamanten von gewöhnlich größeren Abmessungen in der Oberfläche des Bohrmeißelschaftes in einem vorbestimmten Muster als sogenannter Oberflächenbesatz angeordnet sind, (vgl. US-PSen 3 709 308, 3 825 O83, 3 871 840, 3 757 und 3 757 879).
Die Bohrmeißel der angegebenen Art erfahren bei ihrem Einsatz zum Tiefbohren Beschädigungen. Solche Beschädigungen resultieren aus einer örtlichen Zerstörung der Diamant-Matrix-Verbindung. In diesem Fall ist die Lebensdauer des Bohrmeißels beendet, und es sind umfängliche Reparaturen oder eine Verschrottung des Bohrmeißels erforderlich, wobei die Diamanten und das Wolframkarbid vom Stahlschaft abgetrennt werden.
Bei einem Tiefbohrmeißel der eingangs angegebenen Art gemäß der älteren Patentanmeldung P 27 30 602.1 sind anstatt einzelne Diamantρartikel zu verwenden, die entweder willkürlich verteilt in der Matrix des Sekundärschleifmaterials, z.B. Wolframkarbid mit einem metallischen Bindemittel, oder als Oberflächenbesatz angeordnet sind, vorgeformte Schneidelemente vorgesehen. Das vor geformte Schneidelement kann in der in der US-PS 37*15623
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beschriebenen Weise oder durch Formung von Gemischen von Diamantpartikeln, Sekundärschleifmaterialpartikeln und Partikeln eines metallischen Bindemittels unter Anwendung der Herstellungstechniken nach den obigen US-Patentschriften in in geeigneter Weise ausgestalteten Formen z.B. nach dem in den US-PSen 3 841 852 und 3 871 840 beschriebenen Warmpreßverfahren hergestellt werdin,
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist für eine wirksame Anordnung der vorgeformten Schneidelemente im Meißelkörper vorgesehen, daß die Meißelfläche mit umlaufenden Stufen versehen ist, die sich vom mittleren Bereich zum Kalibrierbereich des Bohrmeißels erstrecken und einen Stei gungsteil sowie einen Steg umfassen, und Ausnehmungen im lartstoffbelag der Meißelfläche im Bereich eines Steigungs teils und eines Steges der Stufen angeordnet sind. Die Anordnung der vorgeformten Schneidelemente im Bohrneißel ist hierbei derart getroffen, daß bei einer Umdrehung des Bohrmeißels um seine Achse im wesentlichen die gesamte vom Bohrmeißel bei seinem Umlauf iberquerte Formationsoberfläche von den Schneioelementen rfaßt wird. Durch die Ausbildung der Bohrmeißelfläche nit Stufen, die vorzugsweise im wesentlichen spiralörmig vom mittleren Bereich zum Kalibrierbereich des ohrmeißels verlaufen, können die vorgeformten Scfhneidlemente auf einfache Weise in einem bestimmten Muster ingeordnet werden. Durch Anordnung der Ausnehmungen für
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die Schneidelemente in einer Ecke zwischen dem Steigungs· teil und dem Steg der jeweiligen Stufe bilden die Stufen insgesamt eine Schablone, die die Anordnung der vorgeformten Schneidelemente in dem gewünschten Muster gewährleistet.
Zur Vermeidung überhöhter Spannungen an den vorgeformten Schneidelementen sind diese mit einem negativen Freiwinkel angeordnet und von einem angrenzenden Bereich der Stufen rückseitig abgestützt, so daß die beim Bohren auf die Schneidelemente wirkenden Druckkräfte aufgenommer werden.Die Schneidelemente können ferner mit einem seitlichen Freiwinkel von Null oder vorzugsweise mit einem negativen seitlichen Freiwinkel angeordnet sein, um einen Schneepflugeffekt zur Abführung des Bohrkleins zum Kalibrierbereich des Meißels herbeizuführen. Biegespannungen sind hierdurch in den Schneidelementen praktisch ausgeschlossen.
Es sind ferner Vorkehrungen zum Abführen des Bohrkleins von den Schneidelementen getroffen. Das Spülmedium wird üblicherweise durch eine zentrale Bohrung zur Herbeiführung der Spülwirkung hindurchgeführt. Hierzu sind mit der zentralen Bohrung in Verbindung stehende, die Stufen schneidende Kanäle vorgesehen. Die Spülmittel kanale erstrecken sich vor den Schneidelementen über die Schneidfläche des Bohrmeißels von der zentralen
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Bohrung bis zum Kalibrierbereich des Meißels. Zwar können in einigen Anwendungsfällen diese Spülmittelkanäl fortgelassen werden, jedoch tragen sie normalerweise zur Säuberung der Bohrmeißelfläche wesentlich bei. Durch die Ausrichtung des Freiwinkels und des Spülmediums durch die Kanäle wird das Bohrklein in den Ringraum zwischen dem Bohrmeißel und dem Bohrloch und durch diesen nach oben an die Oberfläche geführt.
Die vorgeformten Schneidelemente sind in Buchsen bzw. Ausnehmungen im Grundkörper des Bohrmeißels, vorzugsweise eines mit einem Belag aus z.B. metallgebundenem Sekundärschleifmaterial mit geringerer Härte als der von Diamanten versehenen Bohrmeißels gehalten. Die Beschichtung bzw. das Aufbringen solcher Hartstoffbeläge auf Bohrmeißel ist zwar üblich, jedoch ist hierbei eine andere Diamantanordnung vorgesehen, wie sie in den oben angeführten US-Patentschriften beschrieben ist. Vorzugsweise sind die Buchsen bzw. Ausnehmungen im Bohrmeißel in einer solchen Ausrichtung und mit derart in den Buchsen ausgerichteten Schneidelementen vorgesehen, daß das oben erwähnte Muster erreicht wird.
Die Schneidelemente nach der Erfindung sind in Buchsen bzw. Ausnehmungen angebracht, die derart in dem mit einem Matrixbelag versehenen Bohrmeißel geformt sind, daß di· Schneidelemente, die durch Einsetzen in die
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Buchsen montiert werden, das oben beschriebene Muster und die Freiwinkel aufweisen. Die Schneidelemente können hierbei in Aufnahmen montiert werden, die an Stiften angeordnet sind, welche in die Buchsen bzw. Ausnehmungen eingesetzt werden. Die Stifte und die Ausnehmungen sind hierbei derart geformt, daß nach Einsetzen der Schneidelemente in die Aufnahmen und Einsetzen der Stifte in die Ausnehmungen die Schneidelemente in dem oben beschriebenen Muster mit den angeführten Freiwinkeln ausgerichtet sind.
Sowohl die Anordnung, bei der die vorgeformten Schneidelemente an den in den Ausnehmungen angebrachten Stiften montiert sind, als auch diejenige, bei der die vorgeformten Schneidelemente direkt in den in der Schneidfläche des Bohrmeißels gebildeten Ausnehmungen montiert sind, hat den Vorteil, daß die Schneidelemente rückseitig abgestützt sind, so daß sie auf Druck und nicht auf Biegung beansprucht sind.
Bei der Anordnung der Schneidelemente in einem Muster und der Anordnung der Spülmediumkanäle vor den Schneidelementen erfolgt eine Spülmediumströmung über die Schneidfläche des Meißels in unmittelbarer Nähe der Schneidelemente, was wesentlich zu einem Fortspülen des Bohrkleins von den Schneidelementen beiträgt.
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Einer der Vorteile der erfindungsgemäß angebrachten vorgeformten Schneidelemente besteht darin, daß bei einer Zerstörung oder Beschädigung des Schneidelements das beschädigte Schneidelement entfernt und ersetzt werden kann, ohne daß hierzu der gesamte Bohrmeißel überholt werden muß.
Die oben beschriebene Konstruktion des erfindungsgemäßgen Tiefbohrmeißels ist insbesondere bei Verwendung synthetischer Diamanten zweckmäßig, wie sie z.B. bei den Schneidelementen nach der US-PS 3 745 623 verwendet werden. Solche Diamanten werden bei den normalerweise bei der Herstellung von Bohrmeißeln nach Verfahren, wie sie z.B. in den US-PSen 3 709 308, 3 824 083 und 3 757 879 beschrieben sind, verwendeten Temperaturen in einem weit größeren Ausmaß geschwächt als natürliche Diamanten. Bei diesen Herstellungsverfahren werden die Diamanten Temperaturen ausgesetzt, die bei dem Einsickerverfahren oder Warmpreßverfahren nach den genannten Patentschriften angewandt werden. Die in diesen Verfahren verwendeten Temperaturen liegen in einem Bereich oberhalb 1090°C, z.B. bei 1177°C. Während solche Temperaturen für natürliche Diamanten geeignet sind, sind sie für synthetische Diamanten zu hoch und schwächen sie übermäßig.
Die Konstruktion des Bohrmeißels nach der Erfindung
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ermöglicht die Verwendung sowohl von natürlichen als auch von synthetischen Diamanten, da die natürliche oder synthetische Diamanten verwendenden vorgeformten Schneidelemente bei Temperaturen gebildet werden können, die für synthetische Diamanten geeignet sind (vgl. US-PS 3 1*5 623).
Auf diese Weise sind nach der Erfindung die Herstellung des Bohrmeißelgrundkörpers bei hohen Temperaturen und die Herstellung der vorgeformten Schneidiemente bei Verwendung natürlicher Diamanten nach den oben erwähnten, mit hohen Temperaturen arbeitenden Verfahren oder bei Verwendung synthetischer Diamanten unter Anwendung geringerer Temperaturen, wie es z.B. in der US-PS 3 7^5 623 beschrieben ist, möglich. Somit können die vorgeformten Schneidelemente, wenn sie s.B. natürliche Diamanten verwenden, nach dem in der US-PS 3 871 840 angeführten Warmpreßverfahren unter Verwendung entsprechend gestalteter Formen zur Herstellung des vorgeformten Schneidelements in der gewünschten geometrischen Qestalt gebildet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Bohrmeißels,
Fig. 2 eine Unteransicht des Bohrmeißels nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen Detailschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1 mit zum Teil ungeschnitten dargestellten Teilen,
einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3, einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, eine Einzelheit der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,
einen Detailschnitt nach der Linie 7-7 der Fig.2,
einen Schnitt entsprechend Fig. 1 vor einem Anbringen der Einsätze.
Entsprechend der zeichnerischen Darstellung ist ein Bohrmeißelschaft 1 herkömmlicher Form mit einer Schwerstange 2 verbunden und innen und außen mit einem Hartstoffbelag 3, z.B. metallgebundenem Wolframkarbid, zur
Fig. 4
Fig. 5
Pig. 6
Pig. 7
Fig. 8
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Ausbildung der Fläche 4 des Schneidbereichs und des Stabilisierbereichs 5 versehen, wie es auch bei bekannten Diamantbohrmeißeln der Fall ist. Der Hartstoffbelag 3 des Bohrmeißels erstreckt sich um die Mittelachse des Meißels zwischen dem Kalibrierbereich des Meißels und über dessen Stirnfläche. Der Hartstoffbelag bei 5 umfaßt den Kalibrierbereich 6.
In dem Hartstoffbelag 3 sind Buchsen bzw. Ausnehmungen mit Abständen in der Fläche 4 entsprechend einem Muster angeordnet. Die Schneidelemente 8 sind in Aufnahmen 9 von stiftförmigen Einsätzen 14 angebracht, die in den Buchsen 7 angeordnet sind. Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung die Bohrmeißelfläche in Stufen 26 ausgeführt, die'sich umlaufend über die Bohrmeißelfläche erstrecken. Die Stufen verlaufen als Spirale von einem mittleren Bereich 10 des Bohrmeißels 1 zu dem an den Kalibrierbereich 6 angrenzenden Bereich der Meißelfläche. Die Buchsen sind hierbei, wie die Fig. 1 bis 7 zeigen, in dem Winkel zwischen dem Steg 31 einer Stufe und der Steigungsfläche 30 der benachbarten Stufe gebildet.
Jedes Schneidelement istiin einer Aufnahme von Einsätzen 14 angeordnet. Die Einsätze 14 sind hierbei mit einer Aufnahme 9 ausgebildet, deren Achse 16 in einem stumpfen Winkel zur Mittelachse des Einsatzes 14 verläuft. Der
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Einsatz l4 besteht aus Stahl oder einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften und ist mit einer Hartstoff-Oberflächenschicht 18 versehen, die z.B. aus dem gleichen Material wie dem des Hartstoffbelags 3 bestehen kann. Der Einsatz 14 ist in der Buchse 7 durch Festsitz oder durch Löten oder eine andere Befestigung sicher gehalten.
In den Aufnahmen 9 sind z.B. durch Löten Schneidäemente
8 befestigt, die jede gewünschte, sich in die Aufnahme
9 einfügende Gestalt aufweisen können. Zweckmäßig werden zylindrische Platten verwendet, deren axiale Abmessung nur einen Bruchteil des Plattendurchmessers beträgt. Der spitze Winkel 20 zwischen der Mittelachse des Schneidelements und der Senkrechten zur Achse des Einsatzes 14 bildet hierbei einen negativen senkrechten Schneidwinkel.
Die Einsätze 14 sind mit Anzeigen, z.B. ebenen Abschnitten 21 (Fig. 4) für ihre Ausrichtung versehen. In den Buchsen 7 sind Einrichtungen, z.B. die ebenen Abschnitte 22 (Fig. 4) vorgesehen, die mit den Anzeigen der Einsätze 14 zusammenwirken. Die Anzeigen sind so angeordnet, daß die Einsätze 14 in einer langgestreckten Reihenanordnung verlaufen, die sich vom Kalibrierbereich 6 über die Meißelfläche 4 zur Meißelachse erstreckt.
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"Sr"
Durch die Reihenanordnung verlaufen die Einsätze im wesentlichen in Spiralform in Längsreihen, die sich vom mittleren Bereich zum Kalibrierbereich des Meißels erstrecken. Die langgestreckte Reihenanordnung verläuft in Umfangsrichtung um den Bohrmeißel mit Abständen zwischen den einzelnen Reihen, wie es die Pig. l und 2 veranschaulichen. Die Reihen sind durch Mediumkanäle 23 voneinander getrennt, die sich vom mittleren Bereich 10 des Bohrmeißels zu dessen Kalibrierbereich 6 im Stabilisierabschnitt 5 erstrecken, wo sie in Nuten 2 M einmünden. Die Einsätze IM sind in jeder Reihe mit gegenseitigem Abstand angeordnet. Die Schneidelemente 8 sind in jeder Längsreihe derart angeordnet, daß sie in bezug auf die Schneidelemente in einer benachbarten Reihe versetzt sind. Die Schneidelemente bilden somit eine gegenseitige Überlappung in der Weise, daß der Formationsbereich, der von einem Schneidelement einer Reihe nicht überquert wurde, von einem Schneidelement in der folgenden Reihe bei der Drehung des Bohrmeißels überquert wird.
Die ebenen Anzeigestellen in den Buchsen 7 und den Einsätzen I^ sind so ausgerichtet, daß die Schneidflächen der Schneidelemente 8 in jeder Reihe die gleiche Winkelausrichtung wie die beabsichtigte Drehrichtung des Bohrmeißels besitzen. Der Bohrmeißel ist in Üblicher Weise
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für eine Drehung durch eine Drehung im Uhrzeigersinn des mit der Schwerstange 2 verbundenen Bohrstrangs ausgebildet.
Eine solche Anordnung gewährleistet, daß alle Bereiche der von dem Bohrmeißel zu bearbeitenden Oberfläche von einer Anzahl von Schneidelementen bei jeder Umdrehung des Bohrmeißels überquert werden.
Eine zweckmäßige Anordnung besteht darin, die Buchsen und Einsätze in einem im wesentlichen spiralförmigen Verlauf von der Mitte des Bohrmeißels zum Kalibrierbereich in Form mehrfacher spiraliger Ansätze in gleichmäßigem gegenseitigem Winkelabstand anzuordnen.
Eine solche Form ist aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich. Die Bohrmeißelfläche bildet hierbei einen mittleren Bereich 10 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Umfang 25. Der sich vom Umfang 25 zum Kalibrierbereich 6 des Bohrmeißels erstreckende Bereich der Bohrmeißelfläche ist mit Stufen 26 in spiralförmiger Anordnung versehen. Wie die Fig. 2 zeigt, beginnt die Spirale 27 an der Tangente 29 am Stufenteil 30 und überquert die Fläche k spiralförmig unter Ausbildung der Stege 31.
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Die Buchsen bzw. Ausnehmungen 7 sind in der Bohrmeißelflache so gebildet, daß die Achsen des überwiegenden Teils der Buchsen den Scheitelpunkt des Winkels zwischen der Steigungs- bzw. Vorderseite und dem Steg der Stufen schneiden. Aufgrund dieser Anordnung bildet der Bohrmeißel eine Schablone, die gewährleistet, daß die Buchsen spiralförmig angeordnet sind. Es sei jedoch vermerkt, daß eine beträchtliche Anzahl der Buchsen, wie im mittleren Bereich des Bohrmeißels, nicht so angeordnet sind, daß ihre Achsen den Scheitelpunkt des Winkels zwischen Vorderseite und Steg der Stufen schneiden.
Die Anordnung der Einsätze in dem Winkel zwischen der Vorder- bzw. Steigungsseite und dem Steg der Stufen trägt zum Schutz der vorgegebenen Form bei. Schlagbeanspruchungen werden von den Stegen und Steigungsseiten der Stufen im Bereich der Einsätze absorbiert.
Als Ergebnis dieser Anordnung folgen bei einer Drehung des Bohrmeißels die vorgeformten Schneidelemente einander in der Weise, daß die Räume bearbeitet werden, die von den Schneidelementen einer voraufgegangenen Reihe ausgelassen wurden. Auf diese Weise werden sämtliche Bereich« der Formation bei jeder Umdrehung von einer Anzahl von Schneidelementen überquert.
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Zur Erleichterung der Säuberung des Bohrmeißels und zur Verhinderung von Verstopfungen zwischen den Schneidelementen sind die oben erwähnten Mediumkanäle 23 vorgesehen, die in die Nuten 2k im Stabilisierbereich einmünden. Die Mediumkanäle 23 sind in Form von Nuten vorgesehen, die zwischen benachbarten Längsreihen der Schneidelemente angeordnet sind und sich neben der Fläche der Schneidelemente in der Reihe erstrecken. Ausströmöffnungen bzw. Düsen JH (vgl. Fig. 1,2 und 7) sind im Grundkörper der Bohrmeißelfläche in Verbindung mit jedem Kanal angeordnet. Die Düsen sind durch Bohrungen 35 mit der mittleren rohrförmigen Bohrung des Bohrmeißelschaf 'tes 1 verbunden und mit verschiedenen radialen Abständen von der Mitte im wesentlichen spiralförmig im Bohrmeißel angeordnet.
Die Spülwirkung des Spülmediums in den Kanälen 23 kann für eine Säuberung der Schneidelemente ausreichen und ein Verstopfen verhindern. In einem derartigen Fall kann die Schneidelementfläche auf einem Freiwinkel von Null, d.h. senkrecht zur Drehrichtung gestellt oder mit dem unten beschriebenen negativen Seitenfreiwinkel angeordnet werden. Die üblicherweise beim Bohren Anwendung findende Spülflüssigkeit wird von den Düsen J>k in die Kanäle 23 zum Abspülen des Bohrkleins abgegeben und strömt nach einem Durchtritt durch die Nuten 2k des Stabilisierbereiches 5 durch den Ringraum zwischen dem Bohrstrang und
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der Bohrlochwand zur Oberfläche.
Zur Erleichterung der Abführung des Bohrkleins können die Schneidelemente zusätzlich zu dem in Fig. 3 gezeigter; vertikalen negativen Preiwinkel mit einem horizontalen Freiwinkel angeordnet sein, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Zur Verbesserung der Bewegung des Bohrkleins zum Kalibrierbereich 6 des Bohrmeißels sind die Schneidelemente vorzugsweise in der Weise ausgerichtet, daß die Schneidoberflächen der vorgeformten Schneidelemente 8 um eine senkrechte Achse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht angeordnet sind, um einen negativen seitlichen Freiwinkel 36 (Fig. 6) herbeizuführen.
Der negative horizontale Freiwinkel 36 kann z.B. etwa 1° bis 10°, vorzugsweise etwa 2°, betragen. Durch den seitlichen negativen Freiwinkel wird ein Schneepfluge ff ekj in der Bewegung des Bohrkleins zum Kalibrierbereich des Bohrmeißels herbeigeführt, wo dieses von dem zirkulierenden Spülmedium aufgenommen und durch die Nuten 2H des Stabilisierbereichs 5 nach oben abgeführt wird. Der vertikale negative Freiwinkel 20 kann etwa Ί° bis 20° betragen.
Wie ersichtlich ist, ist aufgrund des von den Buchsen und den vorgeformten Schneidelementen eingenommenen Raumes die Anordnung einer großen Anzahl von vorgeformten
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2 V b 2 I b 2
Schneidelementen in der Mitte des Bohrmeißels nicht möglich. Dieser Bereich kann daher einen Kern erzeugen, insbesondere wenn eines der vorgeformten Schneidelemente aus dem mittleren Bereich in Folge einer Beschädigung im Betrieb ausfallt.
Die Schneidwirkung des Bohrmeifieis im mittleren Bereich wird daher vorzugsweise durch Diamanten 37 ergänzt, die entweder in einem Munter oder in einer willkürliche Verteilung angeordnet sind. Ferner sind Diamanten im Kalibrierbereich angeordnet, in dem während des Bohrens große Seitenschläge auftreten können, wobei herkömmliche Verfahren zum Einsetzen der Diamanten verwendet werden können.
Aus praktischen Gründen wird dieser Bereich des Bohrmeißels gebildet, bevor die vorgeformten lirhneidelemente eingesetzt werden.
Kines der Merkmal der obigen Konstruktion besteht darin, daß, wenn einer, oder mehrere der vorgeformten Schneidelemente zerstört oder die Einsätze beschädigt werden, diese entfernt werden können und ein neuer Einsatz mit vorgeformtem Schneidelement, eingesetzt werden kann.
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Claims (10)

Patentansprüche:
1. Tiefbohrmeißel mit einem eine rohrförmige Bohrung aufweisenden metallenen Meißelschaft, dessen eines Ende mit einem fest mit diesem verbundenen, eine Schneidfläche des Meißels bildenden Hartstoffbelag versehen ist, in dem vorgeformte Schneidelemente in mehreren, mit Abstand voneinander auf der Meißelfläche angeordneten Längsreihen tragende Ausnehmungen vorgesehen sind, wobei jedes Schneidelement eine Vielzahl von zu einer Vorform verbundenen Schleifteilchen umfaßt und die vorgeformten Schneidelemente mit einer Schneidfläche und einem Rücken ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelfläche (4) mit umlaufenden Stufen (26) versehen ist, die sich vom mittleren Bereich (10) zum Kalibrierbereich (6) des Bohrmeißels erstrecken und einen Steigungsteil (30) sowie einen Steg (31) umfassen, und Ausnehmungen (7) im Hartstoffbelag (3) der Meißelfläche (H) im Bereich eines Steigungsteils und eines Steges der Stufen angeordnet sind.
2. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Ausnehmungen (7) zwischen dem Steigungsteil (30) und dem Steg (3D der Stufen (26) angeordnet ist.
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3. Bohrmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem mittleren Bereich (10) und in seinem Kalibrierbereich Diamanten angeordnet sind.
^. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (26) im wesentlichen spiralförmig vom mittleren Bereich (10) zum Kalibrierbereich (6) des Bohrmeißels verlaufen.
5. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Schneidelemente (8) von Einsätzen (1^) in den Ausnehmungen (7) getragen sind und die Einsätze und die Ausnehmungen mit einer Einrichtung zum Ausrichten der Schneidelementflächen im wesentlichen in der gleichen Winkelrichtung versehen sind.
6. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Schneidelemente (8) eine sich in die Ausnehmungen (7) einfügende Gestalt aufweisen, wobei der Rücken der Schneidelemente von den Ausnehmungen Druck zur Meißelfläche (4) übertragend im Bereich der Stufen (26) abgestützt ist.
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7. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (8) in ihren Längsreihen im wesentlichen spiralförmig auf der Meißelfläche (4) angeordnet sind.
8. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (8) in einer Längsreihe gegenüber den Schneidelementen in benachbarten Längsreihen versetzt angeordnet sind.
9. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der Ausnehmungen (7) am Scheitelpunkt zwischen dem Stufenteil (30) und dem Steg (31) der Stufen (26) angeordnet ist.
10. Bohrmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Mediumkanälen in der Meißelfläche (M) angeordnet ist, die sich zum Kalibrierbereich (6) des Meißels erstrecken und mit dessen rohrförmiger Bohrung in Verbindung stehen.
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DE2752162A 1976-11-26 1977-11-23 Tiefbohrmeißel Expired DE2752162C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/745,087 US4073354A (en) 1976-11-26 1976-11-26 Earth-boring drill bits

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2752162A1 true DE2752162A1 (de) 1978-06-01
DE2752162B2 DE2752162B2 (de) 1981-02-19
DE2752162C3 DE2752162C3 (de) 1981-10-29

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Country Status (12)

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US (1) US4073354A (de)
JP (1) JPS5367601A (de)
AU (1) AU504432B2 (de)
BE (1) BE861223A (de)
BR (1) BR7707321A (de)
CA (1) CA1068256A (de)
DE (1) DE2752162C3 (de)
FR (1) FR2372311A1 (de)
GB (1) GB1557380A (de)
MX (1) MX143362A (de)
NL (1) NL7708960A (de)
NO (1) NO772422L (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2817986A1 (de) * 1977-04-25 1978-11-02 Christensen Inc Tiefbohrmeissel

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2719330C3 (de) * 1977-04-30 1984-01-05 Christensen, Inc., 84115 Salt Lake City, Utah Drehbohrmeißel
US4199035A (en) * 1978-04-24 1980-04-22 General Electric Company Cutting and drilling apparatus with threadably attached compacts
US4351401A (en) * 1978-06-08 1982-09-28 Christensen, Inc. Earth-boring drill bits
US4234048A (en) * 1978-06-12 1980-11-18 Christensen, Inc. Drill bits embodying impregnated segments
US4350215A (en) * 1978-09-18 1982-09-21 Nl Industries Inc. Drill bit and method of manufacture
US4203496A (en) * 1978-10-16 1980-05-20 Smith International, Inc. Longitudinal axis roller drill bit with gage inserts protection
US4221270A (en) * 1978-12-18 1980-09-09 Smith International, Inc. Drag bit
US4246977A (en) * 1979-04-09 1981-01-27 Smith International, Inc. Diamond studded insert drag bit with strategically located hydraulic passages for mud motors
US4265324A (en) * 1979-11-29 1981-05-05 Smith International, Inc. Eccentric counterbore for diamond insert stud
US4287957A (en) * 1980-05-27 1981-09-08 Evans Robert F Cooling a drilling tool component with a separate flow stream of reduced-temperature gaseous drilling fluid
US4406337A (en) * 1981-03-31 1983-09-27 Hughes Tool Company Insert with locking projection
NO830532L (no) * 1982-02-20 1983-08-22 Nl Industries Inc Borkrone.
US4440247A (en) * 1982-04-29 1984-04-03 Sartor Raymond W Rotary earth drilling bit
EP0103391A3 (de) * 1982-08-06 1985-06-05 Huddy Diamond Crown Setting Company (Proprietary) Limited Schrämeinsätze für Picken, Picken und Pickkörper
US4475606A (en) * 1982-08-09 1984-10-09 Dresser Industries, Inc. Drag bit
US4520881A (en) * 1982-09-24 1985-06-04 Cornelius Phaal Tool component
US4461362A (en) * 1982-09-29 1984-07-24 Arnol Staggs Mining drill with apertures and collars providing for flow of debris
US4478297A (en) * 1982-09-30 1984-10-23 Strata Bit Corporation Drill bit having cutting elements with heat removal cores
US4724913A (en) * 1983-02-18 1988-02-16 Strata Bit Corporation Drill bit and improved cutting element
US4632196A (en) * 1983-02-18 1986-12-30 Strata Bit Corporation Drill bit with shrouded cutter
US4538690A (en) * 1983-02-22 1985-09-03 Nl Industries, Inc. PDC cutter and bit
US4586574A (en) * 1983-05-20 1986-05-06 Norton Christensen, Inc. Cutter configuration for a gage-to-shoulder transition and face pattern
ZA846759B (de) * 1983-09-05 1985-02-27
US4499795A (en) * 1983-09-23 1985-02-19 Strata Bit Corporation Method of drill bit manufacture
AU578637B2 (en) * 1983-12-03 1988-11-03 N.L. Petroleum Products Ltd. Rotary drill bits and cutting elements for such bits
US4605157A (en) * 1984-01-31 1986-08-12 Nl Industries, Inc. Drill bit manufacturing method
US5373900A (en) 1988-04-15 1994-12-20 Baker Hughes Incorporated Downhole milling tool
US4714120A (en) * 1986-01-29 1987-12-22 Hughes Tool Company Diamond drill bit with co-joined cutters
US4662896A (en) * 1986-02-19 1987-05-05 Strata Bit Corporation Method of making an abrasive cutting element
GB2211872B (en) * 1987-11-03 1991-06-19 Reed Tool Co Improvements in or relating to cutter assemblies for rotary drill bits
US5025873A (en) * 1989-09-29 1991-06-25 Baker Hughes Incorporated Self-renewing multi-element cutting structure for rotary drag bit
US5033560A (en) * 1990-07-24 1991-07-23 Dresser Industries, Inc. Drill bit with decreasing diameter cutters
US5119714A (en) * 1991-03-01 1992-06-09 Hughes Tool Company Rotary rock bit with improved diamond filled compacts
US5159857A (en) * 1991-03-01 1992-11-03 Hughes Tool Company Fixed cutter bit with improved diamond filled compacts
US5248006A (en) * 1991-03-01 1993-09-28 Baker Hughes Incorporated Rotary rock bit with improved diamond-filled compacts
US5273125A (en) * 1991-03-01 1993-12-28 Baker Hughes Incorporated Fixed cutter bit with improved diamond filled compacts
US5595252A (en) * 1994-07-28 1997-01-21 Flowdril Corporation Fixed-cutter drill bit assembly and method
US5904213A (en) * 1995-10-10 1999-05-18 Camco International (Uk) Limited Rotary drill bits
US5678645A (en) * 1995-11-13 1997-10-21 Baker Hughes Incorporated Mechanically locked cutters and nozzles
US6021858A (en) * 1996-06-05 2000-02-08 Smith International, Inc. Drill bit having trapezium-shaped blades
US6173797B1 (en) 1997-09-08 2001-01-16 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing movable cutters and tandem gage pad arrangement with active cutting elements and having up-drill capability
US6321862B1 (en) 1997-09-08 2001-11-27 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing tandem gage pad arrangement with cutting elements and up-drill capability
US6006845A (en) * 1997-09-08 1999-12-28 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing tandem gage pad arrangement with reaming capability
US6112836A (en) * 1997-09-08 2000-09-05 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits employing tandem gage pad arrangement
US6135218A (en) * 1999-03-09 2000-10-24 Camco International Inc. Fixed cutter drill bits with thin, integrally formed wear and erosion resistant surfaces
WO2003031763A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-17 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System for rotary-percussion drilling in an earth formation
US6799648B2 (en) * 2002-08-27 2004-10-05 Applied Process, Inc. Method of producing downhole drill bits with integral carbide studs
GB2396636B (en) * 2002-12-23 2006-06-07 Smith International An earth-boring bit and a method for forming a bit
US7278499B2 (en) * 2005-01-26 2007-10-09 Baker Hughes Incorporated Rotary drag bit including a central region having a plurality of cutting structures
US7845436B2 (en) * 2005-10-11 2010-12-07 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
US7604073B2 (en) * 2005-10-11 2009-10-20 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
DE602007011575D1 (de) * 2006-02-23 2011-02-10 Baker Hughes Inc Reserveschneideinsatz für rotationsbohrspitze
US7493965B1 (en) 2006-04-12 2009-02-24 Us Synthetic Corporation Apparatuses and methods relating to cooling a subterranean drill bit and/or at least one cutting element during use
WO2008140523A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Lapham Mark W Case/package opening device, kit of components therefor, and methods of constructing and utilizing same
US7762359B1 (en) 2007-08-22 2010-07-27 Us Synthetic Corporation Cutter assembly including rotatable cutting element and drill bit using same
US20100193253A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Massey Alan J Earth-boring tools and bodies of such tools including nozzle recesses, and methods of forming same
US8079431B1 (en) 2009-03-17 2011-12-20 Us Synthetic Corporation Drill bit having rotational cutting elements and method of drilling
EP2434086B1 (de) * 2010-09-22 2013-05-15 Sandvik Intellectual Property AB Gesteinsbohrmeißel und Bohranordnung zum Perkussionsgesteinsbohren
WO2012177252A1 (en) 2011-06-22 2012-12-27 Halliburton Energy Services, Inc. Custom shaped blank
US8950516B2 (en) 2011-11-03 2015-02-10 Us Synthetic Corporation Borehole drill bit cutter indexing
GB2527705B (en) 2013-06-06 2020-04-08 Milwaukee Electric Tool Corp Step drill bit
US9821422B2 (en) * 2014-05-29 2017-11-21 Center Rock Inc. Drill bit for a down-the-hole drill hammer having spirally arranged cutting inserts
USD872142S1 (en) 2015-05-21 2020-01-07 Center Rock Inc. Drill bit for a down-the-hole drill hammer
US20180256174A1 (en) * 2017-03-08 2018-09-13 Bryan DEENY Diamond tip bur
US11273501B2 (en) 2018-04-26 2022-03-15 Milwaukee Electric Tool Corporation Step drill bit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1002264B (de) * 1952-09-29 1957-02-14 Josef Dionisotti Gesteinsdrehbohrer mit loesbar eingesetzten Schneidstaehlen
GB1316790A (en) * 1969-09-29 1973-05-16 Petroles Cie Francaise Drilling tools

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1774084A (en) * 1929-04-29 1930-08-26 Harry F Quinlan Rotary bit
DE878477C (de) * 1939-05-17 1953-06-01 Diamantwerkzeugfabrik Rudolf H Steinbearbeitungswerkzeug, insbesondere Steinsaege, Steinbohrer, Abdrehwerkzeug od. dgl.
US2268775A (en) * 1940-05-29 1942-01-06 Potvin Medord Joseph Drill bit
US2371490A (en) * 1944-04-10 1945-03-13 Jr Edward B Williams Step-cut drill bit
US3135341A (en) * 1960-10-04 1964-06-02 Christensen Diamond Prod Co Diamond drill bits
FR1340987A (fr) * 1962-09-15 1963-10-25 Turbodrill Internat Corp Trépan pour le forage des roches
US3174564A (en) * 1963-06-10 1965-03-23 Hughes Tool Co Combination core bit
US3321034A (en) * 1965-01-19 1967-05-23 James E Webb Sample collecting impact bit
US3382940A (en) * 1965-10-21 1968-05-14 Frank E. Stebley Percussion drill bit
FR2029963A5 (de) * 1969-03-19 1970-10-23 Petroles Cie Francaise
US3709308A (en) * 1970-12-02 1973-01-09 Christensen Diamond Prod Co Diamond drill bits
FR2135053B1 (de) * 1971-05-04 1974-08-19 Petroles Cie Francaise
GB1466036A (en) * 1974-02-13 1977-03-02 Sabre D R Rotary earth-cutting tools
US3938599A (en) * 1974-03-27 1976-02-17 Hycalog, Inc. Rotary drill bit
US3982596A (en) * 1974-12-30 1976-09-28 Smith International, Inc. Drill bit
US4006788A (en) * 1975-06-11 1977-02-08 Smith International, Inc. Diamond cutter rock bit with penetration limiting

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1002264B (de) * 1952-09-29 1957-02-14 Josef Dionisotti Gesteinsdrehbohrer mit loesbar eingesetzten Schneidstaehlen
GB1316790A (en) * 1969-09-29 1973-05-16 Petroles Cie Francaise Drilling tools

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
In Betracht gezogene ältere Anmeldungen: DE-OS 27 30 602 *
US-Z: Journal of Petroleum Technology, Mai 1975, S. 543-551 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2817986A1 (de) * 1977-04-25 1978-11-02 Christensen Inc Tiefbohrmeissel

Also Published As

Publication number Publication date
DE2752162C3 (de) 1981-10-29
BE861223A (fr) 1978-05-25
MX143362A (es) 1981-04-23
FR2372311A1 (fr) 1978-06-23
FR2372311B1 (de) 1983-03-25
AU2652477A (en) 1979-01-04
US4073354A (en) 1978-02-14
JPS5540760B2 (de) 1980-10-20
JPS5367601A (en) 1978-06-16
BR7707321A (pt) 1978-06-20
NL7708960A (nl) 1978-05-30
GB1557380A (en) 1979-12-05
NO772422L (no) 1978-05-29
CA1068256A (en) 1979-12-18
DE2752162B2 (de) 1981-02-19
AU504432B2 (en) 1979-10-11

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