DE2821307A1 - Bohrkrone fuer tiefbohrarbeiten und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Bohrkrone fuer tiefbohrarbeiten und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
DR. IN«. K. WIJESTnOFK
DIl. E. ν. I1KCIIMANN
8OOO MÜNCHEN 9O .Schweigersthasse a
TKLEFON (089) 66 20 01
TELEX 5 24 070
TBLKOHAMH
PHOTEOTPATENT MÜ2TOHKJT
1A-50 702
Anmelder:
SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B. V. Carel van Bylandtlaan 30,
Den Haag, Niederlande
Titel:
Bohrkrone für Tiefbohrarbeiten und Verfahren zu ihrer Herstellung
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DR. ING. F. WUESTHOFF
DR-E. ν. PECHMANN
DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ
8OOO MÜNCHEN 9O SCIIWEIGEHSTKASSE 2
TELIFOX (080) 00 20 51 TKLRX 5 24 070
TKXiKQItAMMK !
l'BOTECTI'ATKNT MÜNCHEN
l'BOTECTI'ATKNT MÜNCHEN
1A-50 702
Bohrkrone für Tiefbohrarbeiten und Verfahren zu ihrer Herstellung
BESCHEEIBUH
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehbohrkopf bzw. eine Bohrkrone zum Anlegen von Tiefbohrungen in unterirdischen
Formationen und betrifft insbesondere eine Bohrkrone mit einem Bohrkronenkörper, der mit einem Schaft versehen ist
und einen Hohlraum aufweist, der in Verbindung mit einem sich durch den Schaft erstreckenden Kanal steht. Der Bohrkronenkörper
trägt mehrere voneinander getrennte Schabelement zum Abtragen von Material mindestens vom Boden eines
Bohrlochs, und es sind hydraulische Einrichtungen zum Kühlen und/oder Reinigen der Schabelemente vorhanden.
Zu den hydraulischen Einrichtungen können Düsen gehören, die dazu dienen, die Spülflüssigkeit zu denjenigen Teilen der
Wand des Bohrlochs zu leiten, an denen die Schabelemente angreifen, und/oder zu den Schabelementen selbst. Ferner können
zu den hydraulischen Einrichtungen Wasserzuführungen gehören, mittels welcher Spülflüssigkeit über die Außenfläche der Bohrkrone
geleitet wird«
Die einzelnen Schabelemente können aus Diamanten und/oder Elementen bestehen, die aus einem verschleißfesten Material
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hergestellt sind, z.B. aus den unter den gesetzlich geschützten Bezeichnungen "Widia" oder "Stellite" erhältlichen
Materialien, Diamantstaub und/oder kleinen Diamanten, die so miteinander verbunden sind, daß sie ein selbständiges
Schabelement bilden, z.B. mit Hilfe eines Bindemittels; ferner ist es möglich, synthetische Diamanten zu verwenden,
die eine sehr hohe Verschleißfestigkeit aufweisen, z.B. das Material, das von der General Electric Company unter der Bezeichnung
"Stratapax" auf den Markt gebracht wird.
Bei bekannten Bohrkronen für das Drehbohrverfahren sind die Schabelemente in oder auf einer Schicht aus einem erosionsfesten
zusammengesetzten Material angeordnet, das Teilchen aus einem harten Metallkarbid, z.B. Wolframkarbid, Titankarbid
und Molybdänkarbid enthält, wobei die Karbide . in Form kleiner Körner vorhanden sind, die durch ein metallisches
Bindemittel miteinander verbunden sind. In der auf einem Körper aus Stahl angeordneten Schicht aus erosionsfestem.
Material können hydraulische Einrichtungen, z.B. Wasserzuführungen ausgebildet sein. Zur Herstellung einer solchen
Bohrkrone wird der Kronenkörper aus Stahl in einer Form aus Graphit angeordnet, bei der die Schabelemente an den gewünschten
Stellen mit der Innenwand verklebt sind. Der Raum zwischen der Innenwand der Form und d?r Außenfläche des Kronenkörpers
wird mit Körnern aus einem harten Metallkarbid gefüllt, die miteinander sowie mit dem Kronenkörper durch einen Infiltrations
filtervorgang verbunden werden, bei dem die Form auf
eine Temperatur gebracht wird, die ausreicht, um ein metallisches Bindemittel zum Schmelzen zu bringen, so daß das Bindemittel
in die Zwischenräume der Körner eindringt. Nach dem Abkühlen ist eine erosionsfeste Schicht vorhanden, die den
Kronenkörper überdeckt und die Schabelemente trägt und mit den hydraulischen Einrichtungen, z.B. Wasserzuführeη und
Düsen versehen ist.
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Dieses Verfahren ist ziemlich kompliziert und daher kostspielig, und im Hinblick auf die zunehmende Nachfrage nach
billigeren Bohrausrüstungen ist es erwünscht, Bohrkronen zu schaffen, die sich mit Hilfe einfacherer Verfahren herstellen
lassen, ohne daß die Bohrleistung beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrmeißel bzw. eine Bohrkrone der vorstehend geschilderten Art zu schaffen,
die von einfacher Konstruktion ist, sich relativ billig herstellen läßt und nur mit einer relativ kleinen Menge eines
teuren erosionsfesten Materials versehen ist. Ferner soll ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Bohrkrone geschaffen
werden, das sich auf relativ einfache und billige Weise durchführen läßt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer
Drehbohrkrone gelöst, bei der in einen Bohrkronenkörper mehrere Einsätze eingebaut sind, die im wesentlichen aus einem
erosionsfesten Material bestehen, und von denen mindestens
ein Teil jeweils mindestens ein gesondertes Schabelement trägt und mit einem Teil der hydraulischen Einrichtungen versehen
ist.
Die Einsätze können voneinander und von dem Bohrkronenkörper getrennt hergestellt und dann mit dem Bohrkronenkörper durch
Hartlöten, Weichlöten, Verschweißen o.dgl. verbunden werden. Es ist möglich, die Einsätze in Öffnungen oder Fassungen im
äußeren Teil des Bohrkronenkörpers einzubauen. Ferner können die Einsätze in die Öffnungen eingeschrumpft oder eingepreßt
werden.
Bei einem anderen Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen
Bohrkrone können die Einsätze auf dem Bohrkronenkörper an Ort und Stelle erzeugt werden. In diesem Fall wird ein
Bohrkronenkörper aus Stahl in einer Graphitform angeordnet,
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bei der zwischen der Form und dem Bohrkronenkörper an mehreren "teilen freie Räume verbleiben, die dann mit Körnern aus
einem Material von hoher Verschleißfestigkeit gefüllt werden, woraufhin die Körner miteinander und mit dem Bohrkronenkörper
verbunden werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrkrone;
Fig. 2 den vergrößerten Teilschnitt II-II in Fig. 1, der
durch einender Einsätze verläuft;
Fig. 3 den Schnitt HI-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Bohrkrone;
Fig. 5 den vergrößerten Teilschnitt V-V in Fig. 4; Fig. 6 den Schnitt VI-VI in Fig. 5;
Fig. 7 im gleichen Maßstab wie Fig. 5 und 6 Einzelheiten der Bohrkrone nach Fig. 4 bei Betrachtung derselben
in Richtung des Pfeils VII;
Fig. 8 den Schnitt VIE-VIII in Fig. 7;
Fig. 9 einen Schnitt eines Einsatzes mit einem Schabelement, einer Düse und einem Teil einer Wasserzuführung;
Fig.10 einen Schnitt eines Einsatzes für eine Bohrkrone nach
Fig. 1;
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Fig. 11 die Draufsicht des Einsatzes nach Fig. 10 bei Betrachtung desselben in Richtung des Pfeils XI;
Fig. 12 einen Schnitt eines Teils einer Graphitform und des damit zusammenarbeitenden Teils eines Bohrkronenkörpers
vor dem Füllen der Form mit Körnern eines harten Metallkarbids; und
Fig. 13 einen Fig. 12 entsprechenden Teilschnitt einer Form und eines Bohrkronenkörpers.
Zu der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Bohrkrone
gehört ein Bohrkronenkörper 1 mit einem Schaft 2. Der Bohrkronenkörper 1 unddsr Schaft 2 können einstückig ausgebildet
und z.B. aus dem Werkstoff 42CrMo6 hergestellt sein; alternativ kann es sich um zwei getrennte Bauteile handeln, die
auf beliebige Weise miteinander verbunden sind, wobei in diesem Fall der Bohrkronenkörper z.B. aus dem Werkstoff St 45
bestehen kann.
Der untere Teil der Außenwand des Bohrkronenkörpers 1 trägt zahlreiche Einsätze 3, die über die Außenfläche so verteilt
sind, daß die gemäß Fig. 2 und 3 durch die Einsätze unterstützten Schabelemente 4 beim Gebrauch der Bohrkrone in einer
unterirdischen Formation eine Schabwirkung derart ausüben, daß die Bahnen der Schabelemente den gesamten unteren Teil
der Wand des anzulegenden Bohrlochs überdecken.
Der obere Teil der Außenwand, der auch als Lehrenabschnitt der Bohrkrone bezeichnet wird, trägt mehrere Elemente 5 aus
erosionsfestem Material, bei denen es sich um Einsätze handeln kann, die nicht mit hydraulischen Einrichtungen versehen
sind, jedoch verschleißfeste Elemente tragen, welche jedoch stumpf eingestellt sind, d.h. die keine Schabwirkung hervorrufen.
Ferner können Einsätze vorhanden sein, die zwar Schab-
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elemente tragen, bei denen jedoch die Schabelernente so eingestellt
sein sollen, daß sie eine Schabwirkung nur in tangentialer
Richtung, jedoch nicht in radialer Richtung ausüben können, damit durch diese Schabelemente kein Bohrloch von
zu großem Durchmesser erzeugt wird.
Zu jedem Einsatz 3 gehört gemäß Fig. 2 und 3 ein Körper 6 aus einem erosionsfesten Material, z.B. einem zusammengesetzten
Material, das aus harten Metallteilchen und/oder Wolframkarbidteilchen
besteht, die durch ein metallisches Bindemittel verbunden sind, bei dem es sich um eine Masse aus Silber,
Kupfer, Zink und Cadmium handeln kann.
Der Körper 6 trägt das Schabelement 4, dessen Schabkante oder Schneide 7 über die Begrenzung des Körpers 6 hinausragt. Das
Schabelement 4 kann aus dem genannten Material mit der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Stratapax" bestehen, das durch
eine hervorragende Verschleißfestigkeit gekennzeichnet ist. Mit dem Körper 6 ist das Schabelement 4 durch Weich- oder
Hartlöten unter Verwendung eines entsprechenden Lötmaterials verbunden.
Bei dem Einsatz 3 wird die hydraulische Einrichtung durch eine
Düse zum Zuführen von Bohrflüssigkeit zum unteren Ende des Bohrlochs gebildet. Als Düse dient ein Kanal 8, der sich durch
den Körper 6 erstreckt und gegen den Boden des Bohrlochs so geneigt ist, daß ein Teil der aus ihm entweichenden Spülflüssigkeit
auch in Berührung mit dem Schabelement 4 kommt, und zwar entweder direkt oder nachdem die Flüssigkeit von der Wand des
entstehenden Bohrlochs abgeprallt ist. Der Kanal 8 steht an einem Ende über eine Öffnung 9 des Bohrkronenkorpers 1 in Verbindung
mit einem Hohlraum 10 in dem Bohrkronenkörper, der seinerseits gemäß Fig. 1 mit einem sich durch den Schaft 2
erstreckenden Kanal 2A in Verbindung steht.
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Die Neigung der Achsen der Düsen gegenüber dem Bohrkronenkörper soll so gewählt sein, daß die Düsenstrahlen nicht.
zu einer Vergrößerung des Bohrlochdurchmessers über den gewünschten Wert hinaus führen. Zu diesem Zweck sollen die
Achsen der Düsen derjenigen Einsätze 3, welche der zylindrischen Wand des Bohrlochs zugewandt sind, in höherem Maße
tangential als radial zu dem Bohrkronenkörper 1 angeordnet sein.
Gemäß Fig. 2 und 3 ist der Körper 6 des Einsatzes 3 in eine Vertiefung 11 des Bohrkronenkörpers eingebaut und mit dem
Bohrkronenkörper durch Weich- oder Hartlöten verbunden.
Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehbohrkrone, bei der die Einsätze
auf dem Bohrkronenkörper 13 in Reihen 12 angeordnet sind. Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Schnitt eines der Einsätze
14. Zu jedem Einsatz gehört ein Körper 15 aus einem zusammengesetzten erosionsfesten Material, der mit einem Teil
einer Wasserzuführung 16 versehen ist und in der aus Fig. ersichtlichen Weise drei Schabelemente 17 unterstützt, welche
aus einem zusammengesetzten Material bestehen können, das Diamantstaub und ein Bindemittel enthält, und die auf beliebige
Weise mit dem Körper 15 verbunden sein können. Die Schabelemente 17 sind in eine Seitenwand der Wasserzuführung
so eingebaut, daß die Außenfläche auf einer Seite jedes Schabelements in Fluchtung mit der Ebene der betreffenden Seitenwand
der Wasserzuführung steht. Hierdurch wird eine hervorragende Kühlung und Reinigung der Schabelemente gewährleistet.
Die Einsätze 14 sind weich oder hart in Nuten 18 auf der Außenseite des Bohrkronenkörpers 13 so eingelötet, daß aie
vier Reihen 12 von Schabelementen bilden. Die Spülflüssigkeit wird den Reihen von Schabelementen über Düsen zugeführt, mit
denen mehrere Einsätze versehen sind. Eine solche Düse 19 ist
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in Fig. 5 angedeutet und auch in Fig. 6 zu erkennen, wo eine Reihe von Einsätzen im Längsschnitt dargestellt ist. Die
Düse 19 ist unter einem solchen Winkel angeordnet, daß sich
der von ihr abgegebene Spülflüssigkeitsstrom 20 in der Richtung bewegt, in welcher das durch die Schabelemente 17 von
der Formation abgetragene Bohrmehl mit Hilfe der Wasserzuführung 16 entfernt werden soll.
Gemäß Fig. 7, die die Bohrkrone nach Fig. 4 bei Betrachtung derselben in Richtung des Pfeils VII zeigt, treffen die vier
WasserZuführungen oder Kanäle 16A, 16B, 16C und 16D in der
Mitte bei C zusammen, und an dieser Stelle ist ein besonderer Einsatz 21 so angeordnet, daß sich das zugehörige Schabelement
22 mit seiner Schneide gerade über den Punkt C hinweg bewegt. Zusätzlich zu dem Schabelement 22 trägt der Einsatz
21 zwei weitere Schabelemente 23 und 24, und es weist drei Kanäle 25, 26 und 27 sowie eine auch aus Fig. 8 ersichtliche
Düse 28 auf.
Die Kanäle 25, 26 und 27 stehen jeweils an einem Ende in Verbindung
mit den Wasserzuführungen 16A, 16B und 16C. Zusätzlich
zu der Flüssigkeit, die den Kanälen über die Düse 28 und Düsen der in Fig. 5 und 6 gezeigten Art zugeführt wird,
wird den Wasserkanälen weitere Flüssigkeit über zugehörige Düsen 29, 30 und 31 zugeführt. In Fig. 7 und 8 ist die Strömungsrichtung
der Flüssigkeit durch Pfeile bezeichnet. Es sei bemerkt, daß der Wasserkanal 16D nicht in Verbindung mit
den drei übrigen Wasserkanälen steht. Dem Kanal 16D wird
Flüssigkeit über eine Düse 32 zugeführt.
Die Einsätze 3 und 14 werden bei den Ausführungsformen nach
Fig. 1 bis 8 jeweils von dem Bohrkronenkörper 1 bzw. 13 getrennt hergestellt. Ein typisches Verfahren zum Herstellen
von Einsätzen aus einem ziisammengesetzten Material wird durch
eine Infiltrationssinterung von Hartmetallkörnern durchge-
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"Ab"
führt, die sich in einer Form aus verdichtetem Graphit befinden. Dieses Verfahren sowie andere Verfahren der Infiltrationssinterung
sind bekannt, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigen dürfte.
Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß es möglich ist, die Einsätze auf einfache Weise herzustellen und sie dann
an dem Bohrkronenkörper anzubringen, wenn man jeweils ein Basisteil 35 der in Fig. 9 dargestellten Art verwendet. Das
Basisteil 35 kann z.B. aus Stahl C 45 bestehen und einen U-förmigen
Querschnitt haben. Mit dem Basisteil 35 wird eine Düse 36 aus erosionsfestem Material z.B. durch Verkleben, Einschrumpfen
oder Hartlöten verbunden, und um den Körper 37 des Einsatzes aus verschleißfesten Hartmetallkarbidteilchen,
die durch ein metallisches Bindemittel gebunden sind, wird hergestellt, indem man das Basisteil 35 mit der Düse 36 in
einer nicht dargestellten Graphitform anordnet, deren Innenform ein Negativ der Außenform des Körpers 37 bildet. Dann
wird der Raum zwischen der Graphitform und dem Basisteil
mit der Düse 36 mit Hartmetallkarbidteilchen gefüllt, und diese Teilchen werden miteinander sowie mit dem Basisteil 35 dadurch
verbunden, daß ein metallisches Bindemittel zugesetzt und die Form zusammen mit ihrem Inhalt erhitzt wird. Nach dem
Abkühlen kann man den Körper 37 zusammen mit dem Basisteil
und der Düse 36, die damit verbunden sind, von der Graphitform trennen. Hierauf wird das Schabelement 38 z.B. durch Hart- oder
Weichlöten befestigt, woraufhin der Einsatz bereit ist, mit dem in Fig. 9 mit gestrichelten Linien angedeuteten Bohrkronenkörper
39 verschweißt zu werden. Zu diesem Zweck wird das Basisteil 35 in einer Nut 40 des Bohrkronenkörpers angeordnet
und durch Schweißnähte 41 und 42 damit verbunden.
Einsätze der anhand von Figo 9 beschriebenen Art können sowohl bei Bohrkronen nach Fig. 1 als auch bei anderen Bohrkronen,
z.B. derjenigen nach Fig. 4, verwendet werden.
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Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform eines
Einsatzes mit einem Basisteil 45 aus Metall, das eine zylindrische Form hat -und daher nur bei einer Bohrkrone nach Fig. 1
verwendbar ist.
Zu dem Basisteil 45 gehören zwei im wesentlichen zylindrische Abschnitte, die durch einen ringförmigen Abschnitt verbunden
sind. Der Innenraum des Basisteils 45 wird mit Hartmetallkarbidteilchen gefüllt, die einen Körper 46 aus zusammengesetztem
I-Iaterial ülden, wenn sie zusammen mit einem metallischen
Bindemittel einer hohen Temperatur ausgesetzt werden. Die gewünschte Außenform des Körpers 46 aus dem zusammengesetzten
Material wird durch eine nicht dargestellte Graphitform bestimmt, wobei eines von mehreren bekannten Verfahren zum Herstellen
von Körpern aus zusammengesetztem Material angewendet wird. Ggf. können die Schabelemente 48 mit der Wand der
Graphitform an den gewünschten Stellen verklebt werden, bevor der Raum zwischen der Form und dem Basisteil 45 mit Hartmetallkarbidteilcben
gefüllt wird. Wenn die Schabelemente 48 aus einem Material bestehen, das mit dem metallischen Bindemittel
benetzbar ist, werden sie mit dem Körper 46 aus dem zusammengesetzten Material während der InfiltrationsSinterung
verbunden, wobei die Teilchen des zusammengesetzten Materials miteinander dreh das metallische Bindemittel verbunden werden.
Das gleiche gilt für das Basisteil 45. Werden als Schabelemente 48 Diamanten verwendet, muß der Körper 46 so geformt
werden, daß er die Diamanten teilweise umschließt.
Die Düsen 49, mit denen der Einsatz nach Fig. 10 und 11 versehen ist, werden durch ein rohrförmiges Bauteil 50 aus
erosionsfestem Material gebildet, das vor der Infiltrations-Sinterung
in der Form angeordnet oder mit dem Körper 46 nach seiner Herstellung dadurch verbunden wird, daß es in eine
zu diesem Zweck freigelassene Öffnung eingebaut wird. Das
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rohrförmige Bauteil kann in der Öffnung durch Verkleben oder
Hartlöten festgelegt oder mit dem Körper 46 auf beliebige andere Weise verbunden werden. Die Flüssigkeit wird von den
Düsen 49 in Richtung der Pfeile 51 in Fig. 11 abgegeben.
Nach seiner Herstellung wird der Einsatz in eine Öffnung
52 in der Wand des in Fig. 10 mit gestrichelten Linien angedeuteten Bohrkronenkörpers 53 eingebaut. Hierbei sind die
Abmessungen der öffnung etwas kleiner als diejenigen des Basisteils 45, und zum Einbauen wird das Basisteil mit Preßsitz
eingebaut oder eingeschrumpft.
Natürlich beschränkt sich die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf die Verwendung der in den Zeichnungen dargestellten
Einsätze, d.h. man könnte auch beliebige andere zweckentsprechende Einsätze verwenden. Beispielsweise könnte man bei der
Ausführungsform nach Fig. 4 jede Reihe 12 von Einsätzen durch
einen einzigen Einsatz ersetzen, der die aus Fig. 5 ersichtliche Querschnittsform hat, jedoch eine größere Länge besitzt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann sich jede Reihe aus
einer begrenzten Anzahl, z.B. zwei oder drei Einsätzen zusammensetzen. Ggf. können die Einsätze abgewinkelt sein, um
sie der Umrißform des Bohrkronenkörpers anzupassen.
Zwar zeigen Fig. 1 bis 11 Einsätze, die von dem Bohrkronenkörper getrennt hergestellt und mit ihm während eines späteren
Herstellungsstadiums verbunden werden, doch hat es sich
gemäß der Erfindung gezeigt, daß es möglich ist, die Einsätze gemäß Fig. 12 in einem einzigen Arbeitsschritt herzustellen
und sie mit dem Bohrkronenkörper zu verbinden, indem man den Bohrkronenkörper 55, der noch nicht mit einem Schaft versehen
ist, in einer Form 56, z.B. einer Graphitform so anordnet, daß ein freier Raum 57 verbleibt, der später mit Teilchen
eines verschleißfesten Materials gefüllt wird. Fig. 12 zeigt im Schnitt jeweils einen Teil des Bohrkronenkörpers 55 und
der Form 56. Um die Teilchen, z.B. Hartmetallkarbidteilchen,
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miteinander und mit dem Bohrkronenkörper 55 zu verbinden, wird eines der einschlägigen bekannten Verfahren angewendet,
z.B. das Infiltrationssinterverfahren, bei dem den Teilchen
ein metallisches Bindemittel zugesetzt wird, woraufhin die Form mit ihrem Inhalt erhitzt wird. Optimale Ergebnisse werden
erzielt, wenn die Räume 57, in welche die Teilchen eingebracht werden, um die Einsätze auf dem Bohrkronenkörper an Ort und
Stelle zu erzeugen, kanalähnlich ausgebildet sind, denn hierdurch vereinfacht sich das Füllen dieser Räume. Jeder dieser
Kanäle wird durch die Wände einer Nut 58 des Bohrkronenkörpers 55 abgegrenzt, wobei diese Nut jeder beliebigen der Nuten des
Bohrkronenkörpers nach Fig. 4 entspricht, sowie durch die Viände zweier Nuten 59 und 60, mit d.enen die Innenfläche der
Form 56 versehen ist. Der auf diese Weise aus dem zusammengesetzten
Material hergestellte Einsatz wird mit allen Wänden der Nut 58 fest verbunden. Nach dem Entfernen der Graphitform
werden Schabelemente auf bekannte Weise an einem vorsp ringenden. Rand des Einsatzes befestigt, dessen Gestalt durch einen
Teil 61 der Form 56 bestimmt wird. Der Ansatz 62 der Form,
der zwischen den Hüten 59 und 60 angeordnet ist, bestimmt die Querschnittsform der Wasserzuführung bei dem fertigen Einsatz,
der auf dem Bohrkronenkörper 55 an Ort und Stelle hergestellt wird.
Fig. 13 zeigt eine andere Querschnittsform eines Einsatzes,
der auf einem Bohrkronenkörper 65 an Ort und Stelle hergestellt werden kann. Die Form 66 weist zwei Nuten 67 und 68
auf, zwischen denen ein Ansatz 69 vorhanden ist, 14it einem Teil der Wand der Nut 68 werden Schabelemente 70 verklebt,
die eine lückenlose Reihe bilden. Die Nut 71 des Bohrkronenkörpers
65 ist hinterschnitten. Der Kanal 72 bezeichnet eine Verbindung zu einer Düse, mit welcher der Einsatz versehen
werden soll. Bei dem Element 73 handelt es sich um einen Ansatz
der Form 66, der mit dem Kanal 72 zusammenarbeitet, so daß eine Verlängerung dieses Kanals in dem Hartmetallkörper
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erzeugt wird, der später dadurch entsteht, daß der Raum 71 mit Hartmetallteilchen gefüllt wird, woraufhin die gesamte
Anordnung in Anwesenheit eines metallischen Bindemittels erhitzt wird. Nach dem Abkühlen wird die Form 66 entfernt.
Die auf diese Weise an Ort und Stelle hergestellten Einsätze bestehen aus Metallteilchen, die miteinander sowie mit dem
Bohrkronenkörper 65 als auch dem Schabelement 70 verbunden sind.
Bei den dargestellten Bohrkronen handelt es sich natürlich nur um Ausführungsbeispiele, d.h. die Erfindung beschränkt
sich nicht auf eine Konstruktion mit einer bestimmten Anzahl
von Einsätzen oder auf Einsätze einer bestimmten Form. Die Einsätze dürfen nur über einen Teil der Außenfläche des Körpers
der Drehbohrkrone verteilt sein, und sie sollen so weit über diese Außenfläche hinausragen, daß die abschleifend wirkende
Spülflüssigkeit mit der Außenfläche nicht mit einer solchen Geschwindigkeit in Berührung kommt, daß eine örtliche
Abnutzung der Außenfläche herbeigeführt wird.
Ferner beschränkt sich die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anordnung der Einsätze, wenn diese in der aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise oder gemäß Fig. 4 so angeordnet sind, daß die Schabelemente lückenlose Reihen von Schneiden bilden. Weiterhin
beschränkt sich die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl der Reihen von Schabelementen bzw. auf eine bestimmte
Querschnittsform oder Größe der Wasserzuführungen, wenn solche
vorhanden sind. Das gleiche gilt für die Düsen. Letztere können getrennt hergestellt und in die Einsätze eingebaut
oder in ihnen als Kanäle ausgebildet werden.
Werden die Einsätze von dem Bohrkronenkörper getrennt hergestellt,
kann man sie einer speziellen Behandlung unterziehen, um ihre Verschleißfestigkeit zu steigern.
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Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Einsätzen besteht in der Verringerimg der Menge des erosionsfesten Materials,
die im Vergleich zu Bohrkronen benötigt wird, bei denen die gesamte Außenfläche mit dem erosionsfesten Material überzogen
ist.
Schließlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Art, Größe, Form, Anordnung oder Anzahl der
einzelnen Schabelernente, die an den Einsätzen angebracht
sind. Gute Ergebnisse sind insbesondere zu erwarten, wenn synthetische Diamanten verwendet werden, z.B. diejenigen,
welche unter den gesetzlich geschützten Bezeichnungen "Stratapax"
und "Syndite" erhältlich sind; das letztere Erzeugnis
ist in der Industrial Diamond Review, Januar 1977, S. 10-17, beschrieben. Die gesonderten Schabelemente brauchen nicht
gemäß der Zeichnung in der Seitenansicht eine längliche Form zu haben, sondern sie können auch eine beliebige andere Form
erhalten und z.B. quadratisch oder kreisrund sein. Wenn ein Einsatz mit mehreren einzelnen Schabelementen versehen ist,
können die Schab_elemente auch in gewissen Abständen voneinander befestigt sein, statt wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
lückenlose Reihen zu bilden.
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Claims (16)
1. Bohrkrone für Tiefbohrungsarbeiten in tinterirdischen
Formationen mit einem Bohrkronenkörper, an dem ein Schaft befestigt ist, wobei der Bohrkronenkörper einen inneren Hohlraum
aufweist, der mit einem sich durch den Schaft erstreckenden Kanal in Verbindung steht, und wobei der Bohrkronenkörper
mehrere einzelne Schabelemente trägt, die so angeordnet sind, daß sie eine Schabwirkung mindestens auf den Boden
einer Tiefbohrung ausüben, wobei hydraulische Einrichtungen zum Kühlen und/oder Reinigen der Schabelemente vorhanden
sind, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Bohrkronenkörper (1; 13; 39; 53; 55; 65) mehrere Einsätze
(3> 14) angeordnet sind, die im wesentlichen aus einem erosionsfesten
Material bestehen, und daß mindestens ein Teil der Einsätze jeweils mindestens ein einzelnes Schabelement
(4; 17, 22, 23, 24; 38; 48; 70) trägt und mindestens einen Teil der hydraulischen Einrichtungen aufweist.
2. Bohrkrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Schabelemente jeweils einen Körper (6; 15; 37; 46) aufweisen.
3. Bohrkrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schabelemente mit Diamanten versehen
sind.
4. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zu den hydraulischen Einrichtungen 1,rasserzuführungen
(8; 16A-16C) und/oder Düsen (19, 28-32; 36; 49) für Spülflüssigkeit gehören.
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5. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (3; 14) mit dem Bohrkronenkörper
(1; 13) durch Hart- oder Weichlöten oder Verschweißen verbunden sind.
6. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze mit dem Bohrkronenkörper
durch Einpressen oder Einschrumpfen des Körpers jedes Schabelements in eine Öffnung (11) auf dem äußeren Teil des Bohrkronenkörpers
(1) verbunden sind.
7. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze so angeordnet sind, daß die
durch sie unterstützten einzelnen "chabelemente mehrere zusammenhängende
Schabschneiden bilden.
8. Bohrkrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der durch die Einsätze gebildeten Anordnung mehrere Wasserkanäle
(16A-16D) gehören, von denen sich jeder parallel zu einer Seite einer zugehörigen lückenlosen ,jchabkante so erstreckt,
daß die einzelnen Schabelemente (17, 22, 23, 24) eine Ebene aufweisen, die in der Wandfläche eines Wasserkanals
liegt.
9. Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das erosbnsfeste Material mit dem Bohrkronenkörper
durch ein Basisteil (35; 45) verbunden ist.
10. Bohrkrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (45) einen in eine Öffnung des Bohrkronenkörpers
(53) eingebauten Ansatz aufweist.
11. Einsatz für eine Bohrkrone nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz im wesentlichen aus erosionsfestem Material besteht, mindestens ein einzelnes
Schabelement trägt und mit einem Teil der hydraulischen Einrichtungen versehen ist.
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12. Einsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erosionsfeste Material (37; 46) mit einem Basisteil (35;
45) aus Metall verbunden ist.
13. Verfahren zum Herstellen einer Bohrkrone, dadurch gekennzeichnet , daß ein Bohrkronenkörper aus
Stahl in einer Form so angeordnet wird, daß zwischen der Form und dem Bohrkronenkörper zahlreiche örtlich begrenzte offene
Räume verbleiben, daß diese Räume mit Körnern aus verschleißfestem Material gefüllt werden, und daß diese Körper miteinander
sowie mit dem Bohrkronenkörper verbunden werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Räume als kanalähnliche Durchlässe ausgebildet
werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß einzelne Schabelemente mit den Körpern aus miteinander verbundenen Körnern verbunden werden, nachdem die
Form von dem Bohrkronenkörper entfernt worden ist.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Füllen der offenen Räume mit den genannten Körnern einzelne Schabelemente in der Form angeordnet
werden.
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